长庆特低渗透油藏注水动态裂缝及井网加密调整模式研究

为改善长庆特低渗透油藏中高含水期水驱开发效果,进一步提高采收率,综合运用储层地质力学、油藏工程及数值模拟等方法,研究了注水动态裂缝开启机理及延伸规律,给出了不同方向裂缝开启压力界限。当注水压力超过现今最小水平主应力时,单方向注水动态裂缝开启;注水压力越高,现今最大、最小水平主应力差越小,注采井连线与最大水平主应力方向夹角越小,越容易产生多方向注水动态裂缝。根据不同缝网匹配油藏剩余油分布规律,采取了不同的井网加密调整模式,限定注水压力控制多方向裂缝开启,沿现今最大水平主应力方向注水动态裂缝线性注水、侧向基质驱替等措施,改善了水驱效果,提高了油藏水驱采收率,为提高特低渗透油藏水驱采收率提供了新思路。      

特低渗透油藏水驱规律及最佳驱替模式

为了进一步改善特低渗透油藏开发效果，提高水驱采收率，通过大量特低渗透油藏水驱开采特征研究，揭示了特低渗透油藏的水驱规律：在注水开发过程中，特低渗透油藏会首先沿现今最大水平主应力方向注、采井间开启注水动态裂缝，随着注水压力的升高，或将开启与之成最小角度的注采井连线方向裂缝，导致注入水沿裂缝方向注采井无效循环，造成油藏水驱开发效果很差。等值渗流阻力法计算结果也证明了面积驱替径向渗流转为裂缝线性侧向驱替平行流后可大大降低渗流阻力。由此提出了“沿现今最大水平主应力方向注水动态裂缝线性注水、侧向基质驱替”的井网转换模式。井网模式的转换避免了注水动态裂缝导致的注入水无效循环，消除了动态裂缝对储层非均质性的影响，减小了渗流阻力，扩大了水驱波及程度。现场应用效果显著，单井产能增加了一倍，平面波及系数提高了43.2%，水驱采收率提高了19.3%。     

DEVELOPMENT AND APPLICATION OF 3D THREE-PHASE NON-LINEAR FLOW NUMERICAL SIMULATOR FOR ULTRA-LOW PERMEABILITYOIL RESERVOIR

根据特低渗透油藏流体渗流特征,建立了非线性渗流油藏数学模型.在黑油模型基础上,开发了特低渗透油藏非线性渗流数值模拟器.以五点井网单元为例进行算例分析,将不同类型的非线性渗流曲线与达西渗流模拟结果进行对比分析.模拟结果表明:与达西渗流相比,考虑非线性渗流规律的油井产油量低,产量递减快,注水见效缓慢,油井见水时间滞后;水井吸水能力差,注水沿垂直裂缝方向上的推进速度变慢;相同注采压差条件下,水驱效果差;水井附近憋压面积大,流体在地层中的流动消耗更多的驱动能量,降低了水驱效率;特低渗透油藏在开发过程中,除井筒附近地层压力梯度较大外,地层中大部分区域压力梯度较低,非线性渗流占据了地层渗流的主导地位,以非线性渗流规律为基础的数值模拟软件能够更准确地预测特低渗透油藏开发的动态特征.     

大庆低渗透油藏注水动态裂缝开启机理及有效调整对策

大庆长垣外围低渗透油藏水驱开发受注水动态裂缝影响,水驱开发效果差。为改善水驱效果,需首先明确注水动态裂缝开启规律,进而才能提出开发调整对策。综合利用地质力学、油藏工程及数值模拟等方法,建立了注水动态裂缝开启压力计算方法,揭示了其开启机理和延伸规律,并针对裂缝开启不同情况,形成了相应的调整对策。研究表明：当注水压力超过储层现今最小水平主应力时,裂缝首先沿现今最大水平主应力方向开启;随着注水压力继续增加,裂缝沿与现今最大主应力方向夹角较小的注采井连线方向开启。根据裂缝开启压力计算方法,结合大庆外围A油藏条件,其裂缝开启的临界注水压力为9 MPa。油藏注水压力为12～14 MPa,当注水井排与现今最大水平主应力方向一致时,油藏沿现今最大水平主应力方向开启单方向裂缝,剩余油主要沿裂缝呈条带状分布;当注水井排与现今最大水平主应力方向呈一定夹角时,油藏开启多方向裂缝,剩余油被多方向裂缝切割呈零散分布。基于不同井网与裂缝匹配油藏剩余油分布模式,提出了“限压注水控制多方向注水动态裂缝开启、沿现今最大水平主应力方向裂缝线性注水、侧向基质驱替”的开发新理念,给出了注水压力界限与井网加密调整模式,现场应用效果显著。     

