火山岩储层压裂工艺技术关键点

松南火山岩储层压裂改造关键技术【摘要】火山岩储层致密、低孔、低渗、连通性差，微裂缝发育，油气藏自然产量较低，开采困难，因此很多该类型油气藏需要通过改造才能使油气藏高效开采。

火山岩储层压裂技术和常规沉积岩储层压裂技术有所不同。

本文阐述了松南火山岩储层特点、火山岩储层压裂存在的主要难点、松南火山岩储层压裂采取的关键技术。

【关键词】火山岩压裂难点关键技术松南火山岩气藏地处松辽盆地南部，面积达7240km2，主要分布在白垩系，天然气资源量2430×108m3。

松南火山岩气藏主要分布在十屋地区、腰英台地区和东岭地区。

腰英台气田是松南火山岩气藏的主力区块，已探明地质储量537×108m3。

火山岩地层是一种脆性地层，延展性很小，其地层致密、低孔、低渗、连通性差，微裂缝发育，气藏产量较低，开采困难，因此很多该类型气藏需要通过改造技术才能使油气藏高效开采。

由于火山岩构造复杂，增产改造难度极大。

＜b＞ 1 松南火山岩气藏储层特征＜/b＞＜b＞ 2 松南火山岩储层改造难点分析＜/b＞2.1 火山岩裂缝起裂和延伸规律复杂火山岩储层属双重介质，脆性比较强，延展性很小，发育大量天然裂缝和熔孔，其力学性质和砂岩油气藏差别很大，压裂时多裂缝破裂与延伸，与砂岩有根本的不同，主要表现在模拟的压力特征与实际施工压力变化特征有很大区别，其起裂和延伸规律认识不清楚，因此无法优化出有针对其复杂特点的压裂施工方案。

2.2 火山岩储层岩相变化快，岩石力学性质差异大长岭断陷火山岩喷发模式分为中心式喷发和裂隙式喷发两种类型，一种是以酸性熔岩为主的中心式喷发模式，一种是以中基性熔岩流为主的裂隙式喷发模式不同的喷发模式导致岩性、岩相的分布模式不相同。

松南火山岩还呈现出多期次多旋回的特征，长岭断陷深层火山岩喷发可以分为三个大的期次，包括火石岭期、沙河子期和营城期，其中火石岭和营城期是火山活动强烈期，而沙河子期属于火山活动间歇期。

根据火山岩地震反射特征，腰英台地区营城组火山岩喷发可以大致划分为3个旋回。

石油地质与工程2021年3月PETROLEUM GEOLOGY AND ENGINEERING 第35卷第2期文章编号：1673–8217（2021）02–0098–05致密火山岩储层水平井压裂参数优化与现场试验尚立涛1，刘宇2，张杨1，齐士龙2，乔岩1，李存荣2（1．中国石油集团工程技术研究院有限公司，北京102206；2．中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆163453）摘要：致密火山岩储层天然裂缝发育差，低孔、低渗、致密、非均质性强，需要应用水平井大规模分段压裂工艺实现有效开发。

随着储层物性变差，可缩小压裂裂缝间距保持单井产量；为明确最优改造裂缝间距与施工规模，基于储层孔渗特征、相渗特征、流动特征的认识以及不同裂缝间距压裂产生的干扰，确定致密火山岩储层最优改造裂缝间距。

应用压裂后分段产气监测，认识分段产量与改造规模关系，明确致密火山岩储层最优改造规模，有效指导压裂方案优化，提高设计针对性与开发效益。

关键词：大庆油田；致密火山岩；水平井压裂；裂缝间距；产量监测；压裂规模优化中图分类号：TE357 文献标识码：AFracturing parameter optimization and field test of horizontal wells in tight volcanic reservoirs SHANG Litao1, LIU Yu2, ZHANG Yang1, QI Shilong2, QIAO Yan1, LI Cunrong2(1. Engineering Technology Research Institute Co., Ltd., China National Petroleum Corporation, Beijing 102206, China; 2. DaqingOilfield Co., Ltd., PetroChina, Daqing, Heilongjiang 163453, China)Abstract: The tight volcanic reservoir is characterized by poor development of natural fractures, low porosity, low permeability, compactness and strong heterogeneity, which requires the application of large-scale staged horizontal well fracturing technology to achieve effective development. With the deterioration of reservoir physical properties, the fracturing fracture spacing can be reduced to maintain single well production; in order to determine the optimal fracture spacing and construction scale, based on the understanding of reservoir porosity and permeability characteristics, relative permeability characteristics and flow characteristics, and the interference caused by fracturing with different fracture spacing, the optimal fracture spacing of tight volcanic reservoir is determined. Through the application of staged gas production monitoring after fracturing, the relationship between staged production and reconstruction scale is understood, and the optimal reconstruction scale of tight volcanic reservoir is determined, which can effectively guide the optimization of fracturing scheme and improve the efficiency and benefit of the design and development.Key words:Daqing Oilfield；tight volcanic rock; horizontal well fracturing; fracture spacing; production monitoring; fracturing scale optimization致密油气储层可应用缝控压裂技术提高单井产量[1]，通过人工裂缝参数的优化来实现井控单元内储量的最大动用。

