压裂防砂技术项目总结

1、项目名称：压裂防砂技术研究与实验负责单位：吐哈油田分公司开发事业部承担单位：吐哈油田分公司吐鲁番采油厂吐哈石油勘探开发指挥部钻采工艺研究院2003 年 9 月负责单位负责人：金志鹏建伟兆江承担单位负责人： 周自武 承担单位具体负责人：王宇宾.专业资料 .目录一、问题的提出 . 3二、油井出砂状况机理分析与评价 6三、压裂防砂技术原理及特点 8四、国外技术状况 10五、压裂防砂工艺技术研究 11六、适合压裂防砂的支撑剂优选 17七、低伤害压裂液的研究与优选 18八、前期压裂防砂现场试验总结分析 22九、压裂防砂试验下部工作安排 25.专业资料 .、问题的提出吐哈油田雁木西油田和鲁克沁稠油油田都存

2、在一个共同的问题， 即油井出砂严重，影响了正常生产。雁木西油田储层中孔低渗，岩性 以细砂岩为主，中孔细喉道，平均孔径58.2 mm，孔吼直径均值8.04 mm，胶结疏松。投产初期油井自喷产能低，出砂较严重，储层 出砂造成了严重的地层伤害。 采用烧结防砂筛管防砂后， 见到了较好 的防砂效果，但不能完全满足防砂稳产要求。同时，采用防砂管防砂 其有效期一般都不长， 粉细砂在井筒中逐渐堆积， 使油井产量越来越 低。鲁克沁稠油油田表现更加突出，由于地层出砂的影响，油井采油 时率低，检泵周期很短，采用 TBS防砂管有效期短， 地层产能下降快。以鲁 2井为例，鲁 2 井是鲁克沁区块的一口探井， 试油时曾大量

3、 出砂，其中目前生产层（ 2341 2377m）共出砂 0.56m3，日产稠油 23.3m3/d 。而其上层（22902320m）出砂达 4.3 m3，日产稠油 13.8m3/d ， 日产水 16.4m3/d 。试油时累计出砂 5.0m3。1998 年挤水泥封堵（2290 2309.37m），1998年 9 月投产 23412377m，产量一直在 18m3/d 以上， 不出砂。生产 15个月之后，掺稀泵泵压偏高，于 1999年 12月 25 日 进行第一次检泵作业。发现单流阀入口 4 孔中有 3 孔被胶皮、碎石、 油泥等杂质严重堵塞。投产后由于某些原因不能正常生产， 1 月 28 日该井再次上

4、修。检查抽油泵被卡死，油井口袋沉地层砂约 32 升。 从开始作业至此，共产液 18.72m3，折算采油砂比 0.17%。试抽出液 后开井生产 48h 后由于抽油杆不下行，光杆再次变形。此间产液 37.76m3。2 月 14 日起原井杆柱，在 1300m处发现断脱。改起油管，起完 管柱检查发现泵座以上有 5根油管被砂堵死， 取砂样为细粉砂， 砂量 约 200L。抽油泵被卡死，拉杆不能推入泵。下冲砂管柱探得砂面深.专业资料 .度： 2379.37m，已接近油层下界（ 2377m），冲砂总进尺 12.74m，砂3量约 253L，加上油管地层砂共 453L。而此间共产液 37.76m3，折算采 油砂比

5、 1.2%。 29 日下入防砂管柱，接在管脚下部。 3 月 1 日开井， 出油量偏少， 2日不出油停井，两天合计出产稠油 8.8 m3。3月 3 日起管杆柱，检查发现泵被砂卡，防砂管柱未起到好的防 砂作用。冲砂后下入防砂管式泵生产。 15 日光杆突然不下行，被迫 再次停井。冲砂作业冲出地层砂约 500L，折算采油砂比 0.9%。2000 年 4 月 6 日在油管尾部接 75m金属球烧结防砂筛管完井， 并调小冲程至 4m，开井初期产量 14-15m3/d ，后逐步降为 5m3/d ，功 图测试表明供液不足，但液面测试显示液面在500-600m，可见，防砂管存在堵塞，渗流能力下降，导致油管供液不足

6、。为增大防砂管外 压差，改善防砂管渗流能力， 5 月份又将冲程调回到 5m，结果并不理 想。产量仍徘徊在 5-6m3/d 。至 5月 23日，空心抽油杆突然堵塞，关 井。这一阶段开井 31 天，生产稠油 277.66m3，未发生卡泵现象。2000年 8月冲砂检泵， 下入 TBS防砂管 40m，但生产不到一天发 生砂卡泵停井，最下部 4 根防砂管被砂子堵死，油井停产。出砂情况 统计见表 1。鲁 2 井自 2000 年 4 月采用粉末冶金防砂筛管防砂失败后基本没 有生产。 2000年 8月采用 TBS筛管防砂，但生产不到 1天，又发生 砂卡泵，最后 4 根防砂管被堵死，再一次关井停产。分析认为，鲁

