摘　要：四川盆地什邡氣田淺層砂巖儲層加砂壓裂施工壓力異常、壓后增產效果較差，剖析其原因主要是：水鎖傷害嚴重，多裂縫等近井效應明顯，主縫延伸困難，壓裂液效率低，有效縫長較短。針對上述問題，提出以下對策：優(yōu)化壓裂液配方，提高潤濕接觸角，降低毛細管力，同時采取針對性的工藝措施：小排量起裂，較早的支撐劑段塞技術，中—低排量控制縫高延伸，配合纖維網(wǎng)絡攜砂改善支撐劑沉降剖面和液氮助排等高效返排工藝。試驗井的應用結果表明：前置液階段初期支撐劑段塞入地后監(jiān)測壓力變得平穩(wěn)，15h返排率64.4％，最終返排率72.5％，壓后井口油套壓6.7MPa下測試產氣量為8.4×10⁴m³／d，增產效果顯著。該技術措施在多口井推廣應用，增產效果較工藝改進前有較大幅度的提高，可為類似氣藏的開發(fā)提供技術支持。

關鍵詞：四川盆地 什邡氣田 致密儲集層 壓裂(巖石) 水鎖 多裂縫 纖維 液氮 現(xiàn)場應用

Difficulties and countermeasures in shallow sandstone reservoir reconstruction in the Shifang Gas Field，Sichuan Basin

Abstract：This paper aims to offer solutions to the problems of abnormal pressure in the sand fracturing operation and poor yield in creasing result achieved by fracturing treatment in the shallow sandstone reservoirs of the Shifang Gas Field，Sichuan Basin．Such main reasons are first summarized through a thorough analysis as severe water lock damage，obvious well proximity effect(e．g．multiple fractures)，difficulty in main fracture extension，low efficiency of fracturing fluids，and short length of effective fractures．Accordingly，the fracturing fluid formula is optimized，the wet contact angle is enlarged，and capillary force is decreased．Meanwhile，some specific technical measures are taken，namely，high efficiency flowback technologies，including fracture initiation at a small discharge capacity，adoption of earlier slug by proppant，controlling fracture height extension with a medium and low discharge capacity，improving proppant settling section with coordination of a sand carrying fiber net，and liquid nitrogen cleanup．According to the application results of pilot test wells，the monitoring pressure became stable after the proppant slug was set at the earlier preflush stage．The fracturing liquid flowback rate was 64.4％in l5 h and the final flowback rate 72.5％．As a result，the yield in the postfrac production test of a well was 8.4×10⁴m³／d under the wellhead oil casing pressure of 6.7 MPa．After the above technical measures were widely used in many wells，their yield has been significantly increased．In conclusion，this study provides a technical support for similar gas reservoir exploration and development．

Key words：Sichuan Basin，Shifang Gas Field，tight reservoir，fracturing(rock)，water lock，multiple fractures，fiber，liquid nitrogen，field application

四川盆地什邡北鄰孝泉一新場構造，西鄰馬井構造，該區(qū)上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏孔隙度為10％～12％，滲透率為0.16～0.32mD，孔喉結構以小孔—細喉為主，黏土礦物以伊蒙混層(39.27％)和伊利石(42％)為主，地壓系數(shù)為l.23～1.46，屬于受巖性控制的孔隙型中低孔、低滲一致密的常壓高壓彈性氣驅氣藏。儲層具有中等偏弱水敏、較為嚴重的水鎖傷害特征。該氣田儲層改造初期采用常規(guī)壓裂液及工藝，監(jiān)測壓力波動大，通常在高擠攜砂液階段才能趨于平穩(wěn)，壓裂液效率低，增產效果不明顯，針對上述問題，深入剖析了原因，并采取針對性措施，現(xiàn)場應用增產效果顯著。

