张超
中石化胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东东营257000
摘要：济阳坳陷页岩油储量丰富，是胜利油气资源接替的重要阵地。其储层具有埋藏深，物性差，泥质含量高，塑性较强，原油粘度大的特点，前期压裂后存在产量递减快，单井产能低的问题。本文针对页岩油的压裂改造难点，借鉴国外先进经验，在开展“地质-工程”双甜点可压性评价的基础上，以水平井密切割分段分簇均衡压裂技术为核心，通过裂缝和施工参数优化，配套研发高效防膨剂、全悬浮压裂液等新型压裂材料，形成以“体积缝”和“高导缝”有机结合为基础的胜利页岩油水平井密切割及多尺度组合缝网压裂工艺技术。义页平1井的现场试验表明，压裂改造后裂缝复杂程度高，改造体积大，增油效果好，为下步胜利页岩油的勘探开发打下了坚实的基础。
关键词：页岩油 压裂甜点 水平井密切割 组合缝网 压裂材料
一、前言
济阳坳陷页岩油资源丰富，目前已在40口探井获工业油气流，勘探开发潜力巨大，是胜利可持续发展的重要战略资源。其纵向上主要分布在沙三下、沙四上段，平面上主要分布在沾化凹陷和东营凹陷，具有储层埋藏深、物性差、泥质含量高、塑性较强和原油粘度大等特点。
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“十二五”以来，为了突破胜利油田页岩油压裂改造增产技术瓶颈，持续开展技术攻关研究。2012-2016年间，胜利油田开展了页岩油气勘探及评价，通过技术引进及自主研究，实施了4井次的现场应用，分别采用套管固井泵送桥塞-射孔联作分段压裂技术、裸眼完井多级分段压裂技术及二级组合缝网压裂技术，取得了一定的增产效果。
为进一步提高页岩油勘探效果，落实储量，2019年开展页岩油水平井压裂技术研究，但目前胜利页岩油水平井分段分簇依据不足，且受储层非均质性和射孔等因素的影响，每簇裂缝改造程度差异大，无法实现均衡改造；此外，同地质条件下改造体积与主裂缝长度合理优化存在一定盲目性，如何进一步增加裂缝的复杂程度，需要继续加强研究。
通过对比分析国外页岩和胜利页岩的特点，胜利页岩在沉积类型、矿物成份、力学特征等方面与国外存在着巨大的差异，因此不能完全照搬国外技术。在现有压裂技术的基础上，通过分析评价“地质-工程”双甜点，进行了水平井密切割分段分簇及施工参数的优化，同时配套研发高效防膨剂、全悬浮压裂液等新型压裂材料，初步形成了页岩油水平井密切割及多尺度组合缝网压裂工艺技术，并在义页平1井进行了现场试验，为下一步胜利页岩油水平井压裂改造提供了技术储备。
二、页岩油甜点可压性评价研究
综合北美和国内页岩油开发进展表明，已有评价方法对页岩储层储集空间等赋存特征参数等因素尚考虑不足。因此，从页岩储层特殊的含油性角度考虑，选取孔隙度与TOC或饱和度作为关键参数，建立地质可压性评价因子。随后，将基质可压性因子与缝网可压性因子整合成为与地质可压性因子相对应的工程可压性因子：
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分级指标：I类分级指标表示地质工程情况皆佳，可压性最好；II类分级指标表示地质情况较好，工程情况稍差，可压性次之；III类分级指标表示表示地质情况稍差，工程情况较好，可压性较II类次之；IV分级指标表示地质工程情况皆差，可压性最差。
三、页岩油水平井压裂技术优化
胜利页岩油储层普遍具有水平应力差异大、灰质含量高，脆性一般的特点，难以形成网状复杂裂缝，导致储层改造体积有限。为了构建波及范围大、渗流能力强的地下复杂人工裂缝网络，增大改造体积，需要对压裂工艺进行优化。
在油藏地质研究的基础上，运用可压性评价方法，优选出地质-工程双甜点储层，作为压裂甜点分段分簇的核心依据，结合工艺参数优化，确定单段裂缝控制带宽在30-40m，单簇裂缝控制的带宽在15m左右；同时针对储层改造难点调整工艺思路，实现酸蚀工艺+体积压裂工艺+高导流通道压裂工艺的有机结合，最终形成页岩油水平井“酸蚀裂缝+微裂缝+分支缝+高导流主缝”的密切割及多尺度组合缝网压裂工艺技术，实现全井段改造体积最大化。
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1. 酸性液体造酸蚀裂缝：针对储层灰质含量高且部分天然裂缝被白云质充填或半充填的特点，通过酸性液体酸蚀提高微裂缝或剪切缝的导流能力。
2. 体积压裂造分支缝：针对不同的水平应力差异，采用不同的体积压裂工艺：当应力差≤7MPa时，采用大排量、低粘液多级交替注入压裂工艺；当应力差＞7MPa时，采用裂缝内暂堵多缝压裂工艺。
3. 高导流通道造主缝：针对支撑剂嵌入导致导流能力降低问题，形成以支撑剂脉冲注入和支撑剂成团为主导的高导流通道压裂工艺，提高主缝的导流能力。
四、新型压裂材料研发
针对页岩大规模体积压裂改造技术需求，同时结合页岩泥质含量高，加砂难度大等问题，研发了高效防膨剂、全悬浮压裂液等压裂材料体系。
1.高效防膨剂：要求对页岩伤害小；阳离子基团，分子粒径小；能通过静电力和氢键相结合的方式与粘土表面结合。针对泥页岩水敏性矿物含量高，研发了双季铵盐低分子防膨剂，岩心实验表明，浓度0.5%双季铵盐防膨率92.8%、缩膨率高于46.1%。具有良好的防膨性和缩膨性。
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2.全悬浮压裂液：研发了水溶性高分子增稠剂及水溶性星形交联剂。该体系通过在线实时调整粘度，可实现滑溜水、线性胶、胶液一剂多用功能；体系携砂能力强，20天未发生明显沉降。多功能强悬浮清洁压裂液体系成本可降低30%，社会效益和经济效益明显。
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五、现场应用及实施效果
2019年12月，济阳坳陷页岩油水平井义页平1井开展现场压裂试验，采用水平井密切割及多尺度组合缝网压裂工艺技术，共分21段施工，累计用液43545m3，累计加砂2836.8m3，施工排量12-16m3/min，平均加砂强度2.9m3/m，总改造体积740.4万m3，实现设计要求。压后放喷，最高日液93t/d，整体实施效果良好。
六、结论
1.借鉴国外页岩油储层评价标准，建立胜利页岩油“地质-工程”双甜点可压性评价方法；
2.根据济阳坳陷页岩油储层特点，形成了“酸蚀裂缝+微裂缝+分支缝+高导流主缝”的胜利页岩油水平井密切割及多尺度组合缝网压裂工艺技术；
3.配套研发了高效防膨剂、全悬浮压裂液等新型压裂材料，提高了压裂工艺的针对性；
4.在义页平1井进行了现场压裂试验，圆满达到设计要求，增油效果显著，为下一步深化胜利页岩油储层压裂改造技术研究奠定了基础。