7、 2 井这次防砂失败的主要原因是封隔器悬挂位置太低， 上层出砂进入防 砂管及抽油泵引起。表1 鲁 2井出砂情况统计表开井日期生产周期 d产稠油量 m3冲砂作业日期冲出砂量 L采油砂比 %.专业资料 .2000.01.02718.722000.01.282000.02.14320.172000.01.3437.762000.02.144531.220000.0 2.2970.062000.03.05400.220002.0 3.1455.362000.03.195000.920001.0 4.031277.662000.8.1037862000.9.301762001.2.1613462001.

8、4.7320合计55409.6632450.78因此，研究试验新的防砂方法，在防砂的同时尽量不降低地层 产能，保持这类油田的高效开采。 压裂防砂是把水力压裂的增产效果 与防砂充填的工艺优点结合起来，同时完成水力压裂与砾石充填作 业。其技术成功的关键在于采用 “端部脱砂”（ Tso：Tip Screenout ） 技术。此项技术的作业实施可以概括为两个阶段： 形成水力裂缝并 促使其发生端部脱砂； 裂缝扩展并进行再充填。 压裂防砂不仅有明 显的增产作用，同时，压裂防砂井的情况与单一防砂井不同，由于渗 流速度较低，按相同产率而言，压裂防砂井可在压差较小情况下生产， 而且在投产后地层应力并不释放， 所

9、以压裂防砂在增产的同时实现了 防砂；另外，压裂防砂把增产措施与防砂作业结合在一体进行，与压 裂增产措施和防砂作业比较不仅缩短了占井时间， 同时降低了作业费 用，提高了经济效益。雁木西油田雁 6 块油藏具第三系储层岩性以细砂岩为主，占 50.5%，粉砂岩占 24.8%。岩石类型为长石岩屑砂岩。碳酸盐胶结物 含量 9.7%，泥质胶结物含量 7.2%。胶结方式为孔隙式胶结（ 58%）和 基底胶结（ 42%），点式接触为主，胶结程度较弱，地面岩心用手稍微.专业资料 . 加压即粉碎，预测认为地层极易出砂。储层渗透率 8.1 30010-3 m2，空隙度 22%，为中孔中渗油藏。吐玉克油田自然产能低，玉东

10、 2 井和玉东 101 井压裂后裂缝导流能力低，增产效果不明显，鲁 2 井 采用涂层陶粒防砂试验， 措施后地层仍然出砂， 没有取得预期防砂效 果。端部脱砂是水力压裂提高裂缝导硫能力有效办法， 吐玉克油田地 层渗透率较高，胶结疏松， 通过压裂防砂既能实现压裂增产目的，又 可达到防砂效果。二、油井出砂状况机理分析与评价油层出砂是由于井底附近地带的岩石结构破坏所引起，与岩石的 胶结强度及开采条件等有关。 岩石的胶结强度主要取决于胶结物的种 类、数量以及胶结方式，通常砂岩的胶结物主要为粘土、碳酸盐和硅 质三种，以硅质胶结物的强度最大， 碳酸盐胶结次之， 粘土胶结最差。 对于同一类型胶结，胶结物含量愈多

11、、胶结强度越大，储层越不易出 砂。吐哈已开采油田均为低渗透砂岩储层，以粘土胶结为主，胶结物 含量一般为 15%左右。各油田在开采过程中油井不出砂。鲁克沁和雁 目西油田储层声波时差 340370 s/m，在地层出砂临界声波时差 295395s/m 的围之，地层存在出砂的可能性。 尤其是油层见水后， 由于部分胶结物的溶解，岩石胶结强度降低，会造成油层出砂。用于预测储层出砂的方法及经验公式较多，采用常用的出砂指数 法、斯伦贝谢比法、声波时差法等经验方法分析预测油井出砂状况。 出砂指数法.专业资料 .出砂指数法是在合理生压差条件下，对油井出砂进行预测。计算公式为：B=105tB出砂指数， 104MPa

