大牛地气田下古碳酸盐岩水力加砂压裂试验与认识

杨 琛

（中国石化华北油气分公司采气一厂，河南 郑州 450006）

引言

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部，含气层主要分为太原组、山西组、下石盒子组以及马家沟组。当前，上古气藏的开发技术已逐渐成熟，而大牛地下古碳酸盐岩属于低孔、低渗气藏，微裂缝发育，物性在横向上和纵向上均表现出较明显的非均质性，开发难度大，投产困难，目前还处在探索阶段。针对大牛地气田下古生界的地质特征，通过调研国内外碳酸盐岩储层改造的工艺特点，分析该类储层体积改造的重点和难点，形成一套适用于大牛地气田下古碳酸盐岩储层改造的工艺技术[1-2]。

1 大牛地气田下古生界开发现状与难点

目前，大牛地气田下古生界碳酸盐岩储层以马五气藏为主，压裂采用组合酸酸压技术。下古统计的97口井中，单井产量小于1 万m3/d 的有69 口，占总井数的71%，这部分井中低产井占比较高，下一步需加强认证下古碳酸盐岩地质特征，提取该类型储层的改造难点[3]。

1.1 酸液有效作用距离短

大牛地下古储层温度一般在90～120℃，常规酸液体系在较高的地层温度下，反应速度变快，有效作用时间缩短，导致酸液有效作用距离变短，对于深层高温储层，酸液黏度会急剧下降，难以对岩石的裂缝壁面形成非均匀的刻蚀，所以碳酸盐岩的储层特征限制了酸液的反应距离，导致酸压改造效果不理想。

1.2 酸液滤失严重

随着酸液注入时间的延长，酸液在基质中溶蚀裂缝壁面，形成蚓孔，主流缝中的酸液被分流，加之裂缝发育增加酸液滤失，从而抑制酸压的改造效果。

1.3 高导流酸蚀裂缝难以保持

对于高应力储层，酸蚀裂缝导流能力较加砂压裂要差，在高闭合应力的作用下酸蚀裂缝会丧失部分导流能力，酸压效果不能达到预期。

1.4 裂缝起裂延伸机理复杂，加砂困难

对于碳酸盐岩储层，水力压裂的裂缝延伸受天然裂缝和溶洞的影响会发生变形。同时由于碳酸盐岩储层的杨氏模量高，压裂过程中形成的裂缝宽度小，加砂难度大，易砂堵。

针对以上改造难点，结合国内外储层改造的成功经验，尝试利用水力加砂压裂实现碳酸盐岩储层的深度改造，实现单井控制储量的提高。

2 碳酸盐岩储层改造技术研究现状

2.1 普通酸压工艺

普通酸压是指在高于地层破裂压力的条件下将酸液压入地层的一种压裂工艺。其优点是酸岩反应速度快，缺点是滤失性控制差，酸岩有效作用距离短，通常情况下小于30 m，该工艺适用于堵塞范围大的裂缝、溶洞发育的高渗储层[4]。

2.2 胶凝酸压

胶凝酸液是在盐酸溶液中加入高黏度的胶凝剂，增加黏度可以改变其流变性能，其特点是液体具有较高黏度，滤失可以得到有效控制，增加酸岩反应时间，提高酸液穿透距离，该技术是目前国内针对碳酸盐岩储层常用的酸压改造技术。

2.3 复合酸压工艺

对于深层、高温、缝洞发育的复杂储层，储层改造手段采用单一的酸压工艺已无法满足现场的需求[5]，逐渐被复合酸压工艺所替代，并取得了良好的改造效果。

2.4 水力加砂压裂工艺

随着水力加砂压裂技术逐渐发展，该工艺在碳酸盐岩储层中不断得到应用。与酸压不同，水力压裂是依靠支撑剂对裂缝进行充填，填砂裂缝形成的导流通道具有长期高导流能力。水力加砂压裂在碳酸盐岩储层中应用相对较少，通常配合酸化压裂进行复合压裂改造，利用前置酸液刻蚀裂缝壁面，降低近井地带基质伤害，之后通过水力加砂压裂充填裂缝，形成导流通道，有效提高储层改造效果。

3 体积加砂压裂可行性分析

评价裂缝是否发育的一个重要依据是碳酸盐岩的组分含量，组分含量高，说明天然裂缝较为发育。国外Barnett 页岩矿物组分中碳酸盐岩含量（质量分数）占19.1%，其孔隙和微裂缝中富含碳酸盐，在水力压裂作用下更易形成的人工裂缝，人工裂缝与天然裂缝有效沟通从而实现体积改造。赵顺超[6]针对裂缝型致密砂岩提出了体积酸压改造思路，利用滑溜水构造地层主缝，同时采用暂堵转向技术实现与天然裂缝沟通。

大牛地气田下古碳酸盐岩储层以溶孔、晶间孔为主要的孔隙类型，压裂过程中沿着填砂裂缝会形成复杂缝网，从而实现碳酸盐岩储层改造[7]。图1 为A 井测井解释图，该井马五5 发育连续，具备体积改造的地质基础。

4 A 井水力加砂压裂改造应用实例

4.1 设计思路

A 井是大牛地气田下古生界碳酸盐岩储层的一口开发直井，设计层位为马五5、马五6+7 层段，井深3 165 m。该井为了提高储层的动用程度，扩大与天然裂缝的交互作用，采用大排量压裂工艺。该井设计先用高黏液造缝，再用低黏液深穿透性造复杂裂缝的压裂工艺，保证储层充分改造。

4.2 施工概况

以马五5 层为例，压裂施工参数见表1，整个施工过程与压前预测基本一致。证明了在大牛地气田下古气藏成功实现了大规模、大砂量、大排量、低砂比的压裂施工。

4.3 压裂试气效果分析

该井采用微地震裂缝监测技术对压裂裂缝扩展进行监测，监测解释结果（见图2）显示，马五5 层裂缝延伸长度和改造体积符合设计要求。

A 井压后第四天见气，目前井口压力8.5 MPa，日产气3.4 万m3/d，试气曲线见图3。体积加砂压裂技术在A 井取得较好的试验效果，试气过程中产气量稳定，符合预期产量。说明该井储层改造效果良好，地层资源得到有效动用。

5 结论与认识

经过调研国内外体积压裂在碳酸盐岩储层的成功应用，论证了体积加砂压裂技术在大牛地气田下古生界的可行性。A 井压裂采用大规模、大排量、大砂量的水力压裂施工工艺措施得当。根据微地震数据显示，水力压裂后形成了复杂缝网，满足大规模体积改造的特征。该井压后获得较高产量预示该地区具有良好的勘探开发潜力，对以后大牛地气田下古生界碳酸盐岩储层的进一步开发具有指导意义。