大规模压裂技术在特低渗透油藏开发中的应用

为了实现特低渗透油藏"难采、难注"储量的有效动用,探索提高采收率的新方法和新技术,在某油田特低渗透储层开展了大规模压裂技术试验。优选有效厚度大、单井储量控制大、初期产量较高、产量递减快的6口井,采用"隔井错层压裂"方式构建压裂矩形井网。通过提高压裂液量和压裂加砂量,增大压裂波及体积,改善储层渗流条件。试验表明"定向、定量造长缝"的大规模压裂技术能够有效改善储层渗流条件,全面实现各小层动用,获得较高的初期产能。同时,合理有效注水能够保障大规模压裂后油井持续高产稳产。     

水平井压裂技术现状与展望

水平井具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高、避开障碍物和环境恶劣地带等优点,在石油工业的科研和实践中成了人们关注的焦点.对于钻遇在低渗透油气藏的水平井,由于渗透率低、渗流阻力大、连通性差,产量达不到经济开发要求,必然要面临增产改造的问题.水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同.为此阐述了国内外水平井技术发展概况、水平井压裂设计、水平井分段压裂工艺、水平井压裂存在的主要问题及水平井压裂技术发展趋势,为同类油藏的改造提供了参考.     

大牛地气田盒1气藏水平井开发工程技术与实践

针对大牛地盒1气藏水平井钻井周期较长、单井产量低且不能长期稳产的工程技术难点,开展了水平井钻采工程技术研究。对已钻水平井井身结构、钻井液、压裂施工参数及工艺和排水采气工艺进行分析发现,井身结构、压裂施工参数和泡沫性能是制约开发的主要因素,针对性地对φ152.4 mm井眼、多级管外封隔器分段压裂和泡排试验进行了研究,形成了以φ152.4 mm井眼三开井身结构、复合钻井和防塌钻井液为主的优快钻井技术,钻井周期缩短7.79%;建立了适合盒1气藏储层特征的水平井压裂工艺技术,施工成功率98.5%,压后平均单井无阻流量是直井的4.9倍;建立了临界携液模型,试验了速度管排水采气技术,生产时率提高了8.49%。应用结果表明,φ152.4 mm井眼和复合钻井可实现钻井提速,多级管外封隔器分段压裂是盒1气藏建产的有效方式,泡沫排水采气技术可确保气田稳产。      

水平井尾管回接分段压裂技术的应用

为进一步提高大牛地气田单井产量,扩大储量动用程度,应用了水平井尾管回接分段压裂技术。该技术解决了环空间隙小、地层压力低、固井过程易发生井漏和气窜等技术难题;实现双重锚定及封隔,避免了后续分段压裂施工时因固井质量差或常规回接密封失效引起的油套环空封隔失效的风险;压裂回接回收技术能够节省套管,压裂管柱的回收重复利用节约了建井成本。水平井尾管固井回接压裂技术的成功应用,满足了井筒全通径、高承压及可回收的要求,为可钻桥塞分段压裂技术提供了安全可靠的井筒条件,同时保证施工顺利完成,取得较好的改造效果。     

低粘度堵剂在管外窜槽模型中的注入选择性研究

为了研究堵剂在发生管外窜槽井的注入特性,根据管外窜槽模型,分析了低粘度堵剂的注入特性,指出不同渗透率地层的分流情况受窜流通道和地层渗透率的综合影响.在油水层渗透率一定的条件下,窜流通道渗透率越小,水窜层分流率越小;反之,窜流通道对水窜层分流率影响越小,并且最终分流率趋于定值.随着注入速度的增加,水层和油层的压力均增大.在窜流通道和油水层渗透率一定的条件下,若油水层压力不变,则油水层分流率不变.低粘度堵剂注入发生管外窜槽的油水层时,由于油水层压力确定了注入流体的分流率,同时由于油层压力小于水窜层压力,使大量堵剂进入油层,对地层造成严重伤害.因此,建议使用泡沫等具有分流效应的流体,减少对油层的污染.     

