第３５卷第３期 ２０１３年５月 石 油 钻 采 工 艺 ０ＩＬ ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ＰＲＯＤＵＣＴ１０Ｎ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．３５ Ｎｏ．３ Ｍａｖ ２０１３ 文章编号：１０００—７３９３（２０１３）０３—００６９—０４ 红河油田长８油藏压裂水平井产能影响因素分析 胡艾国 熊佩姚昌宇李月丽 （中石化华北分公司工程技术研究院，河南郑州４５０００６） 引用格式：胡艾国，熊佩，姚昌宇，等．红河油田长８油藏压裂水平井产能影响因素［Ｊ］．石油钻采工艺，２０１３，３５（３）：６９ ７２． 摘要：针对红河油田压裂水平井产量递减快、含水高等问题，结合红河油田长８储层地质特征，分别研究了基质型储层和 裂缝性储层条件下，油藏地质因素和压裂工程因素等对压后产能的影响。结果表明：油藏类型是影响压后产能的关键因素，对 于基质型油藏，水平段长和裂缝条数是影响产能的主要因素；而对于裂缝型油藏，储层含油性及产能系数主要影响压后产能， 综合压裂工艺及压裂液体系对压后产能的影响，确定最优压裂方案对提高压后产能具有重要指导意义。 关键词：红河油田；压裂水平井；产能；影响因素 中图分类号：ＴＥ３５７ 文献标识码：Ｂ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｃｈａｎｇ ８ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｏｆ Ｒｅｄ Ｒｉｖｅｒ Ｏｉｌｉｅｌｆｄ ＨＵ Ａｉｇｕ０，ＸＩＯＮＧ Ｐｅｉ，ＹＡ０ Ｃｈａｎｇｙｕ，ＬＩ Ｙｕｅｌｉ （Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｈｕａｂｅｉ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｆａｓｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｃｌｉｎｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ｆｏｒ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ ｉｎ Ｒｅｄ Ｒｉｖｅｒ ｏｉｌ ｉｆｅｌｄ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｈ ｔｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆＣｈａｎｇ ８ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｈｅ ｔｐｏｓｔ－ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｂｙ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆｍａｔｒｉｘ－ｔｙｐｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｈａｔｔ ｔｈｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｓｔ－ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｔｙｐｅ．Ｆｏｒ ｍａｔｒｉｘ—ｔｙｐｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｒｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｒａｃｔｆｕｒｅｓ．