松南深层储层人工裂缝特征及压裂对策研究

石油天然气学报２０］２年８月第３４卷第８期

Ｊｎ．ｒｎａｌｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡ雌．ＺＯ】２Ｖｏ］．３４Ｎｏ．８ １４３

松南深层储层人工裂缝特征及压裂对策研究

刘彦学（中石化乐北油气分公司，吉林七∈鲁１３００２Ｂ）

吴亚红（石油工程教育部重点实验室（中国石油大学）。北京１０２＇２４９）

刘立宏（ｃｐ石化东托油气分公司工程技术研究院。吉林长誊，３００ＺＯ）

郭胜涛（石油工程教育部重点实验室（中圉石油大学），北京１０２２４９）

［擅要］松南她区渌层储层主要分布火山岩和碎屑岩．晨低乳特低渗储层．储层分布不德定，物性变化

大，压裂施工中多数并存在砂堵和高压停泵的问题 压裂成功率较低。通过压裂压力分析、地应力试验

评价和监测资料分析等。得出松南深层压裂人工裂缝特征主要是：地层弹性撰量大，岩石变形困难，破

裂压力较高，天然裂笺发育．引起较窄的多裂缝起裂和延伸｝储隅层地应力差较小而造成缝高延伸过ｔ。

针对压裂裂缝特征和压裂难点进行了相应的压裂工艺技术研究 井进行现场试验，取得７良好的压裂效

果，大大提高了压裂的成功率。

［关饕词］瀑层压裂Ｉ多裂缝ｆ酸裂压力｝地应力；裂蛙特征

［中圈分类号］ＴＥ３４８［文献标识码］Ａ［文覃编号】１０００～９７５２（２０１２ｌ０８一０１４３一０４

松南地区位于松辽盆地中央断陷区长岭断陷达尔罕断凸带中段，南靠双龙、双陀子含油气构造，北与大老爷府油田相邻．西部紧邻长岭断陷的深凹区．是基底隆起背景上发育的断层下盘的断鼻孛句造。松南地区深层储层主要分布在营城组和火石岭组．火山岩和碎屑岩居多．储层条件差，裂缝普遍发育。油层孔隙度为Ｓ％～１０％，平均渗透率小于１×ｌＯ～肚ｍ２，含油饱和度平均２３．９％Ｉ气层孔隙度平均９．１％，渗透率平均ｏ．５６ｘｉｏ～“ｍ２。地层属常压常温系统。目前，松南深层储层的压裂成功率较低，主要表现为地面施工压力高，砂堵严重，造成多数并最终难以实现设计加砂量甚至压裂失败。笔者针对压裂过程中裂缝呈现的特征和施工难题，提出了相应的技术对锻．从而提高压裂成功率。

ｌ松南深层储层压裂裂缝特征

１．１破裂压力商

松南深层储层压裂中多数井由于地面施工压力较高而停泵，造成难以实现设计加砂量或压裂失败，破裂压力高则施工压力相应增大，从而影响压裂成功辜。

通过岩石三轴压缩试验测得了松南深层岩心的抗压强度、弹性模量、泊松比等岩石力学参数。松甫深层岩石的杨氏模量普遍较高，最小为２９７６０ＭＰａ，最高达４９６５０ＭＰａ。抗压强度都在３５０ＭＰａ以上。最高达到４４９．２８ＭＰａ。从松南深层岩心的试验结果认识到：松南深层岩石致密、硬度大。变形比较困难．从而使破裂压力较大。在压裂施工中，将会表现出人工裂缝宽度小，易发生早明砂堵，增大了压裂施工难度。．

１．２多裂缝延伸

从试验岩心和监测资料中认识到，松南深层储层微裂缝发育。压裂开始后。容易产生多裂缝起裂，压裂过程中人工裂缝容易连通天然裂缝而形成多裂缝。多裂缝造成滤失严重，增大了压裂液的用量。在天然裂缝和多裂缝的影响下，压裂施工中的压裂液用量较大．这对地层的压后效果会有不利影响。

