压裂效果井分析(论文)该

苏里格气田苏10区块压裂井效果分析

编写人：梅陈

单位：欢喜岭工程技术处

时间：2008年11月20

目录

一、气藏概况

（一）苏10区块地理位置及环境

（二）苏10区块地层情况

（三）苏10分批实施完钻井储层参数对比

1、层系划分

2、储层物性特征

二、苏10区块压裂施工工艺及现状

（一）采取的压裂工艺及压裂配方

（二）压裂改造现状

三、压裂施工及放喷排液参数统计

（一）压裂施工参数统计

（二）苏10区块压裂放喷排液参数统计

1、返排率

2、交井时油压

四、苏10区块压裂井效果分析

（一）压裂效果分类标准确定及评价

（二）压裂效果分析

1、储层物性非均质性对压裂效果的影响

2、放喷试气参数对压裂效果的影响分析

（三）静态分类与压裂效果分类对比分析五、结论

一、气藏概况

（一）苏10区块地理位置及环境

苏里格气田位于长庆靖边气田西北侧的苏里格庙地区。区域构造属于鄂尔多斯盆地陕北斜坡北部中带，行政区属于内蒙古自治区鄂尔多斯市的乌审旗和鄂托克旗所辖，勘探面积约20000km2。地表为沙漠、草地，地面海拔一般为1250～1350m，地形相对平缓，高差20m左右。

区内交通条件较差。属内陆性半干旱气候，夏季炎热、冬季严寒；昼夜温差大；冬春两季多风沙；降水量少、蒸发量大。

（二）苏10区块地层情况

苏里格气藏为低压、低渗、低丰度大面积分布的岩性气藏；含气层段为下石盒子组盒8-山1段，埋藏深度3200～3500m；截至2003年底，探明天然气地质储量达到5336.52×108m3。

（三）苏10块分批实施完钻井储层参数对比

1、层系划分：

共划分为盒8上、盒8下、山1三个层段，细分为9个小层，其中盒8上2个小层，盒8下4 小层，山1段3个小层。

2、储层物性特征：

纵向上，各层位有效气层物性差异较小，一般孔隙度在10％～13％，渗透率在1～4×10-3μm2，含气饱和度在40％～60％。平面上，孔、渗分布主要受砂体相带控制。各层段的储层物性参数见表1-1。储层粘土矿物分析结果见表1-2。

表1-1 苏10储层参数对比表

表1-2 岩芯矿物X衍射成份分析结果表

3、气层分布认识：

纵向上：含气井段80～110m。平均气层单层有效厚度2.82m，平均单井有效厚度11.15m，平均单井气层厚度6.89m。

平面上：有效气层厚度主要发育在苏54-54～苏15井一线，大于10m区间平面展步宽度3000～4000m。

二、苏10区块压裂施工工艺及现状

（一）采取的压裂工艺及压裂液配方

压裂工艺：采用低密度高强度陶粒作为支撑剂，小于50%的前置液比例，前置液中液氮伴注的方式，高末端砂比的压裂改造工艺模式。

压裂液：研制了TA-1温度稳定剂，使压裂液耐温抗剪切性能进一步提高。

压裂液配方：0.5~0.6%羟丙基胍胶+0.2%DL-8+0.3%A25+0.3%KCL+XJ-3 杀菌剂+TA-10温度稳定剂+PH调节剂+（胶囊+APS）破胶剂+CB-1有机硼交联剂。交联比：100: 1~100:2

（二）压裂改造现状

截止到2006年11月1日，苏10区已完成压裂、放喷的井总计62口。其中采取合压的有15口井，采取分层压裂的有47井。压裂过程中除4口井（34-59、36-33、50-37、44-34）施工出现意外，进行了2次压裂，其余井均顺利完成，压裂施工井号详见图表2-1。

表2-1 压裂方式分类统计表

三、压裂施工及放喷排液参数统计

（一）压裂施工参数统计

根据压裂施工记录，共统计了前置液量、拌氮量、破裂压力、平均砂比和施工排量等五个参数。

根据资料统计对已压裂的62口井中的55口井，共有94个层段进行资料统计，统计结果如下：

①前置液最少20m3，为34-59井山1，最多170 m3，为36-45井H8下；

②拌氮量最少为2m3，为34-59井山1，最多为19.3 m3，为50-28井H8上+H8下；

③破裂压力除苏50-54、36-33无明显显示之外，其中最高65MPa，为36-35井和39-43井，

最低24MPa，为34-49井；

④平均砂比最低13.7%，为38-36井山1，平均砂比最高30.5%，为52-55井盒8下；；

⑤施工排量最低0.9m3/min，为54-52井盒8下，最高4.2-4.5 m3/min，为36-23井盒8，以2-3 m3/min 为最多。具体参数详见表3-1。

