投球分层压裂技术在舍女寺油田的应用

投球分层压裂技术在舍女寺油田的应用

陈鹏

（大港油田第三采油厂，河北沧州，061035）

摘要：为使多层储层压裂改造取得更好效果，一般采用分层压裂工艺，对于夹层较小的多层储层，封隔器分层无法实现，采用投球分层压裂工艺来提高压裂效果是一种有效的方法。大港舍女寺油田的多数储层适宜投球分层压裂工艺，本文介绍了此项技术在舍女寺油田的应用情况，分析了应用效果并总结了设计及施工经验。

关键词：投球；分层压裂；储层改造；工艺设计

舍女寺油田构造位置属黄骅坳陷沧市鼻状构造带舍女寺构造西北台阶带，含油层位大部分集中在EK21、EK22和EK23，地层非均质严重，井段长、层数多、层间物性差异大。采出程度9.30%，二、三类油藏的动用程度低，属于典型的高压低渗油藏，最有效的措施是压裂改造。如女20区块油藏原始地层压力大多在40 MPa左右，平均地层渗透率15.2×10-3μm2，采用投球分压工艺可较好地改造油井渗流状况，提高油层渗流能力，从而达到提高油井产量的目的。

1投球压裂造缝的影响因素分析

1.1地应力对投球压裂造缝的影响

由于压裂裂缝受地应力的影响，对于油层厚度较小、相邻隔层应力差小的产层，不适合投球分层压裂，一般采用大排量合压的压裂工艺，产生的裂缝将穿过相邻地层，形成单裂缝，裂缝高度将取决于上下隔层与目的层的应力差。对于射孔层段中间被一厚度较大的高应力层隔开的产层，如果合压，由于受孔眼摩阻、裂缝弯曲摩阻和裂缝宽度效应的影响，可能形成主次两条裂缝，主裂缝几何形态、导流能力大大优于次裂缝；如果采用投球分层压裂，有利于次裂缝的扩展，提高改造效果。

舍女寺油田油层具有层间差异大和各层间地应力不同的特点，采用投球分压工艺技术并依据各油层应力差的不同控制投球数量可形成多条裂缝，随着裂缝的延伸而连通，从而大大改善了地层的渗流面积，提高了地层的导流能力。

因此，在制定压裂方案前要充分掌握要压裂区块，压裂井层乃至压裂层段的地应力分布情况，并综合相关参数计算出较准确的投球数量。

1.2井段及层段的影响

舍女寺油田大部分油井井段长、层段多、跨度大，层间渗透率差异明显、地层的破裂压力差别较大。全井段压裂时，裂缝便在地层破裂压力相对较低的高渗透油层中延伸，而多数低渗透油层难以被压开，产能不能释放出来，影响压裂效果。采用投球分压法，投球前先压开高渗透油层，后投球堵上已压开层，堵层后，井筒泵压提高，当泵压高于低渗透层的破裂压力时，地层被压开裂缝，从而达到一次压裂压开多条裂缝，提高产能的目的。

2压裂工艺设计的优化

针对舍女寺油田油井射孔井段长，层数多而薄等特点，选择投球分压工艺技术进行压裂施工，并采用三维压裂软件优化设计，进行井筒参数、地层参数、施工参数优化。压裂后有效地改善了该地层的渗流条件及地层孔隙体积，获得了可观的经济效益。

2.1压裂液、支撑剂和铺置浓度优化

针对舍女寺油田的地质条件和油层物性特点，在投球压裂过程中选择粘度高、携砂能力强、滤失低、摩阻小的有机硼交联压裂液可保证压裂施工成功。

由于支撑剂粒径及其在裂缝中的铺置浓度是保证压后效果的关键，也是压裂设计中的重要环节，因此，支撑剂的选择是以预期获得的压裂效果所需要的裂缝导流能力为根据的。在舍女寺油田选择较大加砂强度和不同粒径的支撑剂在加砂的不同阶段穿插使用可提高支撑剂的铺置浓度和裂缝导流能力。

2.2计算动态裂缝几何尺寸

通过确定前置液量、混砂液量、砂量以及最佳的施工排量、合理的泵注程序，使用压裂设计软件模拟获得支撑剂在裂缝中的运移分布，确定理想支撑裂缝几何尺寸。

2.3压裂注入方式选择

舍女寺油田压裂施工在满足泵注参数和施工管柱安全条件下尽量选择简单的注入方式。对于老井、老层、固井质量不佳的施工井，常以封隔器保护套管油管注液方式；但对于固井质量、井筒结构好的井则采用油套混注方式。

3现场应用

女K48-50井，压裂井段3256.4-3526.8m，厚度/层数：60.8m/23层，平均孔隙度13.2%，平均渗透率22.3×10-3μm2，含油饱和度0.46-49.6%，泥质含量4.6-22.9%，压裂前日产液8.6方、日产油8.0吨，含水25.8％。

根据女K48-50井射孔井段长，层数多，油层跨度大等压裂施工难点，决定对该井进行大规模投球压裂改造，采用三维压裂软件对压裂工艺设计进行了优化。

①平均铺砂浓度：5.3 kg/m2；

②井口注入压力：55.7MPa；

③破裂梯度：0.019MPa/m；

④裂缝剖面（图1-1、图1-2）；

图1-1  投球前模拟裂缝剖面             图1-2  投球后模拟裂缝剖面

图1-3  女K48-50井压裂施工曲线图

2006年11月12日进行压裂施工，泵压45 MPa，排量4.5 m3/min，砂比8-45%，加砂51.0 m3，投球400个，共用液445.7 m3，施工顺利，压裂施工曲线（图1-3），压裂后日产油18.2t，压裂效果明显。

4结论与建议

1、投球分压压裂工艺技术具有很强的针对性，技术水平先进，该项技术适用于压裂井段跨度较大，各个小层地应力相差较大，或隔层厚度较大，射孔井段长、单层厚度小、层间差异大的井。

2、针对舍女寺区块特点，在选择投球分压工艺技术的同时，设计应用较大的加砂强度技术，能够最大限度地改善油层的连通性和地层的渗流能力，使油井获得较高的生产能力。

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