［收稿日期］２０１２—０４—１５

【■金项目］中国石油化工一团公司２０１０年叠大科技砜目（Ｇ１２００～１０ ｗＴ—００２ａ），

ｅ作霉简介］剐彦掌（１§６‘一），男．１９９１年中田石寇大学（华乐）肇盆．影总王授厢．魂主饔双，右＿｜富工提科研生尸与警蓬工作．

１４４ 石油天然气学报－翘气田只发工程２０１２年８月

．图１为腰深２０２井３８２０～３８３５ｍ段的压

裂施工曲线。在施工第１阶段即注入活性水，㈣

＾８ｌ！／１ｋ

瞬时停泵测试停泵压力，停泵压力为１ｌ／ｄ一１ｒＩｌｒ、、一’—～、—，√ｒ，

３７ＭＰａ，压力从高点８５ＭＰａ下降至３７ＭＰａ，Ｕ｜ｌｆ气压力下降较多且下降速度快，可以判断该压』』Ｉ｜｝

￡善坦雾１；

裂层滤失严重，微裂缝发育。高压下产生多ｒ

裂缝。提高砂比，地层压力迅速上升，最后ｗ

上升至８７ＭＰａ，停砂顶替，表踢该压裂层存ｏ

在多裂缝，裂缝延伸和加砂困难。０１６３２４０６４８０９６１１２１２０１４４１６６

时间／ｍｉｎ

１．３缝高延伸大

缝高延伸过量会直接影响缝长年珏缝宽，臣Ｉ震深２睨井燕工凿线踞

这对加砂和压后效果有很大影响。图２为腰磁性定位

深２０２井３８２０３８３５ｍ段压裂施工井温测井。３００…（ｍＶｌ．一１”深度射压前井温

孔１０５（℃】１３＇电溯

结果。图２表明，对比压裂前、后井温益线，自然蚀马（ｍ）炎麓释

ｏ～ｆＡＰ１１一。００段琢后荇溢

１０５（℃Ｊｌ，，结论

计算得目的层裂缝高度约为２３ｍ，即３８１３～卜一＋１

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３８３６ｍ，裂缝向上延伸比向下延伸高度大。＝军＿卜——Ｌ————ｈ

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从中可以认识到，对于１５ｍ厚的储层裂缝高乇●

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３８２０，

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度为２３ｍ，表明裂缝延伸到储层外部，缝高，＿

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延伸过大。’ｕ！ｌＳ

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表１为腰深２井３８３０～３８４６ｍ段压裂施｝４；～＆９４

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工的人工裂缝监测结果。表１表明，松南深～一！ｉ毫，３８３０；｝。＾

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层可以实现较长裂缝的压裂；缝高为３７．８ｍ，邑｝＾

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这相对于压裂层厚１６ｍ的储层来说，隔层的皇高审ｔ

遮挡效果较差，上下延伸较多。图２腰深２０２井温测井解释成果图

表ｌ腰深Ｚ并裂缝监测解释结果表

通过测井资料，采用ＧＯＨＦＥＲ地应力软件计算了压裂目的层与上下层的地应力，结果见表２。表

２的计算结果表明，松南深层储层的岩石地应力较高．岩石变形困难。压裂获得的人工裂缝将较窄。同时，压裂层位的地应力与上、下隔层的地应力差值普遍较小。在压裂过程中，裂缝易于在高度上延伸。由于缝高的过度延伸将会极大地影响缝宽的扩展，增大了加砂难度。

衰２松南深层地应力剖面

第３４卷第８期刘彦学等：松南深层储层人工裂缝特征及压裂对策研究

２水力压裂设计原则及对策

２．１降低破裂压力

根据松南深层储层的岩石特性，选取了腰深１０１井２个层段的岩心进行试验，试验中应用２０％盐酸＋１％缓蚀剂＋１ＥＤＴＡ对岩心进行处理，然后分别对未经酸化和酸化后的岩心进行岩石力学参数试验，结果见表３。

裹３腰深１０１井岩石力学参数舅试结果

圈３■化前岩心截面图圈４酸化后岩心豫面圈

图３、４为岩心酸化前、后截面图，可以看到，未酸化的岩心截面平滑，岩石颗粒致密；经过酸化的岩心截面凹凸不平，岩石颗粒松散。通过岩心截面的对比可以推断出经过酸化的岩石强度将会有一定程度的下降。

从以上的试验结果可以看到，经过酸化处理岩心的杨氏模量和抗压强度相对于未经酸化岩心有大幅度的降低，表明酸化处理后的岩心强度会大幅降低，在压裂的过程中，破裂压力也会随之而降低。采取’酸化预处理可以降低松南深层储层压裂施丁中的破裂压力…。

