胡志成 郭国强 陈长河
中原油田分公司油气勘探管理部 河南濮阳 457001
摘要：目前大规模压裂虽取得了较好的效果，但施工规模大，施工平均单井成本高，单井产量与高效勘探不匹配。在方案设计和项目管理中，以问题、目标、结果为导向，聚焦关键环节，全流程贯通地质、工程一体化思路，地质与工程密切融合，通过对已有资料的综合分析，调研其他油田致密油、页岩油压裂成功经验，开展压裂思路、技术对策和工艺等方面的研究，最终为工程避风险、提效率、降成本提供指导。
关键词：地质工程一体化 页岩油 方案优化
引言
本文以东濮凹陷户部寨油田卫X井压裂方案优化为例，应用地质工程一体化理念，以储层物性分布为基础，优选裂缝参数，根据地层压力分布、井筒条件等，优选施工参数与工艺措施，提高压裂设计针对性。通过地质工程一体化理论研究，形成技术体系适用、规模适度的方案，解决致页岩油施工规模与储层适应性难题，降低施工成本，实现储层经济有效动用。
1、基本情况
1.1 卫X井地质工程概况
卫X井构造上位于东濮凹陷中央隆起带北部户部寨构造东翼，钻探目的层位沙四上，钻探目的是为沙四上亚段致密油勘探研究提供资料。完钻井深4037m，最大井斜7.82°，三开井身结构，油层套管为139.7mm，改造目标层段的固井质量整体评价为好和中等。
1.2储层特征
储层沉积特征。区域上砂体成因属于三角洲前缘滑塌型重力流沉积，在平面上呈团块状展布，属于隐蔽岩性油气藏。实验测试结果显示，目的层孔隙度分布为2.7-6.4%，渗透率0.077-0.722mD，属于低孔低渗储层，碳酸盐含量较高，最高达到35.8%。
岩石力学特征。选取卫X井13块全直径岩心开展岩石力学实验，单轴抗压强度测试结果表明，在轴向载荷达到峰值强度后，呈现出较强的脆性特征，岩石破坏主要形成剪切缝和复杂劈裂缝。
地应力特征。根据卫X井3800-3900m井壁垮塌方向，推断沙四上目标层最小水平主应力方向为北西-南东，方位120°~130°。
地层倾角。地层走向北北东-南南西（方位25°-205°），倾向南东东（方位115°），倾角主要在22-30°之间，主频28°。
地层温压与流体性质。估算目的段压力系数为1.51，地层温度为129~134℃，原始地层压力为63.19MPa。
通过研究分析邻井施工情况，对区域储层特征进行综合评价。有利条件是沙四上亚段从上到下含油层段多，适合多段压裂；储层段纹层发育，具备体积压裂形成网状缝的潜力。
2、地质工程一体化压裂工艺设计优化
2.1 压裂难点
（1）储层厚度大、层数多、物性差，低孔低渗、含油饱和度中等。
（2）改造目的层段岩性以含泥质的粉砂岩为主，泥岩隔层发育，有明显的砂泥界面，影响裂缝缝高纵向展布。
（3）泥质粉砂岩粘土矿物含量均值9.3%，石英含量43.6%，层状泥岩粘土含量均值40.6%，石英含量14.5%，储层段泥质含量高，压裂过程中要重点考虑并优化压裂液的防膨性能。
（4）天然裂缝欠发育，地球物理资料解释改造目标段可能存在少量微裂缝。
（5）储层岩石力学强度高，裂缝起裂、扩展延伸阻力大。
（6）含油砂岩段水平应力差接近或超过10MPa，形成复杂缝难度大。
（7）储层埋藏深（大于3800m），施工压力高；储层温度高（129~134℃）。
2.2 压裂设计思路
针对卫X井目的层段砂泥岩段压裂改造的难点问题进行了压裂改造技术对策分析，结合国内外致密油压裂工艺调研，形成压裂设计的总体思路如下：
（1）综合考虑储层岩性、孔渗条件、含油气性、地应力和岩石力学特征，优选储层改造甜点，细分裂缝间距，优化段簇设计，达到充分有效改造储层段的目的；
（2）结合井筒条件，考虑压裂措施的经济性和压后效果，压裂工艺采用光套管投球暂堵转向分层压裂，增大施工排量同时降低施工压力，实现纵向储层段的全覆盖，缩短施工工期，降低施工成本；
（3）采用“大排量大液量大砂量+变粘压裂液+多粒径组合支撑剂+连续加砂”泵注程序方案设计，优化滑溜水用量，增加缝内净压力，增加裂缝体积，实现开启裂缝的有效支撑，提高主缝导流能力；
2.3 压裂设计技术对策
压裂液优选。依据储层特征和压裂液性能，设计前置酸解除近井污染，采用前置冻胶造主缝，大规模大排量滑溜水增大储层改造体积，后期采用高粘冻胶连续携砂加强主缝支撑，增加主缝导流能力。
支撑剂优选。基于地应力测试软件计算目标井段最小主应力平均64.97MPa，采用高强度陶粒作为支撑剂。前置液采用70/140目石英砂打磨射孔孔眼及近井裂缝迂曲摩阻、支撑微缝，后期采用40/70目陶粒和30/50目陶粒组合支撑剂支撑次级裂缝和压裂主缝。
压裂射孔方案优化。根据储层物性、地应力、岩性、固井质量等因素，结合施工安排，进行了射孔位置的综合分析，综合地应力、岩石力学、储层物性，设计为多簇射孔方案。
液量与排量优化。依据不同施工总液量与裂缝缝长的关系，基于充分彻底改造储层的思路，在现有的射孔参数条件下，优化施工液量为1600-1700m3、排量为10-12m3/min。按照4簇射孔的地应力大小以及优先进液顺序，采用投暂堵球封堵分压工艺进行改造。
2.4 压裂施工软件模拟裂缝参数及结果
数值模拟表明，暂堵前射孔簇率先起裂、扩展，下部1簇扩展受到抑制。暂堵后第二级压裂时，各簇裂缝得到充分扩展，压后裂缝全长162.7m，缝高61.95 m。
3、地质工程一体化的设计优化认识
（1）目前页岩油压裂规模普遍较大，造成了资源的浪费，低油价下压裂增产改造思路要由以往产能最大化向效益最大化转变，根据最大投入产出比进行施工规模设计。
（2）进行油藏压裂一体化建模，取得地质及力学资料，进行全缝长模拟，同时结合变导流产量预测，才能够得到最准确的产量。
（3）充分借鉴成功页岩油压裂方案设计经验，确定最优投入产出比，风险评估满足安全需求，能够保证现场施工方案顺利进行。
4、结束语
地质工程一体化本质上是一种技术管理模式，其核心是实现地质、工程跨学科、跨部门多元协作，实现快速高效科学决策与实施。成功的地质工程一体化项目，往往具备一支多学科扁平化、高效一体化的团队，具有现场作业协同化运作机制和地质工程一体化工作平台，从而降低工程风险、提高工作效率，增加经济效益。
油气资源劣质化和油气勘探对象复杂化趋势日益明显，油气勘探开发工程作业难度日益增大，叠加油价持续低迷，效益勘探开发挑战更为突出，通过地质工程一体化，将有望探索出一条提高油气勘探开发效果、有效降低工程作业成本的新路。