考虑解吸扩散的页岩气藏气水两相压裂数值模拟

水力压裂是实现页岩储层有效开发的重要技术手段,而准确预测页岩气藏压裂井产量是保证页岩气高效开发的基础。以油气藏数值模拟和数值计算方法为工具,在考虑页岩基质块解吸扩散和窜流条件下,建立了页岩气藏气水两相压裂渗流数学模型,推导了数值计算模型,并研制了页岩气藏压裂产能模拟器,定量分析了裂缝参数、物性参数和解吸扩散参数对页岩气压裂井产量的影响。研究表明：水力压裂能有效提高单井产量,是页岩气藏高效开发的有效措施;压裂裂缝导流能力和天然裂缝渗透率是页岩气开采的主控因素,日产气量和日产水量随压裂裂缝导流能力和天然裂缝渗透率增加而增加;基质渗透率和扩散系数对产量的影响相对较小。     

考虑压裂区渗透率变化的页岩气井产能评价

为掌握页岩气的生产动态特征,进行页岩气的高效合理开发,文中在考虑近井地带压裂区渗透率变化的条件下。建立了页岩气的渗流模型,并给出了相应的有限差分数值模型。通过编程求解,研究了压裂区渗透率不同变化方式及压裂半径对页岩气产量及稳产时间的影响。结果表明：压裂区渗透率呈指数递减时,页岩气产量最高,稳产时间最短;渗透率为线性递减时,产量次之,稳产时间次之;渗透率为常数时,产量最低,稳产时间最长。在压裂区平均渗透率与压裂区半径乘积为常数的情况下,随压裂半径的增大,页岩气产量减少。     

稠油热采井封窜堵漏技术

克拉玛依油田九区稠油油藏在注蒸汽开采过程中,由于储层胶结疏松、层闻存在渗透率差异及蒸汽超覆作用的影响,又经过多轮吞吐刺激后,形成了汽窜通道,出现井间汽窜现象;同时套管和水泥环之间重复性的热胀冷缩及高温对水泥环的破坏作用,致使固井水泥环周围形成管外窜槽,使得下层注入蒸汽沿管外窜槽进入上层,影响周围井的正常生产。因此我们针对即存在层间窜,又存在管外窜的特殊复杂井研制了两种高温堵剂,一种是具有好的悬浮性,易注入地层的颗粒堵剂,一种是能够快速形成网架结构的堵漏剂,采用两种堵剂相结合的方法,对这口特殊井进行封窜施工,取得了较好的效果。     

低渗透薄层难动用边际油藏地质工程一体化技术——以滨里海盆地Zanazour油田为例

滨里海Zanazour油田已持续开发20多年,主体区采出程度高、地层压力低,作为油田开发的潜力区,主体构造边部油藏渗透率低、有效油层厚度薄,常规直井开发方式单井产量低、有效开发难度大。为了解决以上难点,实现边际油藏的有效开发,提出了水平井地质工程一体化技术,在以Zanazour油田为代表的边际油藏开展了一系列攻关研究和现场实践。低渗透、薄层边际油藏地质工程一体化技术,以水平井分段压裂为主要手段,从顶层设计出发,匹配地质、油藏特征,实现钻完井工程、分段压裂、采油工程的有机融合,主要体现在以下几方面:①根据水平井分段压裂对产量的影响,有效储层的孔隙度下限从8%下降到了4%～5%。②综合考虑地应力分布、人工裂缝走向、有效油层厚度及其分布等因素,优选水平段目的层并确定水平段方位。③为了提高分段压裂有效性,使用旋转地质导向和随钻测井技术,在1.4～6.1m的薄油层中钻遇率从20.7%提高到72%。④多举措提高水平段固井质量及抗射孔、压裂等作业的冲击能力,保证分段的有效性。⑤考虑水平段非均质性,按照"一段一方案"的原则,优化分段改造方案及施工参数。⑥为了实现低压储层分段压裂后的有效返排,优化配套了气举和液氮助排技术。所形成的技术体系在以H8井为代表的边部开发井获得了应用并获得突破,H8井分段压裂后的产量是邻井产量的11倍。目前共完成了8口井的现场试验,实现累计增产原油11×10~4t。实践表明,对于直井开发效益低的低渗透、薄层边际油藏,采用以分段压裂为主要手段的地质工程一体化技术模式,可以实现此类油藏的有效开发。     

