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許曉龍?黃?霞

（ 中國石化西南石油工程有限公司井下作業分公司，四川德陽   618000）

 

摘?要：本文主要介紹了四川盆地低滲透砂巖氣藏儲層的特征及壓裂液體系的特點，闡述了水力加砂壓裂的原理和技術參數，探討了四川盆地低滲透砂巖氣藏大型水力加砂壓裂配套技術的現場應用，旨在加強對低滲透砂巖氣藏開發的研究，充分發揮水力加砂壓裂配套技術的作用，不斷優化氣藏整體壓裂方案設計，保證低滲透砂巖氣藏開發效果，大力推動四川盆地內砂巖氣藏勘探開發。

關鍵詞：四川盆地；低滲透；砂巖氣藏；水力加砂壓裂；配套技術

中圖分類號：TE348 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2024）12-0008-03

 

0引言

在天然氣勘探開采過程中，增產改造是重要手段。為獲取更多的天然氣資源，必須大力推廣大型水力加砂壓裂方案的應用，運用先進的科學技術，加強監測工作，完善配套技術，充分發揮大型水力加砂壓裂技術優勢，從而提高低滲透砂巖氣藏開采水平。

1四川盆地低滲透砂巖氣藏儲層的特征

1.1四川盆地低滲透砂巖氣藏儲層特征

四川盆地低滲透砂巖氣藏儲層特征表現如下。一是沉積相特征。區域內儲層屬于三角洲湖泊沉積，受三角洲平原壓相水上分支河道影響，三角洲前緣水下分支河道微相也是儲層發育的有利相帶。二是巖性特征。儲層中主要是粗粒長石巖屑砂巖，帶一些中粗粒巖屑砂巖。石英含量50%～70%，巖屑含量15%～40%。儲層雜基礦含量約2%～9%，大多是黏土，含有黃鐵礦、綠泥石、水云母和其他有機質^[1]。三是孔隙度分布特征。巖心樣品孔隙度分布2%～14%，平均孔隙度約7%，孔隙度＞6%的占六成，屬特低孔隙度儲層，部分地方有孔隙發育。四是滲透率分布特征。儲層是特低滲透率儲層，部分區域有較好滲透性。五是孔隙度和滲透率的關系特征。在對巖心樣品進行孔隙度、滲透相關回歸性分析時，發現這兩個參數之間呈線性關系，若儲層孔隙度＞6%，呈現出線性關系更加明顯，儲層有較好的孔喉組合。

1.2四川盆地低滲透砂巖氣藏儲層壓裂體系

根據四川盆地低滲透砂巖氣藏試驗區儲層特點，制訂與之相匹配的壓裂液體系。一是可選擇應用高質量精細胍膠，有利于減少聚合物本身的傷害性；二是對于常壓低孔隙度、低滲透率儲層來說，破膠速度快且較徹底，能夠迅速返排；三是采用復合破膠，將常規破膠劑和膠囊相結合，使用復合助排劑，結合低表界面張力和微乳液；四是使用復合防膨技術，聯合應用長效季銨鹽防膨和短效氯化鉀防膨；五是使用醇進行助排^[2]。

2水力加砂壓裂裝置和水力加砂壓裂試驗

2.1水力加砂壓裂裝置

因地應力、排量和加砂比不同，所實施的壓裂技術方案也不同，水力加砂壓裂裝置需根據實際情況進行相應的優化。優化方案包括聲發射監測系統，直接對壓裂過程中的聲發射現象進行監測，了解壓裂液攜砂的運移規律。該水力加砂壓裂裝置主要包含三部分。

一是巖石三軸試驗機。包括微機控制、圍壓和軸壓三個系統。最大軸壓2000kN，試驗力示值最大相對誤差不可超過1%，最大圍壓在80MPa左右。最大軸向位移達100mm，位移示值最大相對誤差在1%以下。最大軸向應變測量范圍為10mm，最大徑向應變測量范圍為20mm，兩者示值最大相對誤差均低于1%^[3]。

二是壓裂液泵壓伺服控制系統。最高泵壓為70MPa，壓力傳感器80MPa，位移傳感器150mm。壓裂液泵壓伺服控制系統有兩種控制注入壓裂液模式，一種是流量模式，排量范圍0.01～10mL/s；另一種是壓力模式，增壓器容積達300mL，含有濃度適宜的支撐劑。泵操作便捷，有較高自動化水平，能實時反饋相應的流量、位移和壓力數據。

