大慶低滲透油田清水壓裂增注機理及現(xiàn)場應用

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1、大慶低滲透油田清水壓裂增注機理及現(xiàn)場應用祁海濤1劉永建1王守坤1（1.大慶油田有限責任公司井下作業(yè)分公司，黑龍江，大慶163453）摘要：清水壓裂工藝的主要特點是清水壓裂液配方簡單，施工簡單。國內外許多油氣田采用清水壓裂技術處理油氣層，不僅克服了常規(guī)水基壓裂液對地層污染、濾餅對水力裂縫的傷害及破膠液返排問題等缺點，而且具有成本低的優(yōu)勢，現(xiàn)場應用也取得了顯著的效果。研究了清水壓裂的增產機理、影響因素、工藝技術特點、以及在大慶外圍低滲透油田中現(xiàn)場應用情況，列舉了大慶某低滲透油田2口清水壓裂注入井作為應用佐證。關鍵詞：低滲透；清水；機理；應用1、清水壓裂造縫機理水力壓裂時，當壓裂液進入節(jié)理，節(jié)理會

2、發(fā)生變形。開始時，節(jié)理內的壓力升高，但是壓力值不足以使節(jié)理面實際上張開。有效閉合壓力，就是總的地層應力與壓裂液作用在節(jié)理面法向上的力的差值，隨著壓裂液作用在節(jié)理面法向上的力增加而減小，節(jié)理張開。如果壓裂液繼續(xù)進入節(jié)理，壓裂液作用在節(jié)理面上的壓力增加，當升高到有效閉合應力不能夠提供足夠的阻力來抵抗作用在平行的節(jié)理面的剪應力時，節(jié)理以剪切方式滑移，滑移的位移足夠，相對的兩個節(jié)理面一個會跨在另一個上面。因此，即使壓力突然下降，節(jié)理縫閉合，滲透率仍不可逆轉的增大了。圖1巖石節(jié)理面受力分析σminσmaxστ圖1是兩水平主應力存在差值，兩節(jié)理縫壁面水平方向的受力情況，實際上地應力分布最大最小主應力差值

3、可能為零，但是，當裂縫周邊的巖石在壓力超過“門檻”壓力后，即發(fā)生“滑移”破壞，兩個裂縫粗糙面的滑動，使垂直于縫面的縫隙膨脹。停泵后，張開了的粗糙面使它們不能再滑回到原來的位置，從而剪切產生的裂縫滲透率得到保持[1]。另外，清水壓裂液不具有造壁性，壓裂時易深入地層基質內形成大量剪切縫，最終構成縫網體系，其中每條縫的導流能力雖然很低，卻恰好與低滲透油層產能相匹配；立體的縫網體系大大增加了與基質的有效溝通，提高了它的泄流面積，達到了增產目的[2]。與其他壓裂工藝技術相比，油水井實施清水壓裂作業(yè)后，工作液返排率高、殘渣少，減少了工作液殘渣對儲層造成的二次傷害，能進一步提高措施效果；對于低滲透垂直裂縫

4、而言，壓裂過程中，由于脫落的巖石碎屑(特別是在頁巖地層中)沉降于裂縫中，它們可能形成“自撐”式支撐，能保持裂縫張開。2、清水壓裂增產影響因素清水壓裂增產影響因素主要包括以下5個方面：1)滲透率：最關鍵因素，滲透率越小，所需的裂縫導流能力越小，清水壓裂的增產效果相對越好。2)巖石硬度：其衡量參數(shù)楊氏模量越大、硬度越高、殘余縫維持越好。3)閉合應力：值越小，清水裂縫導流能力越高。4)巖石的粗糙度：巖石越粗糙，殘余裂縫支撐越好。5)地層微裂縫發(fā)育情況：微裂縫發(fā)育，增加有效裂縫3、清水壓裂的技術特點3.1清水壓裂液配方清水壓裂液體系對儲層傷害主要有兩方面內容[3]：一是清水壓裂液對儲層的水敏性傷害，

5、即清水進入儲層后引起儲層的粘土成分的膨脹和粘土顆粒的運移，使儲層滲透率降低的傷害；另一方面是清水壓裂液對儲層的鹽敏性傷害，是由于清水壓裂液與地層流體礦化度差異較大，造成儲層中的粘土的膨脹和分散。這些都將導致儲層孔隙和喉道的縮小及堵塞，引起滲透率的下降。對于水敏傷害，我們采用添加高效粘土防膨劑的方式解決，對于鹽敏性傷害，通過在壓裂液中添加鹽來解決。另外，考慮大排量施工時的高摩阻，添加降阻劑。清水壓裂所用壓裂液的配方一般為：KCl+降阻劑+粘土防膨劑+助排劑該壓裂液配方體系與儲層適應性強，具有配方簡單，添加劑種類少，成本低等特點，很容易進行質量控制。該體系適應于現(xiàn)場的“邊配邊注”施工工藝，不但減

6、小了勞動強度，同時減少了添加劑的浪費，節(jié)約了成本。3.2清水壓裂工藝特點清水壓裂是指用清水作為壓裂液進行壓裂的工藝。它具有以下優(yōu)點：①清水壓裂配方簡單，通過在壓裂液中加入一定的添加劑與地層相配伍，對儲層基本無傷害，②能對一定質量的物體實施懸移，可進行低砂比攜砂，延長壓裂有效期，提高增油效果。③清水壓裂施工簡單,主要是利用大排量提高裂縫內凈壓力，形成剪切裂縫，凹凸不平的裂縫面錯位支撐，閉和后仍能保留較高的滲流能力。④不添加支撐劑的清水壓裂可以用來處理復雜地層，而不會發(fā)生砂堵問題，可以避免由于裂縫彎曲、微裂縫發(fā)育、目的層上下無遮擋等復雜地層壓裂砂堵卡管柱。對于滲透率較高（>10md）、大射開井段

7、、微裂縫特別發(fā)育的井，如只用清水做前置液，施工泵壓力會很快上升至管柱承壓極限，對于此類井，采取混合清水壓裂工藝：先用少量胍膠基液（<10m3）壓開地層，利用其造壁及低摩阻特性，減少近井筒縫網發(fā)育，降低近井壓力損失，增加井筒遠端的縫網發(fā)育。由于胍膠基液量少、未成膠及大量清水的沖釋返排，對地層基本無傷害。微地震研究表明:清水壓裂能形成長裂縫，但是支撐裂縫的有效長度將隨著支撐劑的濃度和鋪置的有效性發(fā)生很大的變化。