２．２控制多裂缝起裂和延伸

２．２．１避免多曩缝起裂

１）在射孔位置方面，根据已有的地应力研究，应使射孔方位与最大主应力方向的夹角尽量的小，最理想的射孔方位是靠近最大主应力的方向。这样可以促使各方位起裂的裂缝很快连接。形成单一的人工裂缝。

２）在射孔方式上，由于６０。相位的射孔容易导致多裂缝，而１２０。相位射孔裂缝转向严重。建议使用大孔径和高密度射孔来避免多裂缝【２’的产生。

３）在射孔厚度方面，储层厚度大则裂缝连通困难，易形成多裂缝分支。因此建议减少射孔层段的厚度，以降低多裂缝产生的几率。

２．２．２封墙多曩奠．

由于松南深层储层天然微裂缝发育，在压裂的过程中比较容易产生多裂缝。而且．多裂缝的宽度不一致，相对宽大的裂缝和狭窄的裂缝同时存在。采用粉砂进行裂缝控制时．由于地层连通裂缝大多为显

性裂缝，在裂缝宽度大于粉砂粒径时，则会造成粉砂颗粒的自由运动，不能有效形成堵塞，控制多裂缝

１４６．石油天然气学报ｔ油气母开发工程２０１２年ｇ月继续延伸。

由于单一粒径的支撑剂段塞难以取得好的控制裂缝效果，因此，采用不同粒径的粉陶或纽砂的组合来更好地实现控制多缝的目的Ⅲ。应用二元组合颗粒进行裂缝性地层滤失控制．使用混合的支撑剂颗粒进行组合充填，大颗粒单元用于架桥。小颗粒单元用于滤失控制¨３。由于天然裂缝系统形成的多裂缝宽度分布范围大，考虑实际施工中多采用３０／５０支撑剂和小于１００目的粉砂的二元组合支撑裁体系，应用效果良好。

２．３控制缝高延伸

松南深层储层的裂缝监测耜地应力剐面特征郑表明压裂施工中缝赢易延伸．从而影响人工裂缝的规模，尤其是降低了裂缝的宽度，极易造成砂堵。

１）合理施工排量针对储层物性差、微裂缝发育的特点，采用适量的前置液防止多裂缝起裂和延伸Ｆｓ］；缓慢的增加排量，且携砂液阶段低起步小增幅加砂，避免砂堵，使净压力保持在合理韵范国内．

２）人工隔层通常在施工时，注入一定量的前置液形成一定规模的裂缝后，在注入携砂液之前，用压裂液将上浮式转向剂（空心粉）和下沉式转向剂（粉砂）带人裂缝［６】。通过上浮和沉降运动，转向剂在裂缝顶底都形成一个低渗透或不渗透韵人工隔层。它将限制液体压力向顶底部传递．从而入为墟增加了上下隔层与压裂目的层的应力差．最终控制了缝高的增加。

３现场试验情况

应用上述降低破裂压力、控制缝高和控制多裂缝等措施，对腰深５井和腰深６井进行了压裂施工，都取得了成功。

腰深５井是在长岭断陷东部查干花坡折带达北复合圈闭东高点部署的一口勘探井。对该井４３７７．０～４３９９，５ｍ层段进行加砂压裂：施工压力４９～５６ＭＰａ，施工排量４．５～５．１５ｍ３／ｒａｉｎ，入地液量７７４．６８ｍ３．入地４０～７０目陶粒６０ｍ３．入地３０～５０目陶粒１６．４ｍ１，加入粉陶４．７ｍ３，平均砂比１９．７％。完成设计加砂量。施工成功。’

腰深６井是在长岭断陷东部查干花坡折带达北复合圈闭东高点部署的一口勘探井。对该井３８０４～３８２４ｍ层段进行重复压裂魔ｔ：施工压力４０～５０ＭＰａ。施工排量４．１～４．５ｍ３／ｒａｉｎ 入地液量６９２．６９ｍ，，人地４０～７０目陶粒６１．４ｍ３，粉陶４ｍ３，平均砂比２１．８％。完成设计加砂量，施工成功。４结论

１）通过压裂压力分析、裂缝监测和地应力试验评价等方法。得出松南深层压裂裂缝特征是地层破。裂压裂高．多裂缝起裂和缝高延伸过量等。

２）采取酸化预处理可以降低松南深层储层压裂施工中的破裂压力，提高压裂的成功率。

３）多裂缝和缝高延伸的影响表明施工过程中裂缝的延伸形态对加砂有较大影响 需加强现场裂缝形态的监测工作，正确指导压裂设计的优化工作。

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龙舟

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