三是Disp聲發射測試系統。該系統在巖石力學中應用廣泛，成熟度較高。最先由美國研制，我國在不斷研究和探索中對發射探頭進行了自主改造，使用的發射探頭具有較強的耐高壓性、耐高溫性，可將其應用于三軸室內，有利于獲取更準確的信號。前期多次的試驗中，證實高油壓下聲發射探頭具有穩定工作性能，試驗中的所有聲發射探頭都能收到準確的信號，全面監測了內部裂縫起裂情況^[4]。

2.2水力加砂壓裂試驗

進行水力加砂壓裂試驗時，需制備壓裂試樣。切割和打磨砂巖試件，使之成為一定規格的圓柱體，兩端需光滑平整，平行度要符合試驗要求，確保其受力均勻。圓柱體中心部位要預制井眼，使用金剛石鉆頭鉆孔，使用高強度不銹鋼材質套管，鋼管外表面加工螺紋，于套管中注入環氧樹脂膠，填補套管和預制井眼之間的空隙。進行水力壓裂試驗時，先在制備好的砂巖圓柱體中心管中添加紅染色劑，然后按照相關要求進行相應試驗，連接數據線，合理安裝軸向位移，固定好三軸室和底盤。合理利用壓裂液，利用巖石三軸試驗機進行軸壓、圍壓實驗，掌握實時數據^[5]。

3四川盆地低滲透砂巖氣藏大型水力加砂壓裂配套技術的應用

3.1確定總體技術方案

在進行大型水力加砂壓裂方案設計時，需轉變傳統的單井壓裂模式，從整體上進行科學規劃，綜合考慮各個區塊情況，集射孔、壓裂和試油一體化，致力于提升單井產量，加快單井投產速度。一是加強對裂縫延伸情況的研究。對于一些較薄泥巖隔層需進行相應的分析和研究，關注縫高控制，組織開展巖心試驗，結合測井資料繪制儲層地的應力剖面圖，結合示蹤劑和動態測井確定裂縫高度，保證壓裂施工設計方案的可行性^[6]。二是壓裂優化設計要發揮前期微型注入技術作用，科學評價壓后儲層產能。三是有效應用儲層研究成果，基于現場實際情況精確劃分儲層類型，做好分區工作。不同的儲層要有相對應的壓裂方案，不可全部套用一個方案，否則很難取得良好的實施效果。進行單井施工設計時，需對儲層條件進行判斷，如果井的儲層條件較好，含水飽和度不高，可采用大型水力加砂壓裂裝置來開展作業；如井的含水飽和度較高、處于水活躍區域，施工規模上要保守一些。四是確定井的類型后，需選擇適宜的施工工藝，合理安排施工工序，遵循簡化原則和快速試油原則。氣井獲氣后，將殘液排除干凈，以免影響壓裂效果，盡快開展生產活動，完成預期產量任務。如果是直井，則使用過油管射孔，有效開展放噴、測試工作，測量井溫基線，再應用加砂壓裂裝置，監測縫高，做好排液、測試和動態測井等工作；如是斜井，則使用過油管傳輸射孔，進行放噴、測試處理，測量井溫基線，安裝加砂壓裂裝置，監測縫高，開展高效的排液、測試和動態測井工作。五是健全超級胍膠壓裂液體系，加強對水鎖的控制，做好助排工作，避免壓裂液對儲層造成二次傷害。

3.2充分應用新技術

應用大型水加砂壓裂配套技術時，要應用新技術做好大型壓裂前期論證工作，優化設計技術方案。

一是壓前評估新技術。將巖心試驗和測井資料相結合，獲取準確的地應力參數并繪制相應的剖面圖。組織開展差變應、聲發射、黏滯剩磁等試驗，結合測井資料，確定最終的地應力參數，優化設計方案，提供可靠的參考依據。利用微型注入測試工藝確定儲層就地物性參數，掌握儲層流動數量、儲層壓力等數據，并將其帶入到壓前產能關系式中，對比壓前和壓后的數據，尋找兩者之間的關系^[7]。

二是裂縫幾何形態實測技術。準確評價壓裂裂縫，聯合示蹤劑和井溫測井來確定裂縫具體高度，便于評估壓后，給技術方案設計優化提供可靠的參考依據。在壓裂施工中可加入示蹤劑，再于壓后測量井的溫度。確定好裂縫高度之后，進一步研究泥巖隔層的遮擋情況，尋找儲層裂縫高度的延伸規律，提高壓裂設計的合理性。