低渗火山岩气藏水平井压裂优化设计佚名【摘要】压裂水平井由于裂缝的存在，气体经由裂缝向井筒汇聚时气量大、流速高，会造成附加的紊流压降，因此低渗透气藏压裂水平井的产能方程应该考虑裂缝中非达西流动的影响。

为了建立气藏与裂缝的物理模型和数学模型来模拟压裂以后气藏的产气量变化，这里应用渗流定律并且结合了气藏的产气特点和水力裂缝的渗流特征，通过产生多条裂缝来增加气藏的油气运移通道，进而来提高水平井的单个水平井产能。

%Additional turbulent flow pressure drop always appears in fracturing of horizontal wells because massive gas fast gathers to the wellbore through the fracture, so horizontal well productivity equation of low permeability gas reservoir fracturing should consider the influence of Non-Darcy flow in the fracture. According to two-phase percolation Darcy's law and material balance principle, combined with the production characteristics of gas reservoir and hydraulic fracture seepage characteristics of gas reservoir, the physical model and mathematical model were established to simulate gas production change of gas reservoir after fracturing. It’s pointed out that multiple fractures need be produced to increase oil and gas seepage channels for improving the single well productivity of horizontal wells.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】4页(P1875-1877,1881)【关键词】水平井;压裂;裂缝参数;优化设计【正文语种】中文【中图分类】TE357自20世纪90年代以来，水平井技术广泛地应用于油气田开发。

南堡油田深层火成岩天然气藏压裂技术王永刚;郑淑媛;刘彝;黄坚毅;韩东【摘要】南堡油田火成岩裂缝性储层地质条件复杂,压裂造缝时易产生多裂缝,液体滤失大、砂堵风险高.通过储层评价、射孔优化、材料优选、管柱优化、泵序调整等措施及采用测试诊断、液体胶塞、砂比测试、粉陶砂塞等工艺,实现了降低施工井口压力、减少液体滤失、沟通远端裂缝的目的.现场实施4口井,最高加砂106 m3,改造取得成功.现场实践表明,裂缝性储层合理控制射孔段长度能有效减少多裂缝;液体胶塞、粉陶段塞、油溶性降滤失剂等措施能大大降低微裂缝内液体滤失.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2010(032)003【总页数】3页(P119-121)【关键词】火成岩油气藏;高温压裂液;微裂缝;降滤失;液体胶塞【作者】王永刚;郑淑媛;刘彝;黄坚毅;韩东【作者单位】冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山,063004;重庆科技学院,重庆,401331;冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山,063004;冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山,063004;冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山,063004;冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山,063004【正文语种】中文【中图分类】TE357.1Abstract:Geologic conditions of fracture type reservoir of igneous rocks are complicated in Nanpu Oilfeld. Fracturing operation may lead to multi-fractures, high fltration loss and sand plugging. Through reservoir evaluation, perforation optimization, material selection, pipe string optimization, pump sequence adjustment and other measures, using such technologies as test and diagnosis, liquid rubber plug, proppant concentration test, powder pottery slug, the target of reducing wellhead pressure, decreasing fltration loss, and linking distant fractures. Four wells are fractured successfully. In these wells, the highest concentration of proppant is 106 m3. It is confrmed that reasonably controlling perforation length of fractured reservoir could reduce the problem of multi-fractures effectively, using liquid rubber plug, powder pottery slug, and oil soluble fltrate reducer could reduce fuid loss for microfractures greatly and ensure successful operation.Key words:volcanic oil and gas reservoir; high-temperature fracturing fuid; microfracture; fltration control; liquid rubber plug火成岩储层埋藏深、温度高、地质条件复杂，国内外针对火成岩的压裂技术发展缓慢。

