致密油藏体积压裂技术应用

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1、万方数据第34卷第3期2013年6月新疆石油地质XINJIANGPETROLEUMGEOLOGYV01．34，No．3Jun．2013致密油藏体积压裂技术应用王文东，赵广渊，苏玉亮，丰子泰(中国石油大学石油工程学院，山东青岛266580)摘要：体积压裂技术在北美页岩油气藏的开发中取得了显著的效果。对体积压裂的概念和特点进行了总结，从地质和施工工艺两方面分析了体积压裂缝网形成的影响因素，明确了在不同储集层条件下的体积压裂技术施工要点。数值模拟研究表明，体积压裂的单井产能比常规压裂的单井产能要高得多，且其缝网系统可使压力波及更为均匀，开发效果优势非常明显。针对我国致密油藏特征，提出了从致密油

2、藏成藏机理、压前储集层评价、诱导应力场和裂缝起裂机理等3个方面入手的研究思路，这将对我国致密油藏体积压裂技术的发展，具有一定的参考意义。关键词：体积压裂；致密油藏；缝网；开发效果文章编号：1001—3873(2013)03-0345—04中图分类号：TE357．1文献标识码：A致密油气藏要实现高效商业化开发，必须采用压裂技术对储集层进行改造。在低孔、低渗、低压等特定条件下，由于储集层基质向裂缝供液能力太差，常规压裂技术仅靠单一压裂主缝很难取得预期的增产效果，因此必须探索研究新型的压裂改造技术，“体积压裂技术”的提出具有深刻意义。国外已将此技术成功应用于页岩气、致密砂岩气以及页岩油的开发，

3、国内也对体积压裂开展了初步研究，部分超低渗透区块已经成功实现了体积压裂技术对储集层的改造。体积压裂技术必将逐步成为致密油藏经济有效开发的关键技术。1体积压裂的概念体积压裂技术经历了技术探索、启蒙、突破、到现在的大规模应用阶段，对其理解也越来越深刻。体积压裂是在水力压裂的过程中，通过在主裂缝上形成多条分支缝或者沟通天然裂缝n·2

4、，最终形成不同于常规压裂的复杂裂缝网络，增加井筒与储集层接触体积，改善储集层的渗流特征及整体渗流能力，从而提高压裂增产效果和增产有效期b巧1。其主要特点有以下几点。(1)复杂网络裂缝扩展形态常规压裂以形成双翼对称裂缝为目的，在致密油藏中垂直于裂缝面方向的基质渗流能

5、力并未得到改善。体积压裂的裂缝是在三维方向上形成相互交错的网状裂缝或者树状裂缝(图1)，在缝网区域形成一定的改造体积，增大了泄油体积№]。(2)复杂渗流机理油气在复杂缝网中的渗流图I树状裂缝扩展形态机理至今仍没有理想的研究成果。文献E7]研究了页岩基质向复杂缝网中的渗流，考虑裂缝中达西流和基质中扩散流的双机理渗流以及压敏性对渗透率的影响，建立了天然裂缝发育的双重孔隙度模型，但求解用拟压力的方法进行了标准简化。目前比较主流的观点是采用分形理论来精确刻画缝网内的渗流特性，利用缝网中主裂缝与次裂缝的自相似性，建立油气在复杂缝网中的渗流模型随’9]。(3)裂缝发生错断、滑移、剪切破坏剪切缝是岩石

6、在外力作用下破裂并产生滑动位移，在岩层表面形成不规则或凹凸不平的几何形状，具有自我支撑特性的裂缝。体积压裂过程中裂缝的扩展形式不是单一的张开型裂缝，当压力低于最小水平主应力时，产生剪切断裂n引。(4)诱导应力和多缝应力干扰裂缝发生转向当裂缝延伸净压力大于2个水平主应力的差值与岩石的抗张强度之和时，容易在主裂缝上产生分叉缝，分叉缝延伸到一定距离后又恢复到原来的裂缝方位，最终多个分叉缝便形成复杂的裂缝网络n1

7、。2体积压裂缝网形成的影响因素体积压裂能否形成复杂网络裂缝，取决于储集层收稿日期：2012—10—05修订日期：2013一Ol一21基金项目：中石油重大科技专项(2008E一1305)

8、作者简介：王文东(1986一)，男，新疆克拉玛依人，在读博士研究生，油气田开发工程，(Tel)13395321160(E—mail)ace211@163．corn万方数据·346·新疆石油地质地质和压裂施工工艺2方面因素。2．1地质因素(1)储集层岩石的矿物成分储集层岩石的矿物成分会影响岩石的力学性质，从而影响裂缝的起裂方式和延伸路径。研究证明，硅质含量较高、且钙质填充天然裂缝发育的页岩最易形成复杂缝网，增产效果好。黏土矿物含量较高的页岩或者缺少硅质和碳酸盐岩夹层的储集层实现体积压裂非常困难n引。岩石矿物成分与缝网形成的难易程度可用脆性指数来表示。脆性指数的概念融合了泊松系数和杨氏模量的

9、双重含义，也可以用岩石中的脆性矿物质(石英等硅质矿物和碳酸盐矿物)所占比例表示。岩石中的脆性矿物质含量越高，脆性指数越大；岩石的综合杨氏模量越大，泊松比越小，脆性指数越大，越容易产生剪切裂缝，进而容易形成缝网。不同储集层的矿物组分差异较大，使用的改造技术和液体体系各不相刚n1(表1)。表1基于不同脆性页岩的压裂体系黠压皴⋯态裂嚣瓣黜制70％滑溜水60％滑溜水50％混合啾40％线性胶30％泡沫20％交联冻胶10％交联冻胶低大小高小大(