12、； r 岩石密度， g/cm3；t 纵波声波时差， s/m当 B2.0MPa时，储层不会出砂； 当 1.5B2.0MPa 时，储层出砂； 当 B295 s/m , 油层有可能出砂 , 现场经验对油层出砂时声波时差临界值定为295395s/m. 鲁克沁雁目西油田储层声波时差 340370 s/m，, 储层 存出砂的可能性。根据储层出砂预测，结合试采井生产动态，认为鲁克沁稠油井和 雁目西油田生产过程中将会出砂。 特别是大压差生产时， 将会造成油 井出砂。三、压裂防砂技术原理及特点压裂防砂技术是九十年代迅速发展起来的一种复合防砂技术。 对胶结疏松的高渗透油（气）层既进行水力压裂，又进行砾石充填， 将

13、二者的优势有机地结合， 这是近年防砂工艺的最重要的进展突 破了原来疏松砂岩地层不能进行压裂的禁区。 它改变了传统的防砂技 术无法增产的观念。 由于压裂产生了高导流能力的裂缝， 既能消除近 井地层损害，又能大大改善地层深部渗流条件同时，支撑剂（砾石） 的充填又保留了了原有砾石充填防砂有效性的特点，使油（气）井在 实施压裂充填防砂后，不仅控制了出砂，而且还获得显著增产。压裂充填防砂的基本原理是在井底形成短而宽的高导流能力裂 缝，降低流动阻力，增加产能；在井底形成双线性流模式，降低流体 的流速和携砂能力， 以减缓出砂； 裂缝砾石支撑带形成具有多级分选 过滤功能的人工井壁，起到挡砂滤砂作用，从而达到防

14、砂目的。.专业资料 .压裂充填的目的是得到短而宽的高导流能力的支撑裂缝，既防 砂又增产，达到这一目的的关键技术是端部脱砂 (TSO)。主要技术原 理如下：(1) 压后地层流体流动特征发生改变 压裂前，均质地层流体进入井筒的流动为径向流；压裂后地层 流体的流动为两种模式， 先是地层部向裂缝面流动的线性流， 然后是 流体沿裂缝直接进入井筒，形成双线性流模式。(2) 水力裂缝可以避免和缓解岩石的破坏 具有极高导流能力的压裂裂缝将地层流体由原来的径向流转变 成双线性流，在一定程度上降低了生产压差和大幅度降低流动压力梯 度。从而缓解或避免岩石骨架的破环，也就缓解了出砂趋势和程度。(3) 裂缝可以降低流动

15、冲刷携带砂粒的能力 流体对颗粒的冲刷与携带能力主要取决于其流速，流速越大， 对地层的冲刷作用越厉害， 出砂就越严重。 由裂缝而产生的双线性流 模式及巨大的裂缝表面积可以发挥良好的分流作用， 使压后流速大幅 降低，从而降低了对地层微粒的冲刷和携带作用， 大大减轻出砂程度。 表 2 中数据清楚说明了这一点。表 2 存在裂缝时地层流体流速对比V/VrQ/Qr=1Q/Qr=2Q/Qr=3Lf=30mLf=50mLf=30mLf=50mLf=30mLf=50mr=0.10.00520.00310.01040.00620.01560.0093r=1.00.0520.0.1040.0620.1560.r=5

16、.00.260.1550.520.310.780.465(4) 裂缝充填的砾石对地层砂粒有阻挡作用.专业资料 .作用原理与常规的砾石充填类似，裂缝充填的砾石对地层砂粒 有阻挡作用。有时可以使用树脂复膜砂作为支撑剂或以复膜砂在井底 缝口段封口，以提高对地层砂的阻挡能力。四、国外技术状况国外哥伦比亚采用石英砂脱砂压裂，加砂量 11t ，用液量 32m3， 压后采油指数由 10 提高到 15，压后正常生产没有出砂。阿拉斯加海上 McArthur 油田 Hemlock 油藏，岩性弱胶结砂岩， 渗透率 1-400 10-3 mm2，孔隙度 5-15%，生产过程中出砂。压裂 前置液 60.3m3, 携砂液

17、 59m3,支撑剂 20t, 加砂浓度 31t/m3, 最大填砂 浓度 9.76kg/m2, 增产 0.9 倍，年递减由 12.5t/d/a 将到 3t/d/a 。防 砂效果也较好。大港港西油田在 97年至 98 年，施工 70 余次，有效率 81.4%， 措施后油井平均增产 1-2 倍，生产不出砂，有效期达 500 天。胜利油田脱砂压裂在注汽采稠油 G17 块进行 5 口井施工，平均 加砂 11.52m3,总液量 39.3m3, 平均砂比 46.8%，综合砂比 33.8%。涂层支撑剂压裂防砂主要适用于地层极疏松，出砂严重，出现空 洞的地层，主要优点是能够增加井的产量，而且防止地层出砂，防砂