威远页岩气田单井产能主控因素与开发优化技术对策

针对威远页岩气田优质储集层厚度小、水平应力差大及井间产能变化大等特点,在20余口评价井页岩储集层地质和测井评价基础上,系统分析、总结了全区100余口水平井优质储集层钻遇率、优质储集层厚度和压裂参数特征与单井测试产量的关系,明确单井产能的主控因素,提出水平井开发优化技术对策。研究表明,优质储量动用程度是决定水平井单井产能的主控因素,即页岩气水平井产能受控于优质储集层发育厚度、优质储集层钻遇长度和储集层改造程度。基于上述认识,对威远页岩气田进行了开发优化:①水平井靶体位置定于龙一11小层中、下部(威202井区)和龙一11小层(威204井区);②开发井优先部署在优质储集层厚度较大的威远县城周边区域;③采用中高强度改造方式。优化方案实施后,单井测试产量和单井预测最终可采储量均大幅提高。图12表1参26     

Q7P1井分段压裂优化研究

Q7断块阜二段油藏物性差,储层单层厚度薄,油井自然产能低甚至无产能,常规井控制储量小,产能递减快,采用常规水平井开发受油藏物性、厚度等条件限制,经济有效开发难度大。针对Q7断块油藏特点,利用对物性差、油层厚度薄、油层段集中的油藏具有技术优势的长水平段分段压裂水平井,通过形成多条横向缝,增加垂向渗透率,并将不同油层连接起来,提高单井产能,实现有效开发。在Q7断块地质模型基础上,应用油藏数值模拟方法对水平井单井参数进行优化设计研究。     

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏水平井组重复压裂时机优化

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏可通过水平井重复压裂同时钻加密井的改造方式，提高单井产量和油藏动用程度，但是在加密井投产时，水平井组的重复压裂时机目前仍不明确。针对这一问题，建立不同投产时间水平井组初次压裂和重复压裂的裂缝扩展模型和油藏数值模型，通过产量历史拟合确定模型的正确性。基于井组最优累计产油量，优化重复压裂时机。结果表明：加密井不生产时，单井的最优重复压裂时机为投产后第4年，井组的最优重复压裂时机为最晚投产井投产后第4年；加密井生产时，单井的最优重复压裂时机为投产后第5年，井组的最优重复压裂时机为最晚投产井投产后第3年。井组重复压裂考虑水平井加密时，总体增油效果优于仅老井重复压裂，应及时钻加密井，获取最大井组累计产油量。研究结果为致密油藏考虑加密井的水平井组重复压裂时机优选提供理论依据。     

煤层气压裂直井与多分支井经济评价对比研究

压裂直井和多分支井是目前煤层气增产所采用的主要井型。基于这两种井型,采用净现值法对不同渗透率和不同厚度储层进行了经济评价研究,比较了两种井型在不同条件下的开发技术经济潜力。计算结果表明:多分支井在单井产量方面具有巨大的优势,在经济效益方面,仅在渗透率较低、厚度较薄的储层中优于压裂直井。因此,压裂直井在今后一段时间内仍将是煤层气开发的主力井型,多分支井可以作为压裂直井在特低渗透薄层中的重要补充。     

ND火山岩油藏水平井开发调整技术

针对ND火山岩油藏2007、2008两年快速建产后出现的产量递减快、目前单井产量低、处于低速开采的现状及直井泄油范围小、储量动用程度低的问题。为了提高储量动用程度,实现经济有效开发,提高区块产量,2013年试验水平井大型体积压裂获得成功,揭开了ND火山岩油藏水平井开发的序幕。水平井开发中通过井震结合精细刻画储层、优化水平井井网部署、分层系开发挖潜剩余油、优化压裂工艺等,取得了很好的效果,目前完钻99口水平井油层钻遇率达75%,已投产井初期平均单井日产油11.3 t/d,是直井的2.7倍,区块产量止跌回升。ND火山岩油藏开发实践表明对于储层为缝洞体的火山岩油藏可以通过水平井大型体积压裂提高单井产量、储量动用程度和开发效益,为其他同类型油藏的有效开发提供很好的借鉴。     

红河油田水平井压窜原因分析及防窜对策建议

红河油田天然裂缝比较发育,水平井井网部署较密易导致压裂沟通邻井,造成井间干扰,影响邻井产量。根据红河油田的地质特征,研究压裂窜通机理。结果表明:线性流的渗流速度是径向流渗流速度的7～8倍,储层渗透率、注入压差以及井距是井间沟通的主要因素。同时,通过水平井压窜原因分析提出相应的防窜对策建议,为后期水平井开发提供一定的优化原则。     