松南火山岩储层压裂降滤技术孙良田;宋和平;王培义;安小平【摘要】松南火山岩储层微裂缝发育,滤失量大,水力压裂容易砂堵.为了提高压裂成功率,进行了火山岩储层压裂降滤技术研究.阐述了火山岩储层的滤失特点,火山岩储层的滤失系数不是常数,而与压力相关.根据火山岩储层的滤失特点,建立了适合火山岩储层的滤失模型,并进行了求解分析.分析结果表明,随着滤失时间的增加,滤失速度降低,而等效的综合滤失系数却随滤失时间的增加而增加.最后提出适合火山岩储层的柴油乳化、粉陶或粉砂、二元支撑剂组合综合降滤技术措施.现场应用表明,应用柴油乳化、粉陶及二元组合综合降滤技术措施可以解决火山岩储层压裂滤失问题,提高压裂成功率.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(025)006【总页数】4页(P32-34,65)【关键词】火山岩储层;压裂;滤失【作者】孙良田;宋和平;王培义;安小平【作者单位】中国石化,石油勘探开发研究院,北京,100083;延长油田,下寺湾采油厂,陕西,延安,716000;中国石化,石油勘探开发研究院,北京,100083;延长油田,下寺湾采油厂,陕西,延安,716000【正文语种】中文【中图分类】TE357.1+2根据声波成像测井资料和岩心观察,火山岩储层发育高导缝、微裂缝、高阻缝和诱导缝,其中诱导缝主要是钻井过程中凉的泥浆遇到热的地层而引起的温度性诱导缝.X1井岩心观察顶部取心段(3 567.00～3 569.20 m)裂缝发育,以较高角度倾斜缝为主,裂缝面规则.缝宽一般 0.1～2.0 mm,裂缝密度平均为 10条/m,裂缝开启度较好,基本未充填,主要为构造裂缝.微裂缝发育的火山岩储层压裂与常规低渗油气藏的水力压裂的最大差别在于压裂液体的滤失机制[1-2].常规油气藏水力压裂过程中,流体的滤失主要受基质渗透率、压裂流体性质和油藏流体压缩性控制;而微裂缝发育储层水力压裂过程中,流体滤失主要受天然裂缝控制,在滤失过程中与净压力有关,在设计时很难预估.由于天然裂缝呈网状分布以及近场地应力与远场地应力的差别,将引起水力裂缝方位的变化,易发生水力裂缝的扭曲、交叉形成多条缝与多股缝[3-5].所以,微裂缝发育的火山岩储层水力压裂时,其压裂液的滤失机制更为复杂,这严重影响单条裂缝的宽度,易过早引起支撑剂在裂缝中形成桥塞.此外,在人工裂缝延伸过程中,会遇到天然裂缝,造成滤失增加[6-7].当前置液在裂缝中大量滤失,使其前缘造缝效果不好而使支撑剂在接近裂缝端部处也将发生桥塞而过早出现脱砂,压力急剧上升,致使压裂施工失败,因此在施工程序中必须有效控制向天然裂缝的滤失问题.1 火山岩储层的滤失特点及滤失数学模型1.1 火山岩储层的滤失特点压裂液的滤失受岩石的渗透率、温度、压差、剪切速率及自身交联性质等的影响.对于裂缝性储层,压裂液的滤失更受天然裂缝的影响.这是因为,天然裂缝的抗张强度小于岩石的抗张强度,在水力压裂造缝时,储层中的裂缝或裂隙会优先张开并连通,从而在主水力裂缝周围形成第二个裂缝束,裂缝束的形成将导致压裂液的大量滤失,从而影响滤失系数.裂缝性储层中的滤失系数不再是常数,而是与压力相关的[8].当滤失主要受滤饼控制时,滤失系数 C与裂缝中液体压力 pe无关.但当受压裂液的黏度、地层流体的可压缩性、滤饼的不可压缩性控制时,C与 pe有关,C随 pe变化.在基质渗透率较低时,天然裂缝的传导率比基质的高很多.在压裂过程中压裂液进入天然裂缝,并且压力维持在与主裂缝压力几乎相等的状态,如图 1所示.(a)pe<σf时,天然裂缝的传导率有相对小的增加.(b)随着液体压力的增加,天然裂缝上的有效应力变为负值,此时裂缝机械地张开;(c)当pe>σf时,天然裂缝的导流能力呈数量级增加,液体大量的滤失造成砂浆的大量脱水和早期脱砂.图1 天然裂缝张开时液体压力与裂缝有效应力关系示意图由线性滤失假设得出,Carter公式表明沿裂缝的任意点,滤失速率随时间的增加而减小.然而,由于天然裂缝的存在,线性流动假设将不再有效.实际上,若净压力随时间增加,滤失速率也将增加.1.2 火山岩储层的滤失数学模型(1)假设条件①压裂施工过程中主要沿开启后的天然裂缝渗滤;②天然裂缝与基质间存在流体交换;③流体单相流动.(2)滤失数学模型边界条件为:式中:C为综合压缩系数,Pa-1;Δp为裂缝净压力, MPa;re为单井控制边界,m;μ为流体黏度,mPa·s; pf为天然裂缝中流体压力,MPa;pm为基质中流体压力,MPa;V为压裂液总的滤失速度,m/min.(3)模型应用采用松南火山岩气藏某井的数据 (见表 1),计算了随施工时间变化的压裂液滤失速度 (图 2),并由滤失速度与滤失时间的平方根成反比的关系得到等效的综合滤失系数(图 3).由计算结果可以看出,随着滤失时间的增加,滤失速度降低,而等效的综合滤失系数却随滤失时间的增加而增加.表1 输入参数裂缝净压力/MPa 7裂缝渗透率/10-3μm2 30裂缝孔隙度/% 1基质孔隙度/% 5裂缝压缩系数/MPa-1 0.001 8基质压缩系数/MPa-1 0.001 3压裂液黏度/mPa·s 120图2 滤失速率随时间变化图图3 滤失系数随时间变化图2 降滤措施火山岩储层微裂缝发育,基质渗透率很低,滤失主要是裂缝滤失,因此,火山岩储层压裂降滤主要针对微裂缝进行.根据石油天然气行业标准SY/ T621521996“压裂用降滤失剂性能实验方法”,将降滤失剂分为液态和固态两类.2.1 柴油乳化降滤柴油降滤失的主要作用机理是将柴油加入压裂液中,与液体中的乳化物质形成稳定的乳化液,在裂缝延伸过程中,乳化液以整体进入缝隙,堵塞喉道从而减小液体滤失.在不同温度下测量不同比例柴油降滤失作用,数据见下表.根据实验数据,采用柴油作为压裂液降滤失剂,可以有效降低液体滤失系数.