油气藏评价与开发 第１卷第６期 ＲＥＳＥＲＶＯＩＲ ＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ２０ １ １年１ ２月 镇 泾油 田长８油层纤维网络加砂压裂试验研究 高志军 ，石立华２ ７邱小庆 ，薛颖 （１．中国石化华北分公司工程技术研究院增产测试研究所，河南郑州４５０００６；２．长江大学，湖北荆州４３４０００） 摘要：镇泾油田长８油层是典型的超低渗透致密砂岩储层，压裂改造后出现支撑剂回流现象，导致近井地带地层出砂严重， 造成裂缝部分或完全闭合，严重影响了油井的长期稳产。阐述了镇泾油田长８油层地质特征及压裂改造难点，从预防支撑 剂回流、防止支撑剂沉降的角度考虑，对纤维材料性能进行了试验研究和评价，优选出了适合镇泾油田长８储层的纤维网 络加砂压裂工艺。目前已经应用该工艺在现场试验了６井次，对于射孔井段位于砂体上部、中上部的储层其改造效果较 好，平均日产量１２．１９ ｍ ，平均日产油量５．０３ ｔ。该工艺与常规加砂压裂工艺相比，不仅实现了油井的增产，而且延长了油 井的生产周期，适合在镇泾油田长８油层推广应用。 关键词：镇泾油田；支撑剂；纤维网络加砂压裂；导流能力 中图分类号：ＴＥ３５７．１２ 文献标识码：Ａ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｉｆｂｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎ Ｃｈａｎｇ－８ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｏｆ Ｚｈｅｎｊｉｎｇ ｏｉｌｉｆｅｌｄ Ｇａｏ Ｚｈｉｊｕｎ ，Ｓｈｉ Ｌｉｈｕａ ，Ｑｉｕ Ｘｉａｏｑｉｎｇ ａｎｄ Ｘｕｅ Ｙｉｎｇ ｎ．ＯｉｌＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ＴｅｓｔｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＳＩＮＯＰＥＣ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｎａｎ １５０００￣Ｃｈｉｎａ；２．Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ，Ｈｕｂｅｉ４３４００￣Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈａｎｇ一８ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｏｆ Ｚｈｅｎｊｉｎｇ ｏｉｌｉｆｅｌｄ ｉｓ ａ ｔｙｐｉｃａｌ ｏｎｅ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｉｇｈｔ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ．Ａｆｔｅｒ ｒｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐｐａｎｔｓ ｂａｃｋｆｌｏｗ ｌｅｄ ｔｏ ｓｅｒｉｏｕｓ ｓａｎｄｉｎｇ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｉｍｍｅｄｉａｔｅ ｖｉｃｉｎｉｔｙ ｏｆ ｗｅｌｌｂｏｒｅ，ｃａｕｓｅｄ ｐａｒｔｉａｌ ｏｒ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｃｌｏ— ｓｕｒｅ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ ａｎｄ ｓｅｖｅｒｅｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｓｔａｂｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ｗｅｌｌｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｈａｒａｃ— ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｃｈａｎｇ－８ ｒｅｓｅｖｏｉｒｒ ｏｆ Ｚｈｅｎｊｉｎｇ ｏｉｌｉｆｅｌｄ ａｎｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｒｆｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｐｒｅｖｅｎｔ— ｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｃｋｆｌｏｗ ａｎｄ ｆａｌｌｉｎｇ ｏｆ ｐｒｏｐｐａｎｔｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｂｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｆ ａｎｄ ｓｃｒｅｅｎｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ Ｃｈａｎｇ－８ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｕｎｔｉｌ ｎｏｗ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐ— ｐｌｉｅｄ ｉｎ ｆｉｅｌｄｓ ｓｉｘ ｔｉｍｅｓ，ａｎｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ ｗｉｔｈ ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｉｎ ｕｐｐｅｒ ｏｒ ｍｉｄｄｌｅ ｕｐｐｅｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｓａｎｄｂｏｒｙ，ｏｂｖｉｏｕｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｉｔｈ ｄａｉｌｙ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ １２．１９ ｍ ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｄａｉｌｙ ｏｉｌ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ５．０３ ｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ— ａｌ ｓａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ｗｅｌｌｓ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｌｏｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｏｉｌ ｗｅｌｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｉｔ ｉｓ ａｄｖｉｓａｂｌｅ ｏｒ ｆｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈａｎｇ一８ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｚｈｅｎｊｉｎｇ ｏｉｌｉｆｅｌｄ，ｐｒｏｐｐａｎｔ，ｆｉｂｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓａｎｄ ｒｆａｃｔｕｒｅ，ｆｌｏｗ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ 孔隙度９．６％，渗透率主要分布在（０．１～０．８）Ｘ １０ １ 长８油层地质特征及压裂改造难点 镇泾油田构造位于鄂尔多斯盆地西南部，天环 向斜南部，油田主要含油层位为侏罗系延安组和三 叠系延长组，其中延长组长８油层厚度一般在５～３５ １ＴＩ之间，储层平均温度在６４．７℃之间，平均压力系数 ｍ ，局部天然裂缝发育，平均渗透率为０．４１ Ｘ １０。 ［ｘｍ ，为低孔、超低渗致密储层。 前期压裂面临的主要难点为： （１）储层物性差，油层厚度薄，需压裂投产，且压 裂改造提高单井产量难度大。 （２）前期压裂施工过程中近井地带有支撑剂回 为０．８９，孔隙度主要分布在４％～１６％之间，平均有效 流现象，造成裂缝部分或完全闭合。 收稿日期：２０１１－１０—１１。 第一作者简介：高志军（１９８３一），男，硕士，油气储层改造研究与现场应用。 ５８ 油气藏评价与开发 ２．２纤维对压裂液成胶和破胶的影响 第１卷 （３）砂体厚度大，油层有效厚度小，支撑剂沉降 在人工裂缝底部，造成支撑剂铺置效率低下，降低了 裂缝的导流能力。 为了考察纤维对压裂液成胶和破胶性能的影 响，分别采用ＢＦ系列纤维在压裂液配方中进行试 验。实验采用的是目前镇泾油田常用的压裂液配 方，通过在压裂液中加入ＢＦ系列纤维和不加入ＢＦ系 针对镇泾油田长８储层低孔、超低渗、致密、常规 压裂出现支撑剂回流、支撑剂铺置效率偏低的特点， 为使长８油层得到有效改造，开展了纤维网络加砂压 裂试验研究。 列纤维分别进行对比实验，以观察其纤维对压裂液 成胶和破胶性能的影响程度（表１）。实验温度分别 ２００９年至２０１０年，在镇泾油田进行了全程纤维 网络加砂压裂试验５井次，整体效果较好。该工艺 为４５℃和６０℃。