18、有效期长。 由于涂层支撑剂较贵， 一般采取最后高砂比尾追涂层支撑 剂封口技术。辽河油田稠油蒸汽吞吐井高 3-6-0222 井，储层岩性为砂 砾岩，胶结较疏松，空气渗透率 0.5 m2，平均孔隙度 12.7%。压后返 排及生产过程中，无支撑剂返排现象，也无地层出砂现象发生，生产.专业资料 .一直正常，截止 1997.7.2 ，未进行任何冲砂或检泵作业，树脂涂层砂 封口能够起到人工井壁作用，压后增产明显 （ 表 3）表3 辽河油田高 3-6-0222 井压裂施工情况表压裂井段 ,m1687.4 1745.0施工日期1996.12.5厚度 m/层数54.6/2排量 m3/min3.8压裂液名称HPG

19、支撑剂砂 26m3用量137.2树脂砂 3m3压前产量 m3/d产液 1.2压后产量 m3/d产液 12.7产油 0.5产油 6.8五、压裂防砂工艺技术研究（ 一 ） 、压裂防砂技术的选井条件根据现场施工经验，选择进行压裂防砂作业对象是：1、井筒明显受污染的油藏，以往采取增产措施效果不佳，水力裂 缝能绕过污染带而有效地把井眼与油层连通起来。2、胶结不良的油气层可能出现微粒运移或出砂问题，水力裂缝可 以形成高渗透性渗流区，降低井眼流速，以减轻微粒运移或出砂，从 而获得更多产量。3、多层的砂 / 泥岩层系中，仅利用炮眼把砂岩透镜体与井筒连通 起来是有限的，而水力裂缝可以形成有效地垂向连通。4、地层

20、在近井地带没有跨塌，有开缝条件的井。（二）、控制缝高压裂工艺技术研究在水力压裂过程中， 控制支撑裂缝在产层是非常重要的。 当产层 较薄或隔层为弱应力层时， 压开的裂缝将会超出产层较多， 造成水平 方向上延伸达不到设计要求，而且，当邻层为水层时，不但起不到增.专业资料 . 产作用，还会引起暴性水淹，造成后期封水困难。因此，必须采用控 制缝高技术。 控制缝高技术一般采用控制射孔位置， 降低排量和压裂 液粘度以及支撑剂加量来防止缝高延伸， 但由于地应力的变化， 有时 仍不能有效控制缝高延伸。 目前，国利用转向剂控制缝高技术已经比 较成熟。1、基本原理：该技术是利用沉式转向剂形成人工隔层达到抑制裂 缝

21、向下延伸。 转向剂在加砂压裂前通过携带液注入， 然后下沉聚集在 产生的裂缝低部，形成一个压实的低渗区。2、工艺过程：(1) 预前置液造缝；(2) 采用携带液 (一般为活性水 ) 携带转向剂制造人工隔层；(3) 注入中顶液 (一般为活性水 ) 将携带液顶进裂缝；(4) 关井 10 15min；使转向剂进入新生裂缝垂向尖端， 均匀分布和 沉降，形成遮挡层。(5) 然后，开始正式加砂压裂。3、沉式转向剂评价： 沉式转向剂由粉砂、玻璃球等固体粉细颗粒组成。粒度一般0.135 0.45mm，颗粒密度 2.5g/cm3 以上。筛选的 XCJ沉式转向剂评 价结果如表 4。粒径分布达到标准要求， 0.125m

22、m占 93.5%，颗粒 密度 2.76g/cm3 ，下沉率 98.37%。通过阻流试验，对比了玻璃球、粉 砂及 XCJ 沉式转向剂的阻流效果，同在 1cm 堆积厚度下，分别为 67.43%、94.10%和 96.85%。因此，最后选择了 XCJ沉式转向剂。.专业资料 .表 4 XCJ 沉式转向剂评价结果检验项目标准要求值实际测定值修约值单项结论外观松散颗粒松散颗粒合格水分， %21.8471.85合格粒径 分布% 0.224mm2.4 43.4573.46合格0.224 0.15mm2.4 42.9842.98合格 0.125mm929593.55893.56合格密度， g/cm32.5 2.