表2 柴油降滤失试验数据温度/℃柴油体积分数/%滤失系数/(10-4m·min1/2) 100 无 8.78 2.68无10.9 5 120 1 7.67 3 5.50 5 2.71 130 3 6.81 3.50 150 5 4.31 5 2.2 0.090～0.224 mm粉陶或细陶降滤措施通常压裂中液体部分滤失到无数的细微裂缝之中,没能起到延伸裂缝的作用,且压裂结束后,压开的裂缝很快闭合,而没有导流能力.粉陶或粉砂能否在开启的微裂缝中形成堵塞,起到降滤的作用,并能在裂缝闭合后支撑微裂缝,关键因素是微裂缝的宽度、砂比、粉陶或粉砂的粒径.1978年 Gruesbeck和 Collins[4]提出了允许支撑剂进入裂缝的准则,即式中:W临界为微裂缝宽度;fV为支撑剂固体体积系数;dp为粉陶的粒径.当W<W临界时就可以堵塞微裂缝.如:粉砂含量 60 kg/m3,W临界/dp=1.15;粉砂含量180 kg/m3, W临界/dp =2.0.由于粉砂粒径一般为 0.090～0.225 mm,因此,能够进入大多数缝宽较小(W≤0.4 mm)的裂缝中,粉陶或粉砂在较狭窄的裂缝中快速聚集形成阻碍液体流动的砂团,使裂缝停止进液,停止延伸.2.3 二元组合降滤措施火山岩地层中,微裂缝宽窄不同,缝宽一般 0.1～2.0 mm,而粉陶只能堵塞宽度较小的微裂缝.在压裂施工中,较宽的微裂缝 (W>0.4 mm)对压裂液形成大量滤失,使压裂效率大幅度下降,导致施工规模难以有效提高.低浓度粉砂压裂液 (砂液体积百分比 <12%)完全不能控制大于 0.4 mm的裂缝性滤失,单独使用时降滤效果非常有限,势必就要用粒径更大的支撑剂进行堵塞降滤.低浓度中砂能够在 1.45 mm以内的裂缝中形成架桥,但其本身是高渗介质,不能降低滤失.为此,研究了二元组合降滤措施,使用混合的支撑剂颗粒进行组合充填,大体积单元颗粒用于架桥,小颗粒单元进行滤失控制.为了确定粉陶或粉砂和中陶的混合比例,用100目 (0.15 mm)与 20～40目(0.45～0.90 mm)的陶粒在压裂砂铺浓度为 10 kg/m2下,按不同比例混合后,在不同闭合压力下,以流量 1 mL/min饱和盐水 24 h后,测定其导流能力,其试验数据见图 4.从图 4可以看出粉陶和中陶粒比例为1∶3时,裂缝的导流能力比较理想,能起到降滤作用.图4 两种目数支撑剂组合导流能力与闭合压力关系3 现场应用松南气田是典型的火山岩气藏,微裂缝发育,压裂改造时压裂液滤失严重,压裂改造初期的 8口井,由于没有控制压裂液滤失问题,压裂施工成功率仅为 43%.通过降滤技术措施研究,应用柴油乳化、粉陶及二元组合综合降滤技术措施,实施 13口井,压裂成功率已达 93%(见表 3).表3 前置液多级段塞泵注程序当量裂缝宽度/mm支撑剂粒径目段塞支撑剂的含量/(kg·m-3) 段塞数量<0.5 100 60～120 2 0.5～1.0 70/40 60～120 2 1.0～3.0 100+40/70 60～180 3 >3.0 100+20/40 60～240 44 结论(1)火山岩储层微裂缝发育,缝宽一般 0.1～2.0 mm,裂缝密度平均为 10条/m,裂缝开启度较好,基本未充填,主要为构造裂缝.(2)火山岩储层滤失受微裂缝控制,与施工压力有关,比均质储层滤失严重.(3)综合降滤措施是火山岩储层压裂改造成功的重要环节,火山岩储层微裂缝发育,且微裂缝宽度不同,二元支撑剂组合降滤措施解决了微裂缝宽度比较大的滤失问题. 参考文献:[1] Barree R D,Mukherjee H.Deter mination of pressure dependent leakoff and its effect on fracture geometry[C]. SPE 36424,1996.[2] Qiquan Ran.Reservoir characterization of fractured volcanic gas reservoir in deep zone[C].SPE 104441,2006.[3] Liu He.The new hydraulic fracture design method and good performance in a deep and naturally fractured volcanic gas reservoir in China[C].SPE 100891,2006.[4] Weijers L,Griffin L G,Sugiyama H.Hydraulic fracturing in a deep,naturally fractured volcanic rock in Japan-design considerations and executionresults[C].SPE 77823,2002.[5] WeijersL,Griffin L G.The first successful fracture treatment campaign conducted in Japan:stimulation challenges in a deep,naturally fractured volcanic rock[C].SPE 77678,2002.[6] 彭彩珍.火山岩气藏开发现状综述[J].西南石油学院学报,2006(10):69-72.[7] 曹宝军.火山岩气藏开发难点与对策 [J].天然气工业,2007(8):81-84.[8] Yew C H,Hill A D.A study of fluid leakoff in hydraulic fracture propagation[C].SPE 64786,2000.。