其压裂液配方为： 的优点：①预防支撑剂回流；②大大减缓支撑剂在 裂缝充填层的沉降速度，获得更好的支撑剂沉降剖 面；③通过纤维的超强携砂性能可降低稠化剂浓 度，减小了对储层的伤害；④获得更好的支撑剂充 填效率和支撑缝长，进一步提高增产效果。缺点： ①纤维网络加砂压裂过程中出现堵塞的现象； ②支撑剂中加入纤维后致使流量计产生一定程度 的堵塞，造成流量计数据波动较大；③如果出现砂 堵，管柱沉砂较多，存在放不通的危险，压后排液通 道可能不畅。 ２纤维材料性能评价 纤维材料性能评价实验主要包括纤维对压裂液 成胶和破胶性能的影响、纤维在压裂液中的分散性、 纤维与支撑剂的混合性等。 ２．１纤维材料的选择 目前可用的纤维种类比较多，包括陶瓷纤维、金 属纤维、碳纤维、石棉纤维、有机聚合物纤维、玻璃纤 维和热固树脂纤维等。各种纤维都有其各自的特 点，在实际应用中根据油气田的具体地质特征和压 裂液性质进行选择，以不影响压裂液性能和增产效 果为原则。 由于目前ＢＦ系列纤维使用范围广、成本相对较 低、技术指标、施工工艺等方面容易控制，且主要是 以物理的而非化学的方式稳定支撑剂充填层、耐热 和耐老化性能较好，受地层流体、地层温度、闭合压 力和关井时间影响较小，与压裂液配伍性良好，一旦 出现砂堵（砂卡）现象，可以加入纤维降解剂加快井 筒内纤维的降解速度，预防压后返排出现纤维堵塞 的问题，因此选用ＢＦ系列的纤维材料，纤维直 径选用１２～３０ Ｉ，ｚｍ，纤维长度选择８～２０ ｍｍ。 原胶液：０．３５％ＨＰＧ（羟丙基胍胶）＋０．６％ＡＳ一６（黏 土稳定剂）＋０．３％ＣＸ一３０７（破乳助排剂）＋０．１％ＨＣＨＯ （杀菌剂）； ｐＨ值调节剂：ＮａＯＨ；交联剂：１．０％硼砂＋０．４％过 硫酸铵；破胶剂：过硫酸铵。 表１ ＢＦ系列纤维对压裂液成胶和破胶性能影响的实验 结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＢＦ ｓｅｒｉｅｓ ｆｉｂｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｇｅｌ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｑｕｉｄｓ 室内实验结果表明ＢＦ系列纤维对压裂液的成胶 和破胶性能没有影响。 ２．３ ＢＦ系列纤维在压裂液中的分散性评价 分别采用清水、压裂液基液和压裂液冻胶液作 为分散介质，在其中分别加入一定量的ＢＦ—Ｉ、ＢＦ— ＩＩ纤维。其实验结果表明，ＢＦ系列纤维在上述三种 介质中的分散性能均较好，其具备了进行压裂施工 的可能性（表２、图ｌ、图２）。 表２ ＢＦ系列纤维的分散－眭评价 Ｔａｂｌｅ ２ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ＢＦ ｓｅｒｉｅｓ ｆｉｂｅｒ 纤维名称 清水中的分散性分散ｌｌ 量纤分敲 量纤 压裂基液中的分散分散快、偶见少量纤分散快、有少量纤维 性 维未分散 未分散 压裂液冻胶中的分分散好，极少量纤维分散好，极少量纤维 散性 （约１％～５％）未分散（约１％～２％）未分散 ６２ 油气藏评价与开发 第１卷 在低渗透油藏开发中的有较好的适应性。 ４结论及认识 １）实验评价表明，ＢＦ系列纤维对镇泾油田常用 压裂液的成胶和破胶性能无明显影响，在压裂液中 的分散性良好。 ２）通过实验研究，筛选了适合于镇泾油田纤维 网络加砂压裂的ＢＦ—ＩＩ纤维，确定其合适的加入量为 ７‰～１２‰。 加了ＢＦ系列纤维的临界出砂流速比未加ＢＦ系 列纤维的临流速提高了６～１１３倍；当压裂液黏度为 １８ ｍＰａ・ｓ时，其加了ＢＦ系列纤维的临界出砂流速比 未加ＢＦ系列纤维的临流速提高了３５～７０倍。 ３）实验结果可以看出，在压裂液中，加了ＢＦ系 列纤维的支撑剂的临界流速大幅度提升，这说明油 井压裂时支撑剂中加入纤维能够提高支撑剂充填层 的稳定性，有利于预防压裂井支撑剂回流返吐。 ４）在镇泾油田长８油层的纤维网络加砂试验 中，针对射孔井段位于砂体上部、中上部的储层，其 增油效果显著，平均日产液量为１２．１９ ｍ ，平均日产 油量为５．９２ ｍ。，而射孔段位于砂体中下部的储层，基 本没有效果。 ５）纤维网络加砂压裂工艺可以大大减缓支撑 剂在裂缝充填层的沉降速度，提高悬砂性能，改善裂 缝的铺置剖面，提高改造效果，而且可以减少聚合物 等增黏剂的加入量，实现了压裂液的快速、高效返 排，更有利于保护储层，减少对地层的二次伤害。 参考文献 ［１］陈冬林，张保英．支撑剂回流控制技术的新发展【ＪＪ．石油天然 气工业，２００６，２６（１）：ｌＯｌ—ｌＯ３． ［２］ 张朝举，张绍彬．预防支撑剂回流的纤维增强技术试验研究 钻采工艺，２００５，７（１）：９０—９４． ［３］龙学，何兴贵．气井压后出砂危害和尾追纤维技术控砂返出 及增产效果评价［Ｊ］．石油天然气勘探与开发，２ＯｌＯ，３３（１）： ６４－６６． ［４］ 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