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[摘要] 在对侏罗系延安组储层的详细分析对比研究的基础上，结合控缝压裂工艺技术特点，制定出适合侏罗系延安组油水分异明显，边底水比较活跃的储层的增产措施：控缝压裂技术。并对该技术的控缝机理、施工工序等进行了详细介绍。旨在探索一种提高侏罗系延安组单井产量的有效措施，为油田的持续发展提供良好的技术支撑。
[关键词] 侏罗系延安组 储层特征 控缝压裂 作用机理 方案制定 施工程序
储层在压裂改造过程中，如何控制裂缝高度的增长，是一个比较棘手的问题。垂直裂缝高度的向上或向下延伸，都会影响压裂液效率和裂缝效率，进而影响裂缝的导流能力和压裂效果，甚至会导致压后完全无效，或压开水层，引起油井含水暴增。因此，控制裂缝高度是优化压裂设计和保证施工成功的关键。
控缝压裂起源于美国，时间在七十年代中期，该工艺技术在九十年代初已完全成熟，现已发展到上下裂缝同时控制。全国各大油田在九十年代末陆续开展该项工艺技术研究，永宁油田对该技术的引进和使用比较晚，从2006年开始控缝研究、试验，最终决定优化施工参数，引进先进的合成改性压裂液和加转向剂控缝技术。针对延安组底水活跃、油水分异明显等特点，对侏罗系延安组部分低产及关闭井进行了控缝压裂改造，并取得了良好的效果。
1.侏罗系延安组储层特征
1.1油藏特征
延长油田侏罗系延安组油藏在平面上呈零星状分布，纵向上油层含油性变化大、砂体横向连通性差，油、水层区别明显，边底水活跃，油藏普遍呈底水油帽特征。油气聚集的主要控制因素是储层岩性和物性，还明显受压实构造控制，属双重因素控制的构造—岩性油藏。
1.2储层岩性特征
侏罗系延安组储层岩性主要为粗—中粒，中—细粒长石石英砂岩。扫描电镜铸体薄片，X衍射分析，粘土矿物以高岭石、伊利石以及绿泥石为主，少量伊蒙混层，高岭石相对含量49-54%，伊利石21-27%，绿泥石9-12%，伊蒙混层13-15%。储层物性好，平均孔隙度16%左右，平均渗透率一般>35×10-3µm2，属于低渗透-高渗透储层范畴。大多数油井只要经过深穿透127弹负压射孔后，即可获得较高产量，但仍有部分井必须经过压裂改造，才能获得好的产能。
1.3油层电性特征
图1YJ83井测井组合成果示意图
微电位曲线与微梯度曲线显示为均匀、平滑无锯齿状跳动，呈正差异且差值较大。声波时差曲线较平直且值相对较高，一般>260µs/m。井径曲线多表现为稍有缩径现象。自然电位曲线呈箱状负异常，偏负向幅度大，油层自然电位值往往比油层附近厚层泥岩的自然电位值偏负40-60mv；水层的自然电位曲线偏负向幅度比油层部位偏负向幅度略大，其原因是水中的离子迁移率较大所致。自然伽玛曲线圆滑或略有微锯齿状且呈低值，与自然电位曲线形态相似或重叠。视电阻率曲线反映的视电阻率值为高值且比水层的视电阻率值要高出2倍（图1）。
2.控缝压裂工艺技术
2.1作用机理
2.1.1控缝剂的转向机理
根据储层特性，在水力劈开垂向裂缝的上下尖端制造人工遮挡层，其遮层是利用尺寸较大控缝剂颗粒的桥架作用，首先形成初始人工隔板，进而较小尺寸的微粒依次叠加补充其微孔隙，最终形成较为理想的阻流遮压人工遮挡层，阻止高压流体向垂向裂缝尖端传递压力，迫使高压流体转向径向方向流动造缝，从而达到控制垂向裂缝上下延伸目的。
2.1.2垂直裂缝高度人工控制机理