火山岩裂缝性储层压裂改造控制方法摘要：阐述了某火山岩裂缝性储层天然裂缝开启原理及小型测试压裂特征，并提出适应火山岩裂缝性储层的压裂改造工艺技术方法。

火山岩裂缝性储层现场控制应依据凝胶段塞及粉砂处理效果，结合储层地应力特征等，进行裂缝形态分析，对主压裂砂比进行合理调整，依据压力变化情况合理控制排量及砂比。

对该类储层压裂施工过程中，处理好天然裂缝发育的问题是保证施工成功的关键。

关键词：天然裂缝压前预处理Abstract: this paper describes a volcanic fractured reservoir natural crack open principle and small test fracturing characteristics, and presented to volcanic fractured reservoirs of the fracturing transformation process methods. V olcanic fractured reservoir control shall be based on the gel slug and powder sand processing effects, and combined with the reservoir characteristic ground stress, cracks form analysis and main fracturing sand than make reasonable adjustment, based on the pressure change control sand discharge capacity and reasonable than. On this kind of reservoir fracturing the construction process, deal with the natural crack the problem of development is to guarantee the construction the key to success.Keywords: natural crack press front pretreatment火山岩储集物性受埋藏深度影响很小，受火山岩喷发时的岩性、岩相及后期改造作用影响较大。