超大型酸压工艺技术在重复酸压中的应用

酸压工艺是塔河油田碳酸盐岩油藏勘探开发核心技术之一,但由于受多种因素的影响,有近半数的井经过一次酸压仍不能获得工业油气流或仅获得较低的产能.常规重复酸压技术由于存在入井液量规模小、压裂液滤失严重等问题,导致措施有效率低,而超大型酸压工艺通过增加酸压液体用量及施工排量,可进一步提高造缝长度,突破第一次酸压作用范围,提高重...     

缝洞型碳酸盐岩储层循缝找洞压裂技术

深层及超深层缝洞型碳酸盐岩溶洞是油气的主要储集空间,压裂裂缝受地应力控制主要沿水平最大地应力方向扩展,并沟通该方向上的溶洞,其他方向的溶洞无法与井眼连通,导致井周储量动用程度低。根据碳酸盐岩储层伴生缝洞发育特点,提出循缝找洞的储层改造思想,即压裂过程中通过控制泵注压力注入流体,流体遵循原生天然裂缝的展布形态进行流动,形成相互连通的人工裂缝通道,沟通不同方向的多个溶洞,减少地应力对压裂裂缝形态的影响。通过构建含天然裂缝网络和溶洞的模型,采用TOUGH2-AiFrac耦合求解算法,研究天然裂缝数量、走向对压裂裂缝沟通溶洞的影响规律。结果显示天然裂缝走向对压裂裂缝扩展轨迹有较大影响,天然裂缝走向偏向溶洞有利于压裂裂缝沟通溶洞;不同数量、不同走向的天然裂缝网络能够有效连通不同方向的多个溶洞,说明能通过循缝找洞实现井周储量的高效动用。以循缝找洞思想为指导形成的技术方案现场应用85井次,2020年增加原油产量16.12万t,为深层及超深层缝洞型碳酸盐岩油气藏的改造增产提供了方向。     

塔河油田碳酸盐岩储层暂堵转向压裂排量优化

塔河油田碳酸盐岩储层暂堵转向压裂成功,但施工过程中排量参数尚未有计算数据支撑,不利于暂堵转向重复酸压技术推广应用。以裂缝几何形状模型为基础,利用数值迭代方法建立了暂堵转向压裂排量优化设计模型,确定了碳酸盐岩暂堵阶段和压裂阶段最优化排量,形成了“低排量注入暂堵液封堵尖端,高排量注入压裂液实现转向”的暂堵转向施工方法。分析发现:排量要同时满足转向压力需求和裂缝长度需求;随着时间延长,排量开启裂缝扩展长度逐渐无法满足暂堵剂所需裂缝长度,暂堵剂起不到转向作用。利用优化设计模型对现场条件进行排量优化表明,暂堵阶段排量控制在3.0 m3/min以下、压裂液压裂阶段施工排量控制在6.0 m3/min以上,最适合转向压裂。研究为现场应用提供了理论支撑。     

缝洞型碳酸盐岩储层压裂效果评价方法试验研究

目前,由于缺乏缝洞型碳酸盐岩储层压裂裂缝沟通效果评价体系,无法实现压裂改造效果量化评价,因而需要针对缝洞型碳酸盐岩特征建立压裂改造效果评价方法。利用人造缝洞型碳酸盐岩岩心进行了水力压裂物理模拟试验,基于试验结果建立了符合缝洞型碳酸盐岩压裂特征的评价标准,提出了“缝洞沟通系数”的概念,然后利用该系数定量分析了地应力差对缝洞型碳酸盐岩压裂效果的影响。试验发现:用以评价压裂效果的SRV系数无法准确评价缝洞型碳酸盐岩压裂效果,而缝洞沟通系数可以针对此类缝、洞发育的岩石情况作出准确的压裂效果评价;利用缝洞沟通系数评价了水平地应力差对缝洞碳酸盐岩压裂效果的影响,发现随着地应力差增大缝洞沟通系数先降低后升高。研究结果表明,缝洞型碳酸盐岩储层中各因素对压裂改造效果的影响规律与常规储层不同,利用缝洞沟通系数分析压裂裂缝扩展沟通情况针对性更强、评价缝洞碳酸盐岩储层压裂改造效果更有效。      

缝洞型碳酸盐岩油藏储层改造人工裂缝特征研究

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩油藏储层缝洞发育,储集空间主要以溶洞、溶孔和裂隙为主,基质渗透率低,油气渗流通道主要为裂缝。酸压是提高产能的有效措施之一。通过分析100多口酸压井的测试资料,运用净压力裂缝分析方法和压力拟合方法,将酸压井的净压力曲线分成4类,研究了每类曲线反映的碳酸盐岩油藏天然缝洞发育情况和酸压裂缝延伸规律,并分析了人工裂缝沟通天然缝洞体系情况;通过对酸压净压力曲线进行拟合,评价了酸压施工是否形成了多裂缝系统。研究结果可用于正确指导压裂设计的优化,对提高酸压效果具有现实的指导意义。     