同位素示踪-井温组合找窜测井在河南油田的应用

河南油田经过 2 0多年的注水开发 ,地下情况极为复杂 ,固井难度加大 ,导致管外窜槽的井增多。管外窜槽的存在 ,严重影响井的生产效果。准确确定管外是否存在窜槽及窜槽位置 ,对实施合理而有效的修井措施具有重要的作用。为此 ,进行了同位素 -井温组合找窜测井方法的研究 ,并完善了一套成熟的技术。2 0 0 3年实施找窜测井 1 2井次 ,其中 9口井存在管外窜槽 ,修井成功并投入正常生产的 4口井 ,日增油 41 .9t。     

复杂断块超低渗油气藏试采动态评价与开发对策——以松辽盆地南部十屋油田营城组及沙河子组一段油藏为例

松辽盆地南部十屋油田营城组及沙河子组油气藏属于特低渗-超低渗复杂断块油气藏。单薄层砂体的平面分布稳定性差,展布规模小且受断层切割,油气藏内类型丰富的流体受构造和岩性共同控制。研究区内绝大多数井需要压裂投产,只有个别气井可自然投产。单井试采动态表明,地层系数小、流动启动压力梯度大决定油井产量低,弹性驱动的天然能量开发油井产量递减快;油气同出井开发效果明显好于油井,气井的开发效果最好。针对这些问题,提出综合的开发对策,即在油井分层压裂、分层测试、分层评价的基础上,开展分层油藏精细描述;对油井先分层压裂、后合层投产,提高单井产能,对注水井先笼统注水、后分层注水,补充地层能量;优选出好的断块,采取不规则井网开展超前注水先导试验,试验成功后逐步推广;对气层和含油气层考虑大规模压裂投产,对油层可考虑单井CO2吞吐,但要选低气/油比油井。     

考虑压裂影响的低渗气藏高压平面供气机理探讨

采用高低渗区"串联"方法开展了考虑压裂影响的高压(最高为45 MPa)平面非均质供气机理渗流实验,研究了配产、物性、压裂改造等对供气能力的影响,通过建立单井平面非均质渗流数值模型对实验结果进行了论证。结果表明,配产越高,稳产期越短,总采收率越低;生产初期高渗区贡献率从60%左右逐渐降低,高低渗区最终贡献率受各区储量控制;渗透率级差越小,基质渗透率越高,相同配产下采收率越高,低渗区动用程度越高;压裂后近井高渗区压差变小,更有利于提高低渗区压差,高低渗分区采收率和总采收率均提高,储层平均渗透率越低,压裂后采收率提高幅度越大;当渗透率级差大于50倍时,近井高渗"甜点"并不能有效激活远井低渗储层,储层总体采出程度低。本文研究成果对高效开发低渗非均质气藏有重要的生产指导意义。     

大型致密砂岩气藏水平井产能评价与新认识

压裂水平井技术是开发致密砂岩气藏的有效手段,已经在苏里格气田取得了良好应用效果,但存在生产规律认识不清、产能评价困难、生产工作制度不合理等问题,影响了水平井部署和生产管理。为此,深入研究了苏里格气田地质和水平井生产特征,评价了水平井产能并形成了新的认识,建立了考虑长期稳产的水平井合理产量确定方法。研究结果表明,苏里格气田历年投产水平井初期递减率很高,中后期递减率变低,符合衰竭式递减规律,且新完钻井的初期递减率逐年增大;水平井日均产量与无阻流量呈幂函数关系、与单井控制储量呈线性关系;提出了用单井控制储量指导压裂水平井合理配产的经验方法,以实现单井长期稳产。研究结果对致密气藏产能建设有积极意义。     

低渗裂缝性薄层储层改造技术研究

针对大情字井地区低渗透、多断块、裂缝性薄（互）层（〈2m）给压裂改造带来的难题,开展了薄（互）层水力裂缝方位测试;有限元复杂边界限制整体压裂优化设计研究;薄（互）层纵向扩展规律、有效改造程度和提高裂缝性薄层渗流能力有效改造配套技术的研究。通过两年来在大情字井100多个2131以下天然裂缝发育的薄（互）层采用三种粒径组合支撑的加砂工艺及多项技术的集成研究与压裂实践,不仅使大情字井2m以下的薄（互）层有效改造,而且取得了高于方案设计水平22％压后稳产水平和效果,具有一定的推广价值。