垂直高度遏制机理的三要素：地层应力差、岩石物质特性和裂缝上下末梢阻抗值。垂直裂缝的垂向增幅是受上下隔层与油层应力差及上下隔层的物质特性，施工参数（如排量、压裂液粘度、加砂浓度）等因素制约的。当裂缝向上或向下延伸，压力超过隔层与油层应力差及冲破盖层所能承受的限度时，裂缝就有可能窜入非目的层引起不良效果。由于地下物质特性、地层应力差及裂缝韧度的不同，而使垂直裂缝高度不同程度地受到遏制。限制裂缝垂向增长的实质性机理是流体进入狭窄的上下裂缝末梢时受到的阻抗。
2.1.3垂向增长原理
在造开一定的缝后，填充上浮剂或下沉剂，只要这些转向剂能集中到裂缝上下狭窄的末梢处，就能生成一定的阻抗值。这是人工控制裂缝垂向增长的基本原理。
2.1.4下沉剂控水增油机理
裂缝中的下沉剂下沉到裂缝末梢后，不仅起到了增加裂缝末梢阻抗的作用，还限制了水的流动速度，相对地增加了油的流动速度，因此还起到了控水增油的目的。
2.2适应地层条件
①薄层：一般小于5m的改造层（尽管上下隔层应力较大，但仍应考虑缝高控制）；
②薄层且上下隔层应力较弱的地层；
③改造层上下存在水层的地层；
④改造层上部存在气顶（帽）的地层；
⑤改造层上下部应力对比相近的地层；
2.3选井原则
①主要适用适应自然产能低且底水活跃的侏罗系延安组的延8、延10、及三叠系延长组的长2底水油层。
②有顶水的油层或上部存在气顶（帽）的地层；
③油层段物性相对较好且有一定产量。
④在油水过度带第一次压裂不彻底或失败的油井。
2.4压裂施工方案制定
①选择低伤害压裂液具有破胶彻底，防止粘土膨胀，减少压裂液对油层的伤害，提高压裂效果的作用。
②转向剂以下沉剂为主，用量要以控制出水为准，同时要考虑射段长度和施工规模。
③施工排量要满足压裂施工要求。
④压后3-5小时后放喷，要严格控制排液速度，杜绝强抽强排。
2.5转向剂的选择
2.5.1上浮转向剂密度应小于压裂液密度，密度在0.6～0.7g/cm3之间，粒度为300目的玻璃微珠；
2.5.2下沉转向剂密度要大于压裂液密度，密度应大于1.67g/cm3，粒度为100目的复合石英硅粉。
2.6控缝压裂施工程序
第一步用活性水替井筒，即打前垫液，以灌满井筒为宜（图2）。
图2施工管柱示意图
第二步加转向剂，用前置液压开地层后加转向剂（加转向剂用活性水或原胶携带），并顶入地层（图3），待转向剂加完后，停泵20-50分钟，使转向剂上浮或下沉。
图3施工管柱示意图
第三步二次开泵后进行常规加砂压裂，直至压裂作业完成（图4）。
图4施工管柱示意图
第四步压后投产：
①压后关井3-5小时，然后用闸门控制放喷。
②等压力为零后，卸下压裂井口。
③提出压裂管柱，尽量减少作业时间，及时排液,要求48小时内必须排液，但不能用抽汲车强抽。
④下采油管柱
A、管组：堵头+沉砂管1根+眼管+尾管1根+φ44mm抽油泵+D73mm油管至井口。
B、杆组：柱塞+拉杆+3/4″×m+7/8″× m+光杆。
2.7 施工作业要求
1、所有施工作业工序必须严格执行设计要求。
2、压裂井口必须上紧并加固。
3、入井油管必须逐根检查，并用通径规通过。
4、压裂用水必须清洁，压裂液加胍胶时缓慢均匀，避免成团块。
2.8效果分析
针对延安组底水活跃、油水分异明显等特点，我厂使用了控水压裂技术。通过在18井次的应用，施工成功率达87%,全年共增产原油3016吨。尤以SH14-1井和双692-3增油效果明显。
SH14-1井开采层位延8,2006年3月13日用127弹射孔后投产，投产后因油水不出而长期停产。2007年6月24日对该井进行了控缝压裂，用下沉剂1200Kg，加0.5-0.8mm石英砂1.5m3，施工排量0.8-1.0方/min，加完下沉剂后停泵30分钟，破裂压力量23.6Mpa。压后初周月平均日产液16m3，初日产油5.44吨，含水60%，增油效果明显（图5）。