塔河油田A井大型重复酸压工艺技术实践

针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏某区A井酸压后,产量下降快、有效期短的问题,开展了大型重复酸压工艺技术研究。根据酸压井地质工程特征,通过调整前置液粘度、多级粒径段塞降滤、大幅增加前置液及酸液用量等方法,有效地增加了酸蚀裂缝长度,连通了更多的油流通道。该井经大型重复酸压工艺,共挤入地层滑溜水2044m3,变粘酸430m3,粉陶27t,获得日产液149t,日产油141.8t,显示了大型重复酸压的良好应用前景。     

深层缝洞型碳酸盐岩储层水力裂缝扩展机理研究

为了准确掌握深层缝洞型碳酸盐岩油藏压裂过程中水力裂缝的扩展规律,基于弹性力学、断裂力学和流–固耦合理论,建立了适用于缝洞型储层的水力裂缝扩展数学模型,采用数值模拟方法分析了水力裂缝扩展过程与缝洞体的相互作用规律,并对“沿缝找体”压裂技术的适用性进行了深入探讨。数值模拟结果表明：溶洞周围发育天然裂缝时,会影响缝洞体周围局部诱导应力场,使水力裂缝更容易沟通缝洞体;采用大排量注入低黏压裂液或中小排量注入高黏压裂液,仅能沟通与水力裂缝初始扩展方向夹角较小的溶洞,而对与水力裂缝初始扩展方向夹角较大的溶洞,则需考虑采用强制转向技术进行沟通。研究结果表明,基于井眼与缝洞体的配置关系,采用“沿缝找体”压裂技术可以实现直接沟通、定向沟通和沿缝沟通3种缝洞体沟通模式,显著扩大储量动用范围。     

延迟交联冻胶酸液体系的室内试验研究

针对塔河油田外围奥陶系碳酸盐岩油藏储层发育程度变差,常规酸液体系滤失量大、酸岩反应速度快,酸蚀裂缝长度较短,酸压有效作用距离难以进一步提高的难题,开展了延迟交联冻胶酸体系配方、综合性能,以及现场酸压施工工艺研究。优选出的冻胶酸体系室温放置7天无分层、沉淀,基液粘度51mPa·s,延迟交联时间3-4min可调,在150℃、170s-1下剪切1h后黏度仍大于50mPa·s,破胶液粘度6mPa·s,酸岩反应速度较常规胶凝酸体系低一个数量级,具备一定的携砂能力。在碳酸盐岩油藏酸压改造中具有良好的推广应用前景。     

转向酸酸液体系室内研究及其在塔河油田的应用

为解决塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏酸压施工液体滤失量大、酸蚀裂缝作用距离短的难题,通过室内实验开展了转向酸液配方优化、转向性能的评价及其现场施工工艺研究。筛选出适用于非均质储层酸压(化)改造的转向酸酸液基本配方:20%HCl+8%DCA-1转向剂+2%DCA-6酸液缓蚀剂,简称DCA-1转向酸。该转向酸酸液室温放置3天无分层,表面张力为24.57 mN/m,与航空煤油间的界面张力为1.39 mN/m,对N80钢片的腐蚀速率为0.77g/m2.h。该转向酸与大理石的反应速率明显低于常规酸液体系,且反应得到的变黏酸液,在120℃、170 1/s下剪切1h后黏度仍大于500 mPa.s;该转向酸无需专门的破胶剂,遇到原油、天然气、醇醚等有机介质或者大量的地层水后均会破胶,破胶液的黏度小于25 mPa.s。该转向酸实现了转向暂堵的功能,具有良好的缓速性和耐高温流变性,又能快速返排。2008~2009年开展了6口井的转向酸酸压现场试验,其中5口井从酸压前无产能到压后获得高产流油,累计增油达到3.75×104t。图8表4参4     

岩性突变体对水力裂缝延伸影响的实验研究

产层水平方向常夹杂着岩性突变体,并且会阻碍水力裂缝在缝长方向的扩展或改变水力裂缝的扩展方向,从而影响水力压裂的效果。室内物理模拟实验研究发现,突变体法向应力对水力裂缝能否穿过突变体起着决定性作用,约4MPa的法向应力差可以促使水力裂缝穿透突变体,继续沿原来的方向延伸。产层与突变体之间的弹性模量差异、断裂韧性差异以及缝内净压力无因次量是影响裂缝走向的重要因素。水力裂缝穿过突变体需要比较大的能量积累,泵压会有显著波动。