1　淺層砂巖儲層改造難點

1．1前期加砂壓裂特征

前期什邡氣田壓裂設計采用相鄰氣田壓裂工藝，單層加砂規(guī)模為15～35m³、排量為3.5～4.5m³／min，部分采用了液氮伴注工藝，表現(xiàn)出破裂壓力梯度高(0.03MPa／m，馬井、新場氣田為0.027、0.023 2MPa／m)、監(jiān)測壓力波動大且通常在高擠攜砂液初期才趨于穩(wěn)定、壓裂液效率為39.8％低(相鄰氣田壓裂液效率68.0％～70.8％)、壓后效果較差(僅15％的井／層獲得工業(yè)氣流)的特點，其中部分井施工曲線見圖1。

1．2　原因分析

1．2．1近井效應明顯

從表l可以看出，滾動區(qū)的平均破裂壓裂較延伸壓力高出0.3～0.62MPa／100m，說明鉆完井過程中由于工作液的濾失造成較為嚴重的近井污染，從而導致異常高的破裂壓力及施工初期較高的施丁壓力^[1-2]。

1．2．2多裂縫

監(jiān)測壓力初期高，隨著支撐劑段塞以及低砂比攜砂液入地，逐漸趨于平穩(wěn)，主要原因之一是克服了近井污染。之二是壓裂形成的多裂縫隨著壓裂的進行各自不斷延伸，受地應力及裂縫本身的影響，這些裂縫的延伸、連接情況較為復雜，如果裂縫問距較小，眾多小裂縫就會各自延伸連接成一條主裂縫；或者支撐劑段塞人地對小裂縫進行封堵后，促進了主縫的延伸，使得壓裂過程中裂縫的凈壓力逐漸降低，監(jiān)測壓力和泵壓下降。壓裂液因多裂縫的存在而分流，多裂縫總寬度比單一裂縫寬度大，造成壓裂液效率低，形成的裂縫短而窄．縮小了泄流面積，從而影響壓裂效果^[3]。

1．2．3壓裂液水鎖傷害嚴重

什邡氣田孔喉結構以小孔—細喉為主，地層毛細管力對水滯留作用強，不論是地層水還是壓裂液進入儲層都將造成滲透率的損害，對壓裂液進行水鎖傷害實驗，24h滲透率恢復率僅30.4％。

2　技術對策

2．1防水鎖壓裂液

針對水鎖傷害嚴重的問題，在壓裂液中加入了防水鎖添加劑，研制出了防水鎖壓裂液，其潤濕接觸角73^o有效地降低了毛細管力，水鎖傷害實驗，24h滲透率恢復率達到75.8％。

2．2小排量起裂，多級且盡早支撐劑段塞

小排量起裂一方面可以控制縫高，保證裂縫有效地在垂直于井筒的方向延伸，另一方面有利于減少多裂縫的產生，而多級及較早采用支撐劑段塞一方面可有效處理近井效應，降低近井摩阻；另外，較早的支撐劑段塞隨著壓裂液進入各個小裂縫中，對剛起裂的小裂縫更容易封堵，降低裂縫凈壓力，有利于主縫的延長，同時還可控制縫高，提高壓裂液效率^[4-5]。

2．3低濃度壓裂液+纖維攜砂

什邡氣田屬于低滲一致密砂巖，加砂壓裂應盡可能造長縫，降低瓜膠濃度可以降低殘渣對支撐裂縫的傷害^[6]，降低縫內黏滯阻力，提高有效縫長^[7]。

纖維加入到流體一微粒懸浮液中可改變微粒沉降性質。沒有纖維時，支撐劑顆粒在流體中的沉降速度正比于顆粒粒徑和密度，反比于流體黏度。加入纖維后，纖維在壓裂液中與支撐劑顆粒相互作用形成網(wǎng)狀結構，阻止微粒下沉，大大改變了支撐劑的沉降速度，并通過一種機械的方法來攜帶、運移并分布支撐劑，可有效降低壓裂液中稠化劑的濃度，有利于形成更好的裂縫鋪置剖面，使裂縫高度得到相應的控制、獲得更加有效的裂縫支撐長度，同時降低了支撐裂縫和儲層基質的傷害^[8]。國內外研究表明纖維可以抑制管線內形成湍流漩渦(即邊界層效應)，從而還可以降低管柱施工摩阻^[9]。

