精细压裂施工工艺参数优化研究
精细压裂施工工艺参数优化研究
摘要：传统的压裂施工参数已不能满足现场的需要，分别开展了三个方面的压裂参数优化，即砂比结构优化、暂堵剂用量优化和施工排量优化。砂比结构优化可保持缝口最大导流能力；暂堵剂用量优化可达到暂时封堵高渗透井段；施工排量优化保证压裂液的滤失量在合理范围内，防止砂堵现象的发生。应用表明，施工工艺参数优化后措施效果显著，达到了预期目的，为各项精细压裂工艺的发展提供了技术保障。
关键词：精细压裂；暂堵剂；砂比；排量；参数优化
Abstract: the traditional fracturing construction parameters already cannot satisfy the need of fields, respectively, in the three aspects of the fracture parameters optimization, namely sand structure optimization, than temporary plugging agent optimization and operation discharge optimization. Sand than structure optimization can keep the seam biggest diverting capacity; Temporary plugging agent optimization to temporarily blocked high penetration interval; Operation discharge optimization guarantee of fracturing fluid filtration in the reasonable scope, prevent the happening of the sand blocking phenomenon. Application shows that the construction technology parameters optimization measures after effect significantly, achieve the expected purpose, for all the fine fracturing technology development provides technical support.
Keywords: fine fracturing; temporary plugging agent; sand ratio; displacement; parameters optimization
1施工工艺参数优化
1.1 砂比结构优化
砂比结构是保证支撑剂随压裂液顺利进入地层的重要工艺参数。针对不同条件的地层进行砂比结构优化，确保裂缝楔形嵌入地层，保持缝口最大导流能力。
（1）针对油层厚度大，剩余油丰富的地层采用高砂比压裂技术，平均砂比在35-40%，以短宽缝为主，增大泄油面积。见表1。
1.2 暂堵剂用量优化
压裂施工中暂堵剂用量合理与否，直接影响压裂井改造效果，合理的暂堵剂用量能够达到暂时封堵高渗透井段，改造低渗透井段的目的。
（1）暂堵剂用量的经验算法。暂堵剂用量计算经历了人为估算、试投、运用数学公式计算的过程，达到既能堵住预暂堵层、压开新缝,又不浪费暂堵剂、节约生产成本的目的。目前实施选择性或多裂缝压裂改造中,暂堵剂用量经验算法为:
N=（H暂×A孔）/40+0.5
式中：N-暂堵剂用量；H暂-暂堵段射开厚度；A孔-孔密；0.5—考虑各种因素下附加的暂堵剂用量。
（2）计算公式的修订。现场施工发现,非暂堵层段的高渗透部位消耗部分暂堵剂，影响暂堵效果，因此根据压裂层射孔厚度与暂堵厚度的差值大小，修订了修正参数。暂堵剂计算公式变为：
N=（H暂×A孔）/40+0.5（H压- H暂）×A孔/40
式中：N-暂堵剂用量；H暂-暂堵段射开厚度；H压-压裂段射开厚度；A孔-孔密。
（3）现场试验。如A井，压裂两个层段，同时应用选择性压裂工艺，两个层段均设计暂堵剂封堵2m高水淹层。见表4。
统计表明，L油田厚油层高渗透部位破裂压力小于20MPa，中、低渗透部位破裂压力大于25MPa。A井的两个压裂层段条件基本相同，应用经验算法A1层段投入暂堵剂1.3Kg破裂压力为18MPa，而应用新计算公式的A2层段投入暂堵剂1.6Kg，破裂压力为28MPa，提高10 MPa，说明实现了封堵高渗透井段，改造低渗透井段的目的。
1.3 施工排量优化
施工排量是保证压裂液滤失量在合理范围内、防止砂堵现象发生的关键因素。常规压裂施工排量都在2.4m3/min，没有针对不同的地层条件设计不同的施工排量。因此需对其进行优化。
（1）针对渗透率高、滤失量大的地层采用大排量压裂，施工排量设计在4m3/min左右，避免砂堵现象的发生。
（2）针对渗透率低，发育不好的地层采用低排量压裂，施工排量设计在2m3/min左右，保证施工压力在平稳地范围内波动。
（3）针对地层条件复杂的井，根据现场施工中砂比及施工压力波动范围确定合理施工排量。
2现场试验
（1）验证压裂施工工艺参数优化效果。应用优化施工参数进行压裂井50口，压后初期平均增液45.6t/d，增油6.4t/d，含水下降了3.8百分点，阶段有效期182d，平均单井累计增油1080t。选取了同区块压裂条件相似未应用优化施工参数的43口井进行对比，多增液增液51.2t/d，多增油2.4t/d，含水多下将了2.0百分点。
（2）水驱油井B，该井压裂四个层段。全井加砂150 m3，最大单缝加砂60m3，缝长比0.26。见表5。
表5 B井压裂参数
（3）未优化施工参数前，采用4步加砂模式，平均砂比25.1%，施工排量
2.4m3/min，选压的暂堵剂用量为1.3Kg。针对地质要求，进行施工参数优化。一是加砂模式优化。由4步调整为6步造长缝，确保裂缝楔形嵌入地层，保持缝口最大导流能力。二是暂堵剂用量优化。该井封堵2m炮眼，按照新的计算公式计算应投0.6Kg，就能够达到暂时封堵高渗透井段，改造低渗透井段的目的。三是施工排量优化。该井渗透率较低，施工排量设计在2m3/min左右，保证施工压力在平稳地范围内波动，使压裂施工顺利进行。该井措施后初期增液21t/d，增油6.1t/d，含水降低7.3个百分点。阶段有效期211d，累计增油677t。
3结论
（1）通过砂比结构的优化调整，针对不同的地层条件，采用不同的加砂模式。
（2）对暂堵剂用量公式的改进，达到既能堵住预暂堵层、压开新缝，又不浪费暂堵剂、节约生产成本的目的。
（3）通过施工排量的优化，保证了压裂液滤失量在合理范围内，防止了砂
堵现象发生。
（4）通过施工工艺参数的优化调整，保证了压裂措施效果的高效长效。
参考文献：
[1] 万仁溥，罗英俊等.采油技术于册(修订本)「M」.北京:石油工业出版社，1998.
[2] 吴奇，王林.井下作业监督(第二版)[M.北京:石油工业出版社，2003.
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