表3-1 苏10区块所压裂井参数资料

（二）苏10区块压裂井放喷排液参数统计

根据放喷数据及作业施工总结等，参考放喷曲线，统计并计算了返排率、交井时油压两个参数：1、返排率：

根据55口井资料统计，发现仅有1口井的返排率低于55%，其它井都在55%以上，返排率在75%以上的最多，占总井数的一半以上。详见表3-2

表3-2 返排率统计表

2、交井时油压：

在已经压裂完成的62口井中的55口井进行统计，压力为0MPa的有6口井（52-51、52-53、34-59、36-33、44-36、38-36），压力低于10MPa的有14口，压力高于10 MPa的有35口。压力高于10 MPa井数占总井数的63.64%。详见表3-3

表3-3 交井时油压统计表

注：放喷时，压力下降速度和关井时压力恢复速度两个参数因原始资料不全无法计算，未做统计。

四、苏10区块压裂井效果分析

（一）压裂效果分类标准确定及评价

放喷效果的好坏是判断一口井压裂效果的主要因素。放喷效果的好坏主要依据放喷时的返排速度、返排率、放喷后关井时的压力等参数来确定。因原始资料不全等原因，放喷时，压力下降速度和关井时压力恢复速度两个重要参数无法计算，为弥补此项不足在分类时引入了“能实现连续放喷”这一概念作为参考指标。

参考放喷施工记录、作业施工总结和放喷曲线等资料，我们对55口井的压裂相关数据进行计算、分析，确定压裂效果分类标准如下表4-1：

表4-1 压裂效果分类标准

参照上述标准，对已压裂施工完的55口井进行分类评价，其中Ⅰ类井35口，占总井数63.6 %；Ⅱ类井14口，占总井数的25.5%；Ⅲ类井6口，占总井数的10.9%。评价结果详见表4-2。

表4-2 压裂效果分类统计表

（二）压裂效果分析

1、储层物性非均质性对压裂效果的影响

（1）静态分类

Ⅰ类井：单层气层、含气层连续厚度大于5米，或气层、含气层相对集中，累计厚度大于8米。

Ⅱ类井：单层气层、含气层连续厚度小于5米、大等于2米，或气层、含气层呈薄互层状分布，累计厚度大于8米。

Ⅲ类井：单层小于2米或无气层，且气层＋含气层厚度累计小于8米。

根据电测解释资料，参照以上标准对压裂的55口井进行划分，共分出Ⅰ类井38口，Ⅱ类井14口，Ⅲ类井3口。评价结果详见表4-3。

表4-3 苏10块已压裂55口井静态分类统计表

（2）不同井、层位压裂效果与静态分类的对比

依据静态和压裂效果的分类结果，分别对不同类别井及不同试气层位进行统计对比．不同类别井统计对比结果，压裂效果Ⅰ与静态Ⅰ类井符合率为71.1％，压裂效果Ⅱ与静态Ⅱ类井符合率为64.3％，Ⅲ井受井数少的影响符合率相对较低，对比表明，静态与压裂效果分类标准是科学可行的。评价结果详见表4-4、表4-5。

表4-5 静态分类与压裂效果井数对比井号表

2、放喷试气参数对压裂效果的影响分析

在压裂施工结束后，若不及时返排压裂液将造成压裂液滤失，引起粘土膨胀，对地层造成严重伤害，降低气井(层)产能。苏10区块粘土含量较高，达25.4%，因此及时放喷更显重要。但如果放喷过早压裂时压开的裂缝没有完全闭合，易引起吐砂，造成砂埋井筒或埋管柱。根据这55口井的情况看，压裂施工结束后，开始放喷的时间控制在20-30分钟以内较为适宜，这也要同时参考井口压力来判断。井口压力下降较快20min就可以放喷，压力下降较慢可适当延长开始放喷的时间，要根据现场情况而定。

①返排率

返排率参数是衡量入井压裂液返排出井内数量的一个重要参数，返排率高说明地层内压力高，压裂造缝效果好，压裂液质量好，适宜使用在该地层，对地层污染小。根据放喷施工记录统计55口井的返排率见表4-6

表4-6 返排率压裂效果对比统计表

由上表可见，返排率在75%以上的井有51口，大于95%的有21口。低于55%的井只有1口，是压裂

效果Ⅲ类井。从返排率各区间Ⅰ类井比率数据来看,Ⅰ类井返排率高，一般均在75%以上。另外，从放喷资料所统计数据来看，有部分井返排率超过了100%，这可能与放喷时计量不准，录取资料存在误差等有关；也可能存在气层出水现象，要及时进行取样分析，弄清楚是地层水还是压裂液。