图5SH14-1井措施前后采油曲线图
双692-3井开采层位延10，射孔段991.5m-993m。2005年10月27日射孔后投产，初期日产液2方/天,不含水，后降至0.5方/天,含水20%。2007年10月6日对该井进行了控缝压裂，用下沉剂1400Kg，加0.5-0.8mm石英砂1.5m3，施工排量0.8-1.0方/min，加完下沉剂后停泵28分钟，破裂压力量24.3Mpa。压后初周月平均日产油14.8吨，含水20%，日净增纯油14.46吨,控水增油效果明显（图6）。
图6双692-3井措施前后日产油量曲线图
认识及建议
①通过现场的实际验证，控缝压裂对油水分异明显，边底水比较活跃的侏罗系延安组来说不失为一种较好的改造措施，只要选层合理，施工方法得当，定会产生良好的效果。
②由于控缝压裂对措施井的地层因原始状态改变而易造成伤害，故建议选用优质的压裂液和好的转向剂。
③对不含水或含水底的侏罗系油层控缝压裂除不能增产外，有时还会有减产，这是因为转向剂，不但没有增大泻油通道，反而会堵塞储层中原有吼喉，故此类井一定要慎用。
④控缝压裂技术现场施工工艺简单，施工成本低，经济利益好。通过本文阐述，希望对全国同类油田具有示范、引导作用。
参考文献
[1]郭大立，等，控制裂缝高度压裂工艺技术实验研究及现场应用，石石油油学报，2002，（3）.
[2]吴增智，等，安塞油田压裂改造工艺技术，低渗透油气田，1997，（4）.
[3]陈小新，等，浮式转向剂控制裂缝高度工艺技术，油气田工程，2000，（4）.
[4]边天宏，等，陕北志靖安油田射孔选层及射孔工艺，西北大学学报。2004（2）.
作者简介：
何冬爱（1972－），女，陕西省延安市人，延长油田股份有限公司工程师，从事石油勘探开发研。
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[关键词] 侏罗系延安组 储层特征 控缝压裂 作用机理 方案制定 施工程序
储层在压裂改造过程中，如何控制裂缝高度的增长，是一个比较棘手的问题。垂直裂缝高度的向上或向下延伸，都会影响压裂液效率和裂缝效率，进而影响裂缝的导流能力和压裂效果，甚至会导致压后完全无效，或压开水层，引起油井含水暴增。因此，控制裂缝高度是优化压裂设计和保证施工成功的关键。
控缝压裂起源于美国，时间在七十年代中期，该工艺技术在九十年代初已完全成熟，现已发展到上下裂缝同时控制。全国各大油田在九十年代末陆续开展该项工艺技术研究，永宁油田对该技术的引进和使用比较晚，从2006年开始控缝研究、试验，最终决定优化施工参数，引进先进的合成改性压裂液和加转向剂控缝技术。针对延安组底水活跃、油水分异明显等特点，对侏罗系延安组部分低产及关闭井进行了控缝压裂改造，并取得了良好的效果。
1.侏罗系延安组储层特征
1.1油藏特征
延长油田侏罗系延安组油藏在平面上呈零星状分布，纵向上油层含油性变化大、砂体横向连通性差，油、水层区别明显，边底水活跃，油藏普遍呈底水油帽特征。油气聚集的主要控制因素是储层岩性和物性，还明显受压实构造控制，属双重因素控制的构造—岩性油藏。
1.2储层岩性特征
侏罗系延安组储层岩性主要为粗—中粒，中—细粒长石石英砂岩。扫描电镜铸体薄片，X衍射分析，粘土矿物以高岭石、伊利石以及绿泥石为主，少量伊蒙混层，高岭石相对含量49-54%，伊利石21-27%，绿泥石9-12%，伊蒙混层13-15%。储层物性好，平均孔隙度16%左右，平均渗透率一般>35×10-3µm2，属于低渗透-高渗透储层范畴。大多数油井只要经过深穿透127弹负压射孔后，即可获得较高产量，但仍有部分井必须经过压裂改造，才能获得好的产能。