Ｗｈｉｌｅ ｆｏｒ ｒａｃｔｆｕｒｅｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｒｅ ｏｉｌａ ｓａｔｕｒ￣ｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ， ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｈｅ ｏｐｔｔｉｍｕｍ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ｐｌａｙｓ ａ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｒｏｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｐｏｓｔ・ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｙ．ｔ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｒｅｄ Ｒｉｖｅｒ Ｏｉｌｉｆｅｌｄ；ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ 红河油田构造位于鄂尔多斯盆地天环向斜南 部，油田主要含油层位为侏罗系延安组和三叠系延 长组，目前已在延安组延９、延长组长６、长８和长９ 发现油层，属于低压、低孔、特低渗油藏。截至２０ｌ１ 题，随着水平井产能建设的深入，研究压裂水平井的 产能和影响因素是一个非常关键的问题。笔者针对 红河油田已投产水平井的生产情况，分析影响压裂 水平井产能的主要因素，为后期水平井开发提供了 定优化原则。 一年底，探明储量６ ０８４×１０ ｔ，２０１２年底探明储量将 达亿吨，油井自然产能低，需要采取压裂措施才能 投产。针对红河油田储层特征及投产情况，通过分 段压裂改造获得了较好的增产效果，但由于其天然 １地质影响因素分析 １．１油藏类型 裂缝发育、基质渗透率低及井网部署较密，导致出现 压裂易沟通邻井、部分井产油量低、含水上升快等问 不同类型的油藏采用水平井进行开发后生产效 果存在一定差异，根据红河油田地质属性及压后产 基金项目：中石化科研项目“红河３７井区水平井分段压裂整体开发技术研究”（编号：ＧＣ一２０１１—０１２）部分内容。 作者简介：胡艾国，１９８４年生。２０１１年毕业于成都理工大学油气田开发工程专业，获硕士学位，现从事油气储层改造方面工作。Ｅ—ｍａｉｌ ｈｕａｉｇｕｏ１９８４２００４＠１６３．ｔｏｍ。 ７０ 量、含水等变化特征，将红河油田已投产见油水平井 油藏类型分为裂缝型、裂缝一基质型和基质型３类。 （１）裂缝型油藏投产初期以裂缝渗流占主导优 势，初产量较高，含水率低，随着裂缝能量的释放，进 人基质一裂缝渗流阶段，产量递减较为明显。 （２）裂缝一基质型油藏裂缝渗流主导优势不明 显，投产初期含水率较高，随着压裂液的返排，含水 率下降，日产油量相对较稳定。 （３）基质型油藏以基质渗流占主导优势，压裂投 产后由于供液不足，动液面下降较快，含水率较高， 日产油量较低。 压后产量分析表明：裂缝型油藏平均日产量在 １０ 以上，裂缝一基质型油藏平均日产量在５～ｌ０ 左右，而基质型油藏平均Ｅｔ产量在５讹以下，油藏类 型是影响产量高低的关键因素。 １．２储层含油性 地层的测录井资料直接反映了油藏的含油性， 含油性越好，日产量越高，从测录井参数与平均日产 油量的关系（图１、图２）可以看出，油迹以上显示比 例越高，水平井压后平均日产量越高，声波时差越 大，日产油量相对越高。 ３Ｏ ｌ◆裂缝型 一２５ ２０ １５ 罢 。 ［ 一◆ ５ Ｏ 『ｌ 。‘＝＝＝＝＝己 ［ ＝：．：． ————１ 。二 ！ ． ２２０ ２２５ ２３０ ２３５ ２４０ ２４５ ＡＣ／Ｉ．ｔｓ’ｍ 声波时差与日产油量关系 ３Ｏ 一２５ ２ｏ 藿 ｓ 罢 ５ Ｏ ０ ２０ ４０ ６０ ８０ ｌ００ 油迹以上所占比例 图２油迹以上所占比例与日产油量关系 １．