研究表明^[10]，纖維加量達到支撐劑量的5‰～9‰時，裂縫的導流能力較未加纖維時還有所升高，同時壓裂液的濃度可降低l5％～20％。

2．4高效返排工藝

什邡氣田儲層低滲致密，水敏、水鎖傷害嚴重，為使液體快速、高效返排，設計采用全程液氮伴注工藝^[11]、強制裂縫閉合高效返排工藝，即通過液氮伴注提高液體返排能力，通過壓后大油嘴排液、強制閉合人工裂縫，減少壓裂液對儲層及對支撐裂縫的傷害。同時液氮與壓裂液形成的泡沫在增能的同時，還可降低濾失，減少對水敏、水鎖儲層的傷害。

3　典型井應用效果分析

3．1氣井基本情況

MP75井是什邡氣田的1口定向開發(fā)井，目的層垂深為1371.8～1385.3m，儲層溫度約50℃，測井解釋聲波時差為83μs／ft(1ft＝0.3048m)，泥質含量為4％，孔隙度為l6％，滲透率為0.45mD。

3．2針對性工藝設計

本井目的層為低滲致密儲層，壓裂改造以造長縫、降低傷害、提高壓裂液效率和增產效果為目標。設計小排量起裂，盡早支撐劑段塞，中低砂比，中低排量，采用防水鎖壓裂液，配合全程網(wǎng)絡纖維加砂工藝，壓裂液瓜膠濃度從前期0.38％降低至0.3％，采用全程液氮伴注提高返排速率，進一步降低壓裂液對支撐裂縫的傷害。主要施工參數(shù)優(yōu)化設計為：規(guī)模為26m³，排量為2～3m³／min，纖維為l40kg，液氮為l4m³。

3．3現(xiàn)場試驗效果

對MP75井進行了纖維網(wǎng)絡攜砂+低稠化劑濃度+全程液氮伴注現(xiàn)場試驗，施工按照設計泵注程序進行，地層破裂后，緩慢提排量至2m³／min，此過程中開始泵入支撐劑段塞，監(jiān)測壓力和泵壓顯著下降，段塞入地后，監(jiān)測壓力下降了l2.8MPa，且趨于穩(wěn)定。然后以150m³／mim排量伴注液氮，加砂初期勻速加入纖維，施工排量為2.8～3.1m³／min，監(jiān)測壓力(22～23MPa)和泵壓(31～33MPa)平穩(wěn)，按設計順利完成加砂壓裂，施工曲線見圖2。

PT軟件對施l二曲線靜壓力擬合，支撐縫長162.5m，支撐縫高30.16m，無因次導流能力l2.5，壓裂液效率81％。本井壓后l5h返排率達到64.4％，40h返排率72.5％，在油壓6.7MPa下，測試產量8.4×10⁴m³／d，是鄰井增產效果的2倍多。

4　推廣應用情況

針對性工藝措施在什邡氣田SF20、MP75、SF31等多口井中進行了應用，監(jiān)測壓力均在前置液初期就變得平穩(wěn)，壓裂液返排率達到67％，壓裂液效率為74％，較措施前提高了34％，壓前無天然氣產量或微量，壓后平均測試產量為3.176×10⁴m³／d，較措施前的平均0.3489×10⁴m³／d提高9.1倍，增產效果顯著。

5　結論

1)對于什邡氣田水鎖傷害嚴重的低滲透致密氣藏，提高單井產能需采取針對性的儲層改造工藝措施。

2)防水鎖壓裂液、小排量起裂、段塞優(yōu)化技術，配套纖維網(wǎng)絡加砂、液氮全程伴注及強制裂縫閉合高效返排工藝，有效解決了什邡氣田加砂壓裂過程中存在的監(jiān)測壓力波動大、增產效果差等問題。

3)什邡氣田儲層改造工藝可為類似氣藏的開發(fā)提供技術支持。

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本文作者：刁素  栗鐵峰  勾宗武  朱禮平

作者單位：中國石化西南油氣分公司工程技術研究院