②交井时井口油压

放喷后的井口压力是衡量一口井好坏的重要参数，压力高则说明压裂改造效果好，气层压力高，渗流能力高，气源充足。在对已压裂的55口井进行压裂效果分类时主要参照该参数。具体统计参数见表4-8

表4-8 交井时油压压裂效果对比统计表

由上表可见，交井时井口压力高于10 MPa的井均为压裂效果Ⅰ类井，小于10 MPa的井均为Ⅱ类井或Ⅲ类井。

③能否连续放喷

由于放喷时，压力下降速度和关井时压力恢复速度两个重要参数因原始资料不全无法计算，给分析带来一定不确定因素，为弥补此项不足参考放喷曲线引入一个连续放喷概念，因为这一概念和两个速度参数直接相关，可以借助这个概念代替两个速度参数进行分析。能连续放喷是指：放喷开始井口见气，不再返液后时，用6mm 或8mm气嘴，能否实现连续放气。能实现连续放喷则说明开井内气源充足，供气能力强，压力下降速度慢、上升速度快。在进行压裂效果分类时就考虑了这个因素。虽然井口压力是判断产能高低的主要指标，但是也要参考放喷时的压力下降速度和压力恢复速度来判断。高压低渗井的压力下降快、恢复速度慢，不能获得很好的产能，压裂效果Ⅱ类井中的50-62、68-51、46-36、44-34和39-57等都属于这类井。这些井在压力恢复后能达到十几个或是二十几个MPa 的压力，但不能实现连续放喷，无法获得高产，所以在类别划分时只能划分为Ⅱ类井。

④拌氮量与返排率关系

为提高排液效果，在苏10块压裂施工中，采用了伴注液氮助排压裂工艺技术，从以上统计结果来看，该技术取得了较好效果，绝大部分井排液速度快、返排率高。此工艺技术的原理是借助于液

氮蒸发体积增大，其与压裂液水相混合形成泡沫，降低液体的密度和滤失性。在压裂施工结束后，因压裂液密度低，容易排出地面，而且在井口泄压后，压缩的氮气泡沫迅速膨胀。体积增大，进一步减小了液体的密度和回压，同时又提供了液体流动的动力，在地层局部高压下使气井能够连续自喷，从而将压裂液排出地面．提高助排速度，降低二次污染。

（三）静态分类与压裂效果分类对比分析

静态分类与压裂效果分类对比分析是检验动静态分类标准的手段，动静态符合率高说明分类准确，反之则说明分类存在偏差。通过对符合井进行分析，找出共同点，发现其规律性；对不符合井进行分析找出其成功与失败的原因，从而指导今后的工作。

1、静态分类与压裂效果符合的典型井分析

①苏34-30井

苏34-30井于2006年6月25日压裂，压裂层位为盒8上，油层厚度7.0m／3层，压裂施工排量2.6m3/min，破裂压力54MPa；盒8下，油层厚度7.0m／2层，压裂施工排量2.8m3/min，破裂压力52.7MPa，返排率88.87%，交井时井口压力21MPa。见34-30井放喷曲线。

苏34-30井放喷曲线图

②苏53-33井

苏53-33井于2006年5月5日压裂，压裂层位H8上+ H8下，油层厚度16.1m／4层，孔隙度平均9.235%,渗透率 3.31×10-3μm2，含气饱和度51.75%，压裂施工排量2.8 m3/min，破裂压力56.3MPa，返排率100%，交井时井口压力23MPa。苏53-33井是一口盒8上与盒8下分压后合产的井，各项指标都是一口典型的Ⅰ类井。各项指标见附表1和苏10-53-33井放喷曲线图。

苏10-53-33井放喷曲线图

由放喷曲线可以看出，该井是一口典型的Ⅰ类井，该井返排速度较快，在31个小时左右返排结束，压力恢复速度较快，压裂液排净时油压已上升到19MPa左右，之后还有上升的趋势；交井时油压达到23MPa，注入的压裂液已全部返排出来，返排率达到100%。

由以上分析可以推断此井在投产过程中应该有较高的产能，而且能够稳产较长时间。

2、静态Ⅱ类压裂效果Ⅱ类井分析

静态Ⅱ类井压裂效果Ⅱ类有九口，44-34、68-51、34-24、45-23、38-36、24-37、32-39、38-38、42-36井。这类井属于压裂施工正常，参数设计合理，压裂效果较好，达到了提高地层渗透能力，提高气层产能的目的。