1.3油层电性特征
图1YJ83井测井组合成果示意图
微电位曲线与微梯度曲线显示为均匀、平滑无锯齿状跳动，呈正差异且差值较大。声波时差曲线较平直且值相对较高，一般>260µs/m。井径曲线多表现为稍有缩径现象。自然电位曲线呈箱状负异常，偏负向幅度大，油层自然电位值往往比油层附近厚层泥岩的自然电位值偏负40-60mv；水层的自然电位曲线偏负向幅度比油层部位偏负向幅度略大，其原因是水中的离子迁移率较大所致。自然伽玛曲线圆滑或略有微锯齿状且呈低值，与自然电位曲线形态相似或重叠。视电阻率曲线反映的视电阻率值为高值且比水层的视电阻率值要高出2倍（图1）。
2.控缝压裂工艺技术
2.1作用机理
2.1.1控缝剂的转向机理
根据储层特性，在水力劈开垂向裂缝的上下尖端制造人工遮挡层，其遮层是利用尺寸较大控缝剂颗粒的桥架作用，首先形成初始人工隔板，进而较小尺寸的微粒依次叠加补充其微孔隙，最终形成较为理想的阻流遮压人工遮挡层，阻止高压流体向垂向裂缝尖端传递压力，迫使高压流体转向径向方向流动造缝，从而达到控制垂向裂缝上下延伸目的。
2.1.2垂直裂缝高度人工控制机理
垂直高度遏制机理的三要素：地层应力差、岩石物质特性和裂缝上下末梢阻抗值。垂直裂缝的垂向增幅是受上下隔层与油层应力差及上下隔层的物质特性，施工参数（如排量、压裂液粘度、加砂浓度）等因素制约的。当裂缝向上或向下延伸，压力超过隔层与油层应力差及冲破盖层所能承受的限度时，裂缝就有可能窜入非目的层引起不良效果。由于地下物质特性、地层应力差及裂缝韧度的不同，而使垂直裂缝高度不同程度地受到遏制。限制裂缝垂向增长的实质性机理是流体进入狭窄的上下裂缝末梢时受到的阻抗。
2.1.3垂向增长原理
在造开一定的缝后，填充上浮剂或下沉剂，只要这些转向剂能集中到裂缝上下狭窄的末梢处，就能生成一定的阻抗值。这是人工控制裂缝垂向增长的基本原理。
2.1.4下沉剂控水增油机理
裂缝中的下沉剂下沉到裂缝末梢后，不仅起到了增加裂缝末梢阻抗的作用，还限制了水的流动速度，相对地增加了油的流动速度，因此还起到了控水增油的目的。
2.2适应地层条件
①薄层：一般小于5m的改造层（尽管上下隔层应力较大，但仍应考虑缝高控制）；
②薄层且上下隔层应力较弱的地层；
③改造层上下存在水层的地层；
④改造层上部存在气顶（帽）的地层；
⑤改造层上下部应力对比相近的地层；
2.3选井原则
①主要适用适应自然产能低且底水活跃的侏罗系延安组的延8、延10、及三叠系延长组的长2底水油层。
②有顶水的油层或上部存在气顶（帽）的地层；
③油层段物性相对较好且有一定产量。
④在油水过度带第一次压裂不彻底或失败的油井。
2.4压裂施工方案制定
①选择低伤害压裂液具有破胶彻底，防止粘土膨胀，减少压裂液对油层的伤害，提高压裂效果的作用。
②转向剂以下沉剂为主，用量要以控制出水为准，同时要考虑射段长度和施工规模。
③施工排量要满足压裂施工要求。
④压后3-5小时后放喷，要严格控制排液速度，杜绝强抽强排。
2.5转向剂的选择
2.5.1上浮转向剂密度应小于压裂液密度，密度在0.6～0.7g/cm3之间，粒度为300目的玻璃微珠；
2.5.2下沉转向剂密度要大于压裂液密度，密度应大于1.67g/cm3，粒度为100目的复合石英硅粉。
2.6控缝压裂施工程序
第一步用活性水替井筒，即打前垫液，以灌满井筒为宜（图2）。
