合理分层实现大跨度多层的均衡改造
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摘 要：针对砂砾岩油藏特点，采用常规压裂方式无法实现大跨度多层的均衡改造，改造效果差，因此需开展了深层、高温、大跨度井分层压裂技术研究。本文提出合理分层理念，借助分层压裂工具一次作业多个油层，分别、充分改造油层，并针对不同分层压裂工艺的适应性，研究形成了分层压裂技术选择标准及分层压裂技术政策，通过管柱优化和关键工具改进，大大提高了机械分层工具的加砂规模、施工排量、应用深度和温度等参数，形成了适用于高温、大跨度井的分层压裂工艺及配套技术，实现合理分层均衡改造。
关键词：合理分层；压裂；大跨度
胜利油田低渗透油藏储量丰富，压裂改造是低渗透油藏投产的主要方式之一。本文研究目标区块为砂砾岩油藏，埋藏深（3600-3900m），温度高（155℃），含油井段长（160m），小层数多（17个小层），采用常规压裂方式无法实现大跨度多层的均衡改造，且深井、高温对分层工具可靠性、耐温性要求高，前期多层压裂井在施工中管柱也出现一些问题，因此开展分层压裂工艺研究。
1 岩石力学实验
压裂时地层岩石发生破裂的弹性参数以静态为准，而测井曲线计算的是动态弹性参数，两者有偏差，因此需开展岩石力学实验获得静态弹性参数，对测井曲线进行修正。我们开展了3个不同深度6组岩心不同围压下的三轴岩石力学实验，分别计算其泊松比、杨氏模量等力学参数，建立了动静态弹性参数转换关系，结合gohfer三维模拟软件，校正动态PR、YME值。
利用动静态弹性参数转换关系计算地应力剖面，对比校正前后的应力剖面，可以发现，校正后软件计算的地层应力值较小，用现场实施的闭合压力进行验证，矫正后的应力更接近现场实际情况。另外校正后隔层和储层的应力差值变小，采用软件分别模拟了校正前、后的裂缝扩展，可以看出校正后裂缝延伸有着更多的沟通面积，使模拟更符合地层实际情况。
2 分层优化方法的建立
分层优化方法的建立，以垂向应力精细描述为基础，综合考虑跨度、隔层性质、层间差异和经济施工排量，优化确定合理的分层数，实现均衡改造。
2.1 合理分层实现均衡改造
大跨度多层油藏压裂怎么分层是开展压裂优化的首要问题。笼统压裂改造不均衡，影响产能；细分油层更充分的改造储层，但过多的分层只是提高了施工工艺的负复杂性和改造成本，而产量增加有限。因此在目前油价情况下，综合考虑经济性及产出比，优选分三层压裂即可满足改造要求。因此，提出了合理分层实现均衡改造的理念。
2.2 确定分层技术界限
通过对该区块18口井的模拟优化，建立了隔层应力、隔层厚度与缝高的关系，确定该区块分层的技术界限。利用压裂软件模拟缝高与隔层应力及隔层厚度的关系，可以看出，隔层厚度6m、应力差5MPa，为缝高剧烈变化点。当应力差大于5MPa且厚度大于6m时，缝高较小，缝高控制在泥砂界面以内；而当应力差小于5MPa且厚度小于6m时，缝高逐渐失控，突破砂泥界面，因此将隔层应力差5MPa及隔层厚度6m，作为有效分隔，或当隔层厚度大于6m时，应力差值可适当降低也可作为有效遮挡。另外在没有有效隔层情况下，单层压裂改造的最大跨度50m左右，因此对于50m跨度内，物性差异不大的小层，可采取多层合压的方式，合压后隔层缝长相当，即实现了一次多层动用，又節约了经济成本。
3 分层压裂方式优选及工具优化
3.1 工具优选
目前可采用的分层技术主要有机械封隔器分层、桥塞分层、连续油管拖动封隔器分层以及投球、限流、暂堵分层等四类。综合考虑，机械分层是施工操作简单、经济的一种压裂方式，也可与投球、限流组合使用。而桥塞分层和连续油管拖动封隔器分层施工相对复杂且费用较高，可在机械分层方式无法满足的情况下选择。
3.2 优化分层管柱，提高管柱可靠性
区块油藏埋藏深（3600-3900m），温度高（140-155℃），对分层工具可靠性、耐温性要求高。通过对管柱材料的优选及结构的优化，进一步提高管柱极限性能，满足高温高压，大砂量压裂的需要。对于封隔器，优选耐高温氢化丁腈橡胶，并采用带肩部保护的双胶筒密封结构，可满足耐温150℃，耐压70MPa的需求；在套喷砂器，采用变径部位防冲蚀结构，增加喷砂口耐磨护套，可达到单段最大加砂90m3，施工排量5.5m3/min，通过对管柱结构的改进，管柱的耐温、耐压及耐冲蚀性能均满足区块要求。
4 结论与认识
①通过理论分析、计算，结合油藏特点、室内实验和现场施工情况，研究形成了分层压裂工艺选择标准，制定了分层压裂的技术政策，指导大跨度井的分层压裂实施；
②对分层压裂工具进行了优化，更适用于深层、高温井，满足了现场分三层压裂施工的需求，保证了施工成功及压后工具顺利起出；
③分层压裂技术特别适用于油层多、跨度大、厚度大的储层，合理分层能实现纵向上有效均衡改造，大大提高改造效果和经济效益，是实现这类油藏有效开发的关键技术，具有较好的推广应用前景；
作者简介：
卢娜娜，女，工程师，2008年毕业于中国石油大学（华东），现从事压裂酸化相关的科研及现场技术服务工作。
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