3、静态分类与压裂效果不符合井分析

静态分类与压裂效果分类不符合的井有18口，其中34-59、52-51、52-53、36-33属于工程报废井，其余14口井分别为：39-21、46-36、53-28、54-54、50-50、39-57、50-62、39-49、50-28、36-35、39-30、44-36、28-33、36-39，在这14口井中任意筛选7口典型井进行具体分析：

（1）静态Ⅰ类压裂效果Ⅱ类井分析

①苏39-21井

该井于2006年6月20日压裂，压裂层位H8，油层厚度30.1m／10层，孔隙度平均6.9%,渗透率 1.093×10-3μm2，含气饱和度57.29%，前置液245m3,压裂施工排量3.1 m3/min，破裂压力62MPa，加砂强度3 m3／m,平均砂比25%，返排速度5.57m3/h，返排率98.23%，交井时井口压力6.5MPa。

苏10-39-21井放喷曲线图

②苏46-36井

该井于2006年6月6日压裂，压裂层位H8上，油层厚度4.0m／2层，前置液55m3,压裂施工排量2.8m3/min，破裂压力62MPa，加砂强度5m3／m,平均砂比23%；压裂层位H8下，油层厚度6.1m／3层，前置液80m3,压裂施工排量2.6m3/min，破裂压力42.3MPa，加砂强度4.9m3／m,平均砂比25.8%。该井的返排速度9.5m3/h，返排率87.28%，交井时井口压力4MPa。

编写人：梅陈题目：苏10区块压裂井效果分析

苏46-36井放喷曲线图

③苏53-28井

该井于2006年6月27日压裂，压裂层位分别为H8上、H8下、山1。该井的返排速度2.73m3/h，返排率95.3%，交井时井口压力7MPa。

苏53-28井放喷曲线图

一般来说，静态较好的井压裂效果应该比较好，但此类井压裂资料显示该井压裂效果属于中等，分析压裂效果与静态不符合的原因，可能有以下几个方面：

a）由于整个区块属于低渗气藏，地层比较致密，压裂施工过程中地层没有压开，从放喷时压力

较高（14MPa）可看出，压裂后压力扩散很慢。

b）压裂施工参数存在一定的偏差：施工排量处于不利区间，对造缝不利；加砂强度过高也是处在不利区间，该层渗透率较高，地层均质性较差，压裂时破裂压力低，水平造缝能力差，可能造成垂直裂缝过多，影响了压裂效果；平均砂比偏低，这会造成压裂后对裂缝的充填性差，没能起到很好的支撑作用。

由典型井分析可以推断，此类井压裂施工参数有偏差，对地层改造效果较差。在投产过程中虽然地层中储量丰度高，由于地层没得到很好的改善可能导致产气量不高或者稳产时间不长。

（2）静态Ⅱ类压裂效果Ⅰ类井分析

这类井只有1口即苏54-54井。该井于2006年4月13日压裂，压裂层位S1＋H8下。S1油层厚度6m／3层，前置液80m3,压裂施工排量1 m3/min，破裂压力48MPa，加砂强度3.4m3／m,平均砂比16.7%，H8下油层厚度5.3m／2层，前置液85m3,压裂施工排量2.4 m3/min，破裂压力46.7MPa，加砂强度4.1 m3／m,平均砂比25.7%，返排速度5.1m3/h，返排率94%，交井时井口压力18MPa。

苏54-54井放喷曲线图

该井油、套压恢复上升较快；返排率达到90%以上，交井时油压高为18MPa；试气点火火焰长度15m，有效压开气层，交井时的油压也可证明压裂对地层的改造是成功的。

由放喷曲线可以看出该井油、套压恢复上升较快；由典型井分析可以推断，压裂施工成功改造了此类井的地层性能，在地层中形成了较长的人工裂缝，为天然气提供了有效的渗流通道，为后期的投产奠定了基础。推断此类井在投产过程应该有较高的产气量。

（3）静态Ⅲ类压裂效果Ⅰ类井分析

静态Ⅲ类井压裂效果Ⅰ类只有50-50井。该井于2006年6月19日压裂，压裂层位H8上-H8下，H8

下油层厚度4.0m／1层，孔隙度平均6.36%,渗透率 0.29×10-3μm2，含气饱和度21.4%，前置液45m3,压裂施工排量2.3 m3/min，破裂压力55MPa，加砂强度3.7 m3／m,平均砂比25.6%；H8上油层厚度8.0m ／2层，孔隙度平均7.02%,渗透率 0.722×10-3μm2，含气饱和度1.89%，前置液115m3,压裂施工排量3 m3/min，破裂压力61.4MPa，加砂强度4.8 m3／m,平均砂比27.2%；返排速度17.58m3/h，返排率98.32%，交井时井口压力12MPa。