23、82.7582.76合格下沉率， %9598.37298.37合格4、对导流能力影响：采用低密度陶粒，粒径 0.45 0.9mm，体积密度 1.55g/cm 3，支 撑剂铺置浓度 5kg/m2，XCJ 混合加量为 10%。试验结果如表 5，可以 看出，该转向剂在闭合压力1040MPa 下对裂缝导流能力影响为43.6 57.3%。由于施工时主要沉降在近裂缝的裂缝底部，因此，其 对裂缝导流能力远小于试验结果。 该试验结果可反映出其分流能力较 强，即形成的人工隔层性能很好。表5 XCJ 沉式转向剂对导流能力影响试验闭合压力 MPa导流能力m2.cm渗透率 m2导流能力 降低率 %渗透率降低率 %陶粒

24、陶粒10%XCJ陶粒陶粒 10%XCJ1020211463134543.645.3201406444919854.355.930994632214753.554.34068292299757.357.65045181556260605、应用效果：玉 1 井已射 3328.4 3365.6m，上部隔层厚，遮挡 能力强，裂缝受到严格控制，但下部隔层距含油水层仅有4m，不易控制裂缝向下延伸。因此， 要防止压窜下部水层。运用沉式转向剂控 制裂缝向下延伸技术取得显著效果， 裂缝高度得到了有效控制， 并取 得良好的压裂效果。（三）、高砂比压裂工艺技术研究.专业资料 .通过高砂比（近似端部脱砂）压裂，尽可能

25、提高裂缝导流能力。 极大的提高压后产量。 高砂比压裂具有以下优点： 整条压裂缝填充 更多的支撑剂； 压碎的支撑少， 对由细粒造成导流能力下降的抵抗 力强；可形成桥塞而抑制裂缝向上、向下延伸，达到控制缝高的目 的；裂缝初期及稳态导流能力更高；初期增产量更大，稳定生产 期更长。主要通过以下措施， 实现高砂比压裂， 保证压后无因次裂缝导流 能力达到 10 以上。针对目前应用的 GRJ-B压裂液进行配方调整， 采用胶囊破胶剂来保持粘度和减少裂缝伤害。 在压裂工艺上， 设计 1-2 个低砂比加砂段塞，以减弱近井筒裂缝弯曲及降低孔眼摩阻； 砂后期 尾追 60%-70%支撑剂，以提高砂比； 应用 三维压裂优

26、化 设计技术，根据储层实际情况，进行裂缝规模优化，在裂缝规模 优化的基础上， 进行单井压裂优化设计， 克服了以前人为定缝高 的弊端 。（四）、施工参数优化设计1、压裂裂缝规模优化 影向压裂效果的主要因素是支撑缝长和裂缝导流能力。利用 压裂优化数值模拟技术对吐玉克和雁目西油藏油井压裂规模进 行优化。.专业资料 .模拟计算储层厚度 20m，在裂缝导流能力一定 (60d.cm) ，不同渗透率条件下，裂缝长度与压后产量关系可知(图1)，在有效渗透率在 20-60md条件下， 缝长在 60m以，压后日增油量随支撑 缝长的增加而增加，但增加趋势逐渐变缓，当支撑缝长超过 60m 以后，压后日增油量随支撑缝长

27、的增加幅度很小。 确定优化支撑 缝长为 50-60m。00 10 2030 40裂缝支撑缝长 (m)50 6070 80图 5-1 在裂缝导流能力一定 (60d.cm) ，不同渗透率条件下，裂缝长度与压后产量关系曲线)d/t(量油产日期初后压2、导流能力： Fcd=KwWf/(KeXf) 3510模拟计算储层厚度 20m，在支撑缝长一定 (60m) ，不同渗透率 条件下，裂缝导流能力与压后产量关系可知(图2)，在有效渗透率在 20-60md条件下， 当裂缝导流能力在 20-60d.cm 时，压后 日增油量随裂缝导流能力的增加幅度很小，当裂缝导流能力在 60d.cm 以上时，压后日增油量随裂缝导

28、流能力的增加而增加。.专业资料 .最终确定裂缝导流能力在 60d.cm 以上，对应的施工平均砂比在40%以上图 5-2 在缝长一定 (60m) ，不同渗透率条件下，裂缝导流能力与压后产量关系曲线502010-3m24010-3m26010-3m240/t( 30后 20100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 裂缝导流能力 (d.cm)3、施工排量：根据储层距离水层距离和隔层遮挡能力状况， 确定所需施工排量，施工排量在 2.5-3m 3/min 之间，低于常规压 裂，主要目的是控制缝高和便于脱砂。4、前置液量：少于常规压裂，目的是使砂浆前沿能在停泵前 到达周边，一般为

29、30 50%。5、压裂液：粘度低于常规压裂，一是保证悬砂，二是利于脱 砂。6、施工砂比：高于常规压裂，以提高有效支撑率。施工砂比在 45%以上。7、施工压力：根据吐玉克油田前期压裂实际资料，分析区块 地层破裂压力梯度为 0.016-0.02MPa/m ，计算井底施工压力 55-65MPa，井口压力在 25-45MPa。根据雁目西油田前期压裂实 际资料，分析区块地层破裂压力梯度为 0.015-0.016MPa/m ，计 算井底施工压力 27MPa，井口压力在 10-15MPa。.专业资料 .8、压裂井口：采用 KQ70/65 型压裂井口。六、适合压裂防砂的支撑剂优选吐玉克油田油层平均埋深 230