图2施工管柱示意图
第二步加转向剂，用前置液压开地层后加转向剂（加转向剂用活性水或原胶携带），并顶入地层（图3），待转向剂加完后，停泵20-50分钟，使转向剂上浮或下沉。
图3施工管柱示意图
第三步二次开泵后进行常规加砂压裂，直至压裂作业完成（图4）。
图4施工管柱示意图
第四步压后投产：
①压后关井3-5小时，然后用闸门控制放喷。
②等压力为零后，卸下压裂井口。
③提出压裂管柱，尽量减少作业时间，及时排液,要求48小时内必须排液，但不能用抽汲车强抽。
④下采油管柱
A、管组：堵头+沉砂管1根+眼管+尾管1根+φ44mm抽油泵+D73mm油管至井口。
B、杆组：柱塞+拉杆+3/4″×m+7/8″× m+光杆。
2.7 施工作业要求
1、所有施工作业工序必须严格执行设计要求。
2、压裂井口必须上紧并加固。
3、入井油管必须逐根检查，并用通径规通过。
4、压裂用水必须清洁，压裂液加胍胶时缓慢均匀，避免成团块。
2.8效果分析
针对延安组底水活跃、油水分异明显等特点，我厂使用了控水压裂技术。通过在18井次的应用，施工成功率达87%,全年共增产原油3016吨。尤以SH14-1井和双692-3增油效果明显。
SH14-1井开采层位延8,2006年3月13日用127弹射孔后投产，投产后因油水不出而长期停产。2007年6月24日对该井进行了控缝压裂，用下沉剂1200Kg，加0.5-0.8mm石英砂1.5m3，施工排量0.8-1.0方/min，加完下沉剂后停泵30分钟，破裂压力量23.6Mpa。压后初周月平均日产液16m3，初日产油5.44吨，含水60%，增油效果明显（图5）。
图5SH14-1井措施前后采油曲线图
双692-3井开采层位延10，射孔段991.5m-993m。2005年10月27日射孔后投产，初期日产液2方/天,不含水，后降至0.5方/天,含水20%。2007年10月6日对该井进行了控缝压裂，用下沉剂1400Kg，加0.5-0.8mm石英砂1.5m3，施工排量0.8-1.0方/min，加完下沉剂后停泵28分钟，破裂压力量24.3Mpa。压后初周月平均日产油14.8吨，含水20%，日净增纯油14.46吨,控水增油效果明显（图6）。
图6双692-3井措施前后日产油量曲线图
认识及建议
①通过现场的实际验证，控缝压裂对油水分异明显，边底水比较活跃的侏罗系延安组来说不失为一种较好的改造措施，只要选层合理，施工方法得当，定会产生良好的效果。
②由于控缝压裂对措施井的地层因原始状态改变而易造成伤害，故建议选用优质的压裂液和好的转向剂。
③对不含水或含水底的侏罗系油层控缝压裂除不能增产外，有时还会有减产，这是因为转向剂，不但没有增大泻油通道，反而会堵塞储层中原有吼喉，故此类井一定要慎用。
④控缝压裂技术现场施工工艺简单，施工成本低，经济利益好。通过本文阐述，希望对全国同类油田具有示范、引导作用。
参考文献
[1]郭大立，等，控制裂缝高度压裂工艺技术实验研究及现场应用，石石油油学报，2002，（3）.
[2]吴增智，等，安塞油田压裂改造工艺技术，低渗透油气田，1997，（4）.
[3]陈小新，等，浮式转向剂控制裂缝高度工艺技术，油气田工程，2000，（4）.
[4]边天宏，等，陕北志靖安油田射孔选层及射孔工艺，西北大学学报。2004（2）.
作者简介：
何冬爱（1972－），女，陕西省延安市人，延长油田股份有限公司工程师，从事石油勘探开发研。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”