三是體積壓裂技術。水力壓裂時天然裂縫不斷擴張，脆性巖石會出現剪切滑移，使得人工裂縫和天然裂縫相交錯，形成裂縫網絡，一定程度上增加了改造體積，有利于提升產量，獲取較高采收率。該技術應用需要考慮地層條件是否適宜，地層應當有天然裂縫發育，巖石硅含量要在35%以上，具有較高的脆性系數。

3.3分階段推廣效果顯著

在四川盆地低滲透砂巖氣藏大型水力加砂壓裂配套技術的應用過程中，采用分階段推廣模式。第一階段，開展大型壓裂初步試驗工作，目的在于判斷該區域是否能夠應用大型壓裂。壓裂施工規模可控制在70m³左右，采用100m³支撐劑，施工5口井中，初步壓裂成果較好。全面分析第一階段的施工資料后，試驗區可劃分為三個區塊，不同的區塊采用不同的壓裂措施。例如，構造頂部區域的產層比較好，不具備較高的含水飽和度，推廣的壓裂規模應當保持在120m³左右，需重點提升單井生產量；構造翼部區域相較于頂部區域來說，儲層條件較差，仍然具有較低的含水飽和度，推廣壓裂規模可控制在100～120m³；構造低部位有較高的含水飽和度，壓裂之后產量會受到水的影響，需降低壓裂規模，有條件的話可采用分層壓裂技術來處理。第二階段需要針對第一階段的區塊劃分進行科學驗證，判斷第一階段的認知是否準確、合理，可同時對五口井進行壓裂處理，施工規模控制在50m³、70m³、100m³左右，計算平均單井獲無阻流量，以驗證區域劃分的可行性。第三階段將試驗井集中于構造頂部，加大120m³以上壓裂規模的推廣力度。在進行大型壓裂之前，壓裂井次為13次，有效率在46%，而大型壓裂之后壓裂井次為32次，有效率達到80%。同時，累增測試產能和平均單井測試產能也均高于大型壓裂前。

4結語

在四川盆地低滲透砂巖氣藏中應用大型水力加砂壓裂配套技術，需進一步了解各項新技術的應用要求，開展有效試驗，以便全面監測裂縫形態，獲取較好的試驗效果。

 

參考文獻

[1] 楊琛.大牛地氣田下古碳酸鹽巖水力加砂壓裂試驗與認識[J].現代工業經濟和信息化,2022,12(8):301-302,306.

[2]張樹輝.頁巖水力加砂壓裂特征及裂縫形態研究[D].北京:中國礦業大學,2021.

[3] 徐峰,楊春和,郭印同,等.水力加砂壓裂試驗裝置的研制及應用[J].巖土工程學報,2016,38(1):187-192.

[4] 杜曉雷,常國軍,孫冬,等.水力加砂壓裂技術在低滲透油氣藏開發中的應用[J].中國石油和化工標準與質量,2013, 34(2):186.

[5] 張澤蘭,林濤,張燁,等.塔河油田超深裸眼碳酸鹽巖儲層水力加砂壓裂技術研究及應用[J].中國西部科技,2011,10 (14):1-3.

[6] 楊亞東,廖闊,李彬. 水力加砂壓裂技術在蘇里格氣田的應用[J].天然氣技術與經濟,2011,5(1):34-36,78.

[7] 黃小軍,楊永華,董海亮.新場沙溪廟組氣藏大型壓裂工藝技術研究與應用[J].天然氣勘探與開發,2011,34(1):47-50,76.

 

作者簡介：許曉龍（1988—），男，工程師，研究方向：酸化壓裂及儲層改造技術。

 

Research on Supporting Technologies for Large-scale Hydraulic Sand Fracturing of Low-Permeability Sandstone Gas Reservoirs in the Sichuan Basin

XU Xiaolong,HUANG Xia

(Sinopec Xinan Oilfield Service Co., LTD., Downhole Operation Company, DeYang  Sichuan  618000)

Abstract:This article mainly introduces the characteristics of low-permeability sandstone gas reservoir in the Sichuan Basin and the features of fracturing fluid system. It elaborates on the principles and technical parameters of hydraulic sand fracturing, explores the field application of large-scale hydraulic sand fracturing technology for low-permeability sandstone gas reservoirs in the Sichuan Basin. The aim is to strengthen the research on the development of low-permeability sandstone gas reservoirs, fully utilize the role of hydraulic sand. fracturing technology, continuously optimize the overall fracturing design of gas reservoirs, ensure the development effect of low-permeability sandstone gas reservoirs, and vigorously promote the exploration and development of sandstone gas reservoirs in the Sichuan Basin.

Key words:Sichuan Basin;low permeability;sandstone gas reservoir;hydraulic sand fracturing;supporting technology