30、0-3500m，预根据玉东 2 井、玉 101井和玉 1 井实际压裂资料分析，裂缝闭合压力 4456MPa左 右，作用在支撑剂上闭合压力为 34 46MPa，要求支撑剂在此闭 合压力下提供最佳导流能力，同时还须考虑防嵌入、低密度、易 泵送、价格低等因素。从表 6 中可以看出，中密度高强度宜兴陶 粒的破碎率低于低密度中强度宜兴陶粒， 从表 7 中可以看出在闭 和压力为 34-46MPa 围，中密度高强度宜兴陶粒导流能力明显高 于中强度低密度宜兴陶粒， 在 34MPa闭合压力下， 导流能力达到 100m2cm。综合考虑陶粒的破碎率及在闭合压力下的裂缝导 流能力， 中密度高强度陶粒的性能优于低密度中

31、强度陶粒， 选择 中密度高强度宜兴陶粒作为吐玉克区块压裂用支撑剂。雁目西油田油层平均埋深 1500-1700m，预根据实际压裂资料 分析，裂缝延伸压力梯度 0.015-0.017MPa/m ，计算裂缝闭合压 力 25 29MPa左右，作用在支撑剂上闭合压力为 2024MPa，要 求支撑剂在此闭合压力下提供最佳导流能力， 同时还须考虑防嵌 入、低密度、易泵送、价格低等因素。从表 7 中可以看出，在闭 和压力为 20-24MPa围，低密度中强度宜兴陶粒导流能力达到 100 m2cm以上。满足压裂施工需要，同时具有密度低，价格便宜 的优点，综合考虑陶粒的破碎率及在闭合压力下的裂缝导流能 力，选择低密

32、度中强度宜兴陶粒作为雁目西油田压裂用支撑剂。.专业资料 .表 6 陶粒主要物理性能对比表类别视密度 (kg/m 3)真密度 (kg/m 3)铺置浓度（kg/m 2）闭合压力 （MPa）破碎率 （%）中密度高强度东方陶粒1.723.2621696.48低密度中强度宜兴陶粒1.572.7419.1527.82表7陶粒导流能力对比表高强度中密度东方陶粒中强度低密度宜兴陶粒闭合压力（ Mpa ）导流能力（ m2 cm ）闭合压力（ MPa）导流能力（ m2 cm）10157.4810158.5420.6520107.2330106.343072.264098.764046.875060.285035.

33、366036.426024.72通常用于防砂的工业支撑剂的粒度中值应为防砂井地层粒度 中值的 56 倍 D50=（56）d50，吐玉克油田和雁目西油田地层 砂粒度中值 d50大致为 0.11-0.17mm ，与此相对应的防砂用工业支 撑剂的粒度中值 D50应为 0.55 0.66mm（ 2040 目）左右。目前 吐哈油田使用的支撑剂主要为 0.45 0.9mm（2040 目）的宜 兴陶粒和陶粒，粒度中值为 0.65mm。因此可以选用 2040 目陶 粒作防砂压裂支撑剂。七、低伤害压裂液的研究与优选（一）吐玉克油藏压裂液选择 由于吐玉克油藏储层为等偏强水敏储层， 储层胶结程度较弱， 胶 结类型以

34、泥质胶结为主，部分层段岩性较疏松，胶结物总量为 6.8%， 其中泥质含量为 5.58%，碳酸盐胶结物含量为 1.22%。泥质胶结物中 以高岭石、绿泥石为主，相对含量分别为 42.1%、25.6%，伊 / 蒙混层.专业资料 . 含量为20.3%。同时原油属稠油，具有高密度、高粘度、高含蜡、胶 质沥青质含量高特征，原油粘度高且随温度变化敏感性强，原油中 胶质、沥青质含量高，当温度降低后，重组份结晶析出，沉淀、沉 积在孔喉或岩石壁面上或吸附于粘土矿物颗粒表面造成堵塞。试验 室模拟原油在地层中流动条件下，评价冷伤害程度。模拟地层温度 条件下（ 78）原油在岩芯中流动，测初始渗透率 Kf ，然后使岩芯