３地层系数 将地层有效厚度与有效渗透率的乘积作为地层 系数来反映地层流通能力的大小，从下面地层系数 与平均日产量的关系（图３）可以看出：随着地层流 通能力的变大，日产量相应变高，从散点拟合的斜率 看，地层系数对产能的影响较小，并且对裂缝性油藏 的影响要大于基质型油藏。 石油钻采工艺２０１３年５月（第３５卷）第３期 ３Ｏ ２ ２５ ２０ ２ 茬１５ ：２ 图 Ｉ 篓ｔ０ ５ ０ ０ ｌ００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００ 地层系数／ｍＤ・ｎｌ 图３地层系数与平均日产量关系 １．４储能系数 将储层有效厚度、平均孔隙度以及含油饱和度 的乘积作为产能系数来反映水平井周围储层油气的 富集情况，可动用产能越高，压裂水平井平均日产量 越大。从储能系数与平均日产量的关系曲线（图４） 可以看出：储能系数越大，平均日产量相对越高，由 拟合斜率可知，产能系数对基质型油藏影响较小，对 裂缝型油藏的影响要大于对基质型油藏的影响。 ３０ ＿．．．．．，．，－．．．．．．．． ．．，．．、。。ｈ．．．．．．．。ｈ。．．．。．．。Ｌ．．．．Ｌ ２５ 面２０ 藿１５ 皿１０ ５ ０ ０ ｌ０ ２Ｏ ３０ ４０ ５Ｏ ６Ｏ 储能系数 图４储能系数与平均日产油关系 ２工程影响因素分析 ２．１裂缝参数 ２．１．１裂缝方位考虑到地应力方向问题，水平井 平行于地层最大主应力方向时，压裂后产生纵向单 裂缝，但不能大幅度增加水平井的产量。水平井垂 直于地层最大主应力方向时，通过分段压裂产生多 条横向裂缝，可以大幅度增加产量，达到利用一口水 平井代替多口直井的目的。由不同井筒方向与裂缝 方位夹角对产量的影响曲线（图５）可以看出：当井 筒方向与裂缝方位垂直时累计产油量最高。 时间／ｄ 图５ 井筒方向与裂缝方位夹角对产量的影响曲线 胡艾国等：红河油田长８油藏压裂水平井产能影响因素分析 ７１ ２．１．２裂缝长度裂缝长度是影响压裂水平井产能 的重要因素之一，对于低渗透油藏而言，随着裂缝半 长的增加，压裂水平井产量呈递增趋势，由不同裂缝 半长条件下的平均日产量（图６）可知：对于红河 油田压裂水平井，裂缝半长在９０～１１０ ｍ时，产能效 果最好，稳产时间较长，裂缝半长在１１０ ｍ以上时， 产量递减快，而裂缝半长小于９０ ｍ时，效果最差。 裂缝间的相互干扰，合理的裂缝间距将提高压后产 能。对红河油田２４口水平井产量与裂缝间距的关 系分析表明（图８）：对于裂缝型油藏，在一定裂缝 间距范围内，随着裂缝间距增大，压后产量增加，裂 缝间距增大有效地减弱了裂缝间的相互干扰，当裂 缝间距超过某一范围后，压后产量随裂缝间距的增 大而减小，即裂缝间距过大会降低储量动用率，综合 由此可见红河油田压裂水平井的最佳裂缝半长为 ９０－１１０ ｍ Ｉ＼ ６ｆ ｎ二－器Ｐ２ － ¨ ｒ１ ： 二， ６００ 蔷ｓ００ ４００ 蚕３ｏ０ ２００ １００ 皿 Ｏ ３ ５ ７ ９ ｌ１ ｌ３ 裂缝数／条 图７不同裂缝条数对产能的影响 ２．１．４裂缝间距裂缝间距会影响储量动用程度及 考虑储量动用率和压后水平井产量因素，裂缝型油 藏的最佳裂缝间距在１００～１２０ ｒｎ左右。而对于基 质型油藏，裂缝间距越大，平均日产量越低，即对于 基质型油藏应缩小裂缝间距，主要以提高储量动用 程度为主提高压后产量，基质型油藏的最佳裂缝间 距在７０～９０ ｍ左右。对于裂缝一基质型油藏，随着 裂缝间距加大，压后产量有增大的趋势，但变化不明 显，由裂缝间距与日产油关系（图８）可以看出，裂 缝一基质型油藏的最佳裂缝问距为１００～１ １０ ｒｎ。 ３０ ２５ ２２０ 藿ｌ５ 罢ｍ ５ ０ ５０ １００ ｌ５０ ２００ 裂缝间距／ｍ 图８裂缝间距与平均日产油关系 ２．