该井静态参数差，但通过压裂改造后效果非常好。

推断原因可能有：

1）静态参数存在一定的误差；

2）压裂施工参数优化设计合理。

压裂施工成功改造了此类井的地层性能，在地层中形成了较长的人工裂缝，为天然气提供了有效的渗流通道，为后期的投产奠定了基础。推断此类井在投产过程应该有较高的产气量。

苏10-50-50井放喷曲线图

（4）静态Ⅲ类压裂效果Ⅱ类井分析

静态Ⅲ类井压裂效果Ⅱ类井有为2口，井号为：50-62、39-57。这2口井静态参数都不是很好，但通过压裂改造变成了压裂效果Ⅱ类井，压裂改造见到了一定的效果。

①39-57井

该井于2006年5月6日压裂，压裂层位H8下，H8下油层厚度8.9m／4层，电测解释结果为气层+含气层+微含气层，单层有效厚度薄，静态级别低。前置液120m3,压裂施工排量3.3 m3/min，破裂压力36.5MPa，加砂强度4.5m3／m,平均砂比23.8%，返排速度9.4m3/h，返排率91.4%，交井时井口压力5MPa。

苏10-39-57井放喷曲线图

②50-62井

该井于2006年5月7日压裂，压裂层位H8下，H8下油层厚度4.6m／2层，电测解释结果为气层+含气层，单层有效厚度薄，静态级别低。前置液50m3,压裂施工排量2.8 m3/min，破裂压力21.5MPa，加砂强度4.3m3／m,平均砂比20.6%，返排速度5.38m3/h，返排率100%，交井时井口压力8.4MPa。

此类井静态参数差，但通过压裂改造后效果较好。

推断原因可能有：

1）静态参数存在一定的误差；

2）压裂施工参数优化设计合理。

压裂施工较好的改造了此类井的地层性能，推断此类井在投产过程可能有较高的产气量。

苏10-50-62井放喷曲线图

五、结论

（一）态参数对压裂效果的影响

储层物性是影响压裂效果的重要因素，经过统计分析，得出以下结论：

1）盒8下储层物性最好，其次为盒8上，山1最差；

2）储层有效厚度大、物性好的层段，压裂效果一般较好，获得高产的机率越大；

3）含气丰度高的层段压裂后可获得较高的产能。

4）物性较差的储层可通过合理的压裂措施，改造为有利的产层。

（二）压裂施工参数对压裂效果的影响

在已经压裂完成的62口井中的55口井，有两种压裂方式，合压的效果较好。盒8下层段的压裂效果最好。

分别对拌氮量、平均砂比、施工排量等三个参数按山1、盒8下、盒8上三个层段进行了分类统计，通过分析，得出Ⅰ类井比率高的参数组合。

（三）放喷参数对压裂效果的影响

以返排速度、返排率、放喷后关井时的压力等参数为依据，对压裂效果进行了分类，并与静态分类进行了对比分析，得出以下结论：

1、在控制不出砂的基础上尽可能提高压裂液返排速度，最好控制在10m3/h以上。

2、返排率越高效果越好，大于95%时效果最好。

3、放喷后关井时井口压力越高越好，压力大于10MPa的井具有很好的产能。

4、能连续放喷，放喷时压力下降幅度小、关井时压力恢复速度快的井压裂效果普遍较好，能形

成很好的产能。

（四）静态参数与压裂效果对比分析

通过对比分析，一般来说，静态参数较好的井通过压裂后均取得了较好的效果。部分静态参数较差的井，通过压裂也取得了较好的效果。

1、静态参数与压裂效果均较好的井的特点是：压裂施工正常，参数设计合理，压裂效果好，结果表明，静态参数好的井或层段压裂改造后效果也较好。推断此井在投产过程中应该有较高的产能，而且能够稳产较长时间。

2、静态参数较差的井，通过压裂得到较好的改善。这类井的特点是：施工成功改造了此类井的地层性能，在地层中形成了较长的人工裂缝，为天然气提供了有效的渗流通道，为后期的投产奠定了基础。推断此类井在投产过程应该有较高的产气量。

3、静态较好的井有的压裂效果不理想，分析压裂效果与静态不符合的原因，可能有：低渗气藏，压裂施工过程中地层没有压开；压裂施工参数存在一定的偏差。推断该类井产气量不高或者稳产时间不长。