35、降温至 30，再升温至 78，进行稠油流动试验，冷伤害后渗透率 伤害率达 36.33%。压裂液必须具有防水敏，冷伤害性能。玉 1 区块油藏埋深 32803550m，地温梯度仅 2.61 /100m，油 层温度 97.85 。玉东区块油层深度 2700m，地温梯度 2.44 /100m， 油层温度 78。经过几年的深入研究和现场应用， 目前 GRJ-B水基中温无机硼水 基压裂液体系具有流变性能好、破胶快速彻底、残渣少、伤害小等特 点。使用的温度围： 6095。性能指标见表 8。可满足吐玉克油田 中温油藏度高砂比压裂施工需要，图 3 为 80条件下压裂液粘温性 能。在 170s-1 剪切速率下，

36、粘度仍可保持在 100mpa.s 以上。通过对 压裂液性能调整， 可减少粘土膨胀和微粒运移， 降低压裂液水敏对储 层造成的伤害。为防止冷伤害，在施工前注入有机溶剂作预前置液。 起到隔离压裂液与稠油的接触，降低对储层伤害。因此， GRJ-B水基 中温无机硼水基压裂液体系可作为首选压裂用液。为防稠油冷伤害， 在前置液中加入有机溶剂对压裂储层进行预处理。表 8 中温无机硼水基压裂液性能指标.专业资料 .项目中温压裂液密度， g/cm31.03耐温抗剪切性能， mPa.s80滤失系数， m/ min4.28 10-4残渣， mg/L502破胶水化液粘度， mPa.s2.57破胶水化液表面力， mN/m

37、28n、k值0.5070,1.037Pa.s n图 380无机硼交联压裂液粘温性能曲线1020时间（30min ）4050（度温00870004321）s.aPm（度 粘60玉 1 井于 2003.3.26 进行了压裂改造， 采用 GRJ-B80中温水基压 裂液（胶囊），并用有机溶剂作为预前置液，玉 1 井压裂后油井平均 产油量为 13 m3/d ，为压前的 2-3 倍，压裂取得了非常好的效果。 （二）雁目西油田压裂液选择雁目西油藏埋深 1500-1700m，油层温度 45-60 。要求压裂液在 低温条件下快速彻底破胶，同时要求与储层具有很好的配伍性。目前已研究开发成功了 45 65等温度下的

38、水基低温压裂液配 方，该水基压裂液是以羟丙基瓜胶为稠化剂，硼砂为交联剂，过硫酸 铵为破胶剂， 同时应用了以 ZA-5 为代表的 10 余种添加剂。具有携 砂性强、低摩阻、低滤失及破胶时间短、破胶液粘度低、低残渣、低 伤害等特点。开发了低温破胶剂，解决了低温破胶时间长，不彻底的 难题。解决了常规破胶剂低温 60下破胶慢，破胶不彻底，压裂液.专业资料 .残渣含量高的难题，可以实现 30 60地层的压裂。压裂液中应用胶囊延迟破胶剂，保证了压裂液在施工过程中携砂性能，同时，在压后 裂缝闭合压力作用下破碎， 释放高浓度的破胶剂， 达到裂缝压裂液的 快速破胶， 极大地减少了压裂液对裂缝和地层孔隙的伤害。

39、该压裂液 破胶时间可缩短到 2 小时，破胶液粘度小于 3mP.s，残渣含量 443g/l ， 岩心伤害小于 20%。压后取返排样，破胶液粘度小于 3mP.s，压裂液 彻底破胶。表 9为压裂液综合性能指标。 图 4为低温压裂液粘温性能线，可以满足低温储层压裂施工需要。因此，雁目西油藏压裂液选 择水基低温压裂液体系。表9 低温无机硼水基压裂液性能指标项目指标密度（ g / cm 3）1.0360、 170S-1 剪 切 60min 耐温抗剪切性能 （mPa.s）80滤失系数（ m / min）6.19 10-4残渣（ mg / L ）638破胶水化液粘度（ mPa.s）2.57水化液表面力（ mN

40、 / m）27.6n、k 值0.7113 ，4.448 10Pa.sn岩芯伤害率（ %）20%.专业资料 .90060)s.aPm(度粘粘度温度图 4 低温压裂液粘温曲线（ 50 ）0 0 0 00 0 0 07 6 5 4(度温200100010020 40 6080100 120140160时间(min)八、前期压裂防砂现场试验总结分析2002年在雁 6-8 井进行了压裂防砂现场试验。雁 6-8 井 1999年 9 月 24 日投产转抽， 10 月 30 日泵下悬挂 114mm滤砂管防砂生产， 防砂井段 1621-1633m，距离下部水层 12.5m，顶界距离上部水层 9.4m， 隔层发育