２水平段长度 一般情况下，水平段越长，泄油面积越大，压后 产量越高，从红河油田长８油藏２４口水平井的水平 段长与平均日产量的关系（图９）可以看出，对于裂 缝一基质型、基质型油藏，水平段越长，平均日产量 相对越高，而对于裂缝型油藏，平均Ｅｔ产量与水平段 长度关系不明显，这主要是由于水平段长加大了基 质型油藏的泄油面积，而对于裂缝型油藏，裂缝的存 在已经沟通了油气的渗流通道，加长水平段对泄油 面积影响不大。 ３Ｏ ２５ ２２０ 藿 ｓ 要 。 １；Ｌ ５ Ｏ ０ ５００ １０００ １５００ ２０００ 水平段长／ｍ 图９水平段长与平均日产量关系 ２．３施工参数 施工参数与平均日产量关系表明：单段加砂 ７２ 石油钻采工艺２０１３年５月（第３５卷）第３期 量、前置液比例与压后产量关系不明显，对于基质型 油藏，随着砂比的提高，平均日产油有增大趋势，砂 艺主要为裸眼封隔器分段压裂，此工艺虽然压裂段 数多，施工周期短，但裂缝起裂位置不易控制，小间 比越高，裂缝铺砂浓度相对越大，裂缝导流能力越 距水平井压裂易造成段间压窜，因此对于红河油田 大，压后产量相对越高，而随着排量增大，产量则有 长８油层基质储层区，水平井压后产液量低，动液面 降低趋势，这是由于小排量造长缝，能扩大井筒周围 下降快，含水率高，地层供液不足，需要缩小段间距 的泄油面积，而大排量会造成裂缝向纵向延伸，不利 于基质型油藏的压后产能，由此可见对于基质型油 藏的压裂改造思路为短间距、高砂比、低排量造长缝 来提高压后产能。 ２．４其他影响因素分析 ２．４．１ 井间沟通截至２０１２年１２月底，红河油田 来提高单井泄油面积，同时开展控水增油压裂技术， 对此可以开展套管固井多簇射孔分段压裂工艺或可 开关式滑套压裂工艺试验，达到均衡改造储层和卡 堵水的目的，提高单井产油量。 ２．４－３压裂液体系影响 目前红河油田所使用的压 裂液为瓜胶压裂液体系，交联液采用硼砂，破胶剂为 胶囊和过硫酸铵，支撑剂采用的是２０～４０目陶粒，室 长８油藏已经出现２０余口水平井压裂过程沟通邻 井的现象，沟通井投产情况分析表明：ＨＨ３７Ｐ１沟通 内岩心伤害实验表明，瓜胶压裂液体系残渣含量高， 对岩心伤害率达３０％以上，对储层污染较为严重， 定程度上制约着压后产能，对此，开展了３０余种 一后Ｅｔ产油由ｌ０．８们降为９．１１ ｔ／ｄ，目前日产油递减 至４．２３ ，产水量大幅度增加，含水率大幅度上升， 井间沟通后会造成动液面下降，地层能量不足，日产 油量减少，日产液上升可能是沟通后来自于邻井的 水，以致含水上升。 新型压裂液体系的评价研究（表１），优选了１２种在 红河油田进行直井试验，施工成功率１００％，随着该 体系的成熟，下一步将应用于水平井开发，降低对储 层伤害，提高单井采出程度。 ２．４．２ 压裂工艺 红河油田长８油藏水平井压裂工 表１ 部分压裂液体系优选及性能 ３ 结论与建议 低伤害压裂液体系进行水平井分段压裂改造。 （１）油藏类型是影响红河油田长８油藏压后产能 参考文献：高低的关键因素，含油显示级别越高，地层产能系数 ［１］唐汝众，温庆志，苏建，等．水平井分段压裂产能影响因 素研究［Ｊ］．石油钻探技术，２０１０，３ ８（２）：８０．８３． 越大，压后效果越好。 ． （２）适当降低施工排量、增加水平段长、缩小段间 ［２］朱新佳．苏里格气田多级压裂水平井产能预测方法［Ｊ］中国石油大学胜利学院学报，２０１０，２４（４）：５－７． 距、增加裂缝条数、增大泄油面积是提高基质型油藏 水平井压后产能的有效方法，而对于裂缝性储层应 ［３］赵振峰，吴晓东，黄伟，等．特低渗透油藏压裂水平井产 能影响因素分析［Ｊ］．石油钻采．ｙ－艺，２０１１，３３（４）：８１－ ８３． 增大排量，提高砂比，增加裂缝导流能力，造中短缝 避免井间沟通才能有效提高水平井压后产能。 （３）红河油田水平井投产进度快，压后产能影响 因素多，建议适当增大井网井距，对于裂缝发育段控 ［４］张曙振．特低渗透油藏产能研究［Ｄ］．北京：中国石 油大学，２００８．０４：６２．６７． （收稿日期２ｏ１２—１Ｏ．１８） 制规模，避免井间沟通，其次可以采取套管固井完 井，利用多簇分段压裂技术，结合压裂设计优化以及 ［编辑景暖］