41、不明。 2000年 7月 9日检泵， 2001年 9月 3日冲砂、检泵， 此前热洗 3次，2002年 5 月起出防砂管。措施前日产油 4.5t/d ，不 含水。 2002年 9月 24日进行压裂充填防砂施工，采用了压裂充填提 高储层渗流能力，饶丝筛管砾石充填防砂， 作业后初期日产液 18m/d ， 产油 14t/d ，后稳定日产液 16m3/d ，产油 12.4t/d ，取得明显效果。 雁 6-8 井压裂的成功， 打破了雁木西油田不能压裂的误区， 为雁木西 油田低效井的治理开辟了新途径。2003 年相继在雁木西和鲁克沁油田又进行了 4 口井的实验，表.专业资料 .10 为施工参数统计表，施工砂

42、比在33-40%较低，加砂强度低( 0.3-2.1m 3/m)，但压后基本全部无效(表 11)。针对单井进行了详 细分析。雁 6-21 井 于 2003.2.23 日 进 行 压 裂 施 工 ， 压 裂 层 段 为 1779-1783m，该层段于 2002年 8月 21日射后自喷生产，日产油 13t/d ， 不含水，于 9 月 8 日转抽生产后，日产液仅 1.2m3/d，含水 98%，严 重供液不足，之后于 9 月 26 日和 10月 17 日进行了两次酸化作业， 酸后无效，决定进行压裂改造储层。施工砂比 38.3%, 加砂强度 2.15m3/m，入井液量 89m3，压后关井 3 小时后放喷排

43、液，压裂液返排 率仅 8.4%, 压裂液返排不彻底，是导致压后增液增油均较差的主要原 因。雁 6-28 井于 2003.3.3 进行压裂施工，压裂层段为 1596-1616m， 距离上部水层 9m，距离下部油水同层 11m，其中有 2m 的致密层。压 裂施工采用低排量人工控制缝高压裂，入井液量 74.3m3，压后关井 3 小时后放喷排液，压裂液返排率 4.5%, 压裂液返排不彻底，严重影响 压后效果。 压后效果差的主要原因是压裂液对储层造成严重伤害， 此 外，施工砂比低 (36%)，施工规模小，加砂强度 0.3m3/m，对压后效果 有一定影响。雁 6-19 于 2003.3.18 施工，压裂层

44、段为 1611-1618.38m 和 1618.98-1624.10m ，距离上部水层 27m，距离下部储层 6m，其中有 3.3m 的致密层，上下水层均已挤封。压裂施工采用低排量人工控制 缝高压裂，入井液量 68.8m3，压后关井 3 小时后放喷排液，压裂液返 排率 20.3%, 压裂液返排不彻底，严重影响压后效果。压后效果差的.专业资料 . 主要原因是压裂液对储层造成严重伤害，此外，施工砂比低，施工规 模小，加砂强度 0.56m3/m，对压后效果有一定影响。鲁 4-7 于 2003.4.3 进 行 压 裂 防 砂 施 工 ， 压 裂 层 段 为 2366.0-2386.6m 和 2387.

45、6-2390.0m ，距离上部油水同层 16m，压裂 施工采用低排量人工控制缝高压裂， 施工没有实现端部脱砂目的， 之 后进行饶丝筛管砾石充填防砂。入井液量 176m3，压后关井 8 小时后 放喷排液，压裂液返排率 0.68%, 压裂液返排不彻底，严重影响压后 效果。压后效果差的主要原因是压裂液对储层造成严重伤害，此外， 施工砂比低（ 33.3%），施工规模小，对压后效果有一定影响。通过以上分析得出以下结论：1、采用了压裂充填提高储层渗流能力，饶丝筛管砾石充填防砂 相结合的防砂压裂思路是正确的，但实际施工砂比和加砂强度均较 低，裂缝形成的导流能力与中渗储层不匹配， 严重影响压后增产效果。2、导

46、致压后无效的主要原因是压裂液在低温条件下破胶不彻底， 压裂液返排不及时，同时压裂液返排率极低（表 12），压裂液对储层 造成了严重伤害。表 10 压裂防砂施工参数统计表井号井别施工日期压裂层位厚度施工排量前置液百分 数施工泵压总砂量最大砂 比平均砂 比加砂强 度延伸梯 度Y6-21油井2003.2.23k1s142-2.567.1521-428.617538.32.150.018Y6-28油井2003.3.3Esh2201.3-2.249.2620-556.0980360.300.015Y6-19油井2003.3.18Esh212.52-2.240.4920-307.0670400.560.015Lu4-7油井2003.4.6T2K220.62.5-3.0118.6522.3-28.124.86033.31.20/.专业资料 .表 11 压裂防砂压裂效果统计表井号井别压前产液压前产油压前含水压后产液压后产油压