动态裂缝是特低渗透油藏注水开发中出现的新的开发地质属性

基于特低渗透油田注水动态特征,提出了动态裂缝概念,探讨其成因机理及对油田开发的影响。动态裂缝是指特低渗透油藏在长期注水过程中,由于注水井近井地带憋压,当井底压力超过岩层破裂、延伸压力,岩石破裂产生的新生裂缝,或原始状态下闭合、充填的天然裂缝被激动、复活所产生的有效裂缝通道。动态裂缝受现今地应力场控制,随着注水量的增长和井底压力的升高,不断向油井方向延展,直至与油井压裂缝连通。位于JA油田同一区块内的L76-60、L88-40密闭取心井组分析表明,动态裂缝改变了特低渗透油藏水驱油渗流特征,加剧了储集层的非均质性,导致剖面动用程度降低,平面上剩余油呈连续或不连续条带状分布在裂缝两侧;动态裂缝的产生、激化延伸与注水压力、注采比以及油、水井改造措施等密切相关。基质孔渗条件可以有效形成基质驱油时,应尽可能减弱高压注水和油、水井改造规模,实现基质驱油。     

特低渗透油田裂缝发育区剩余油分布及调整技术

安塞油田为特低渗透油田,局部裂缝较发育,注水开发后部分油井含水上升快,而周围存在较大范围的低产低效井,降低了注水波及系数,影响油田开发效果。通过研究裂缝发育区水驱油特征并认识其剩余油分布规律,提出挖潜裂缝发育区（ 块） 剩余油的调整技术。现场应用结果表明,该技术能有效地改善油田开发效果。研究过程中,应用微观砂岩模型观察双重孔隙介质模型的水驱油方式,结合裂缝发育区典型井组动态反映、沿裂缝注水试验及检查井的结果,确定安塞油田裂缝发育区水驱油方式主要为裂缝部分基质孔隙驱油,其结果是剩余油大量分布在裂缝侧向,并且主要受油层物性、裂缝发育程度及井网部署方式的控制。提出与裂缝垂直距离约１２０ｍ 加密调整是安塞油田裂缝发育区目前有效的调整方向。图１ 表２ 参１（ 熊维亮摘）     

特低渗透油藏注水诱导动态裂缝实验及数值模拟

为了进一步明确特低渗透油藏注水诱导动态裂缝形成机理及其对特低渗透油藏注水开发的影响，基于注水诱导动态裂缝室内实验，阐述了注水诱导动态裂缝成因机理及延伸过程，建立了注水诱导动态裂缝数值表征方法并进行了相对应的油藏数值模拟研究。注水诱导动态裂缝按照成因主要分为天然闭合型、人工压裂诱导型和超储层破裂压力型3类。注水诱导动态裂缝生长机理主要为注入压力与岩石破裂压力或裂缝延伸压力的反复作用促使岩石发育裂缝或使已存在的裂缝不断延伸。改进的注水诱导动态裂缝实验表明，注入压力呈现反复的“升—降”特征，且注入压力是岩石产生注水诱导动态裂缝的主控参数。注水诱导动态裂缝数值模拟结果也验证了注入井井底压力呈现周期性“憋压上升—起裂下降”趋势。诱导动态裂缝产生后，裂缝体系内的压力和饱和度场是随着动态裂缝的开启和延伸而动态变化的，且沿裂缝体系变化明显，裂缝系统两侧波及范围小。     

特低渗透油藏定面射孔压裂技术研究与应用

安塞油田长6特低渗透油藏注水开发多年，水驱前缘已经波及储层高渗透带，大量剩余油分布于储层纵向低渗段。为开发低渗段剩余油，采用定面射孔压裂技术，利用定面射孔形成垂直于井筒轴向的扇形应力集中面，引导水力裂缝沿井筒径向扩展，控制裂缝纵向延伸，实现低渗段剩余油挖潜。在研究长期注采条件下的剩余油分布及岩石力学参数变化特征的基础上，模拟分析不同定面射孔相位角下的裂缝起裂效果，根据裂缝融合面积优选出最佳射孔相位角；同时，根据较小应力差条件下的裂缝模拟结果，优化压裂改造参数，控制裂缝高度。安塞油田78口井长6油藏开发中应用了定面射孔压裂技术，平均单井增油量达1.8 t/d，是常规压裂的2倍以上，取得了较好的效果。研究与应用表明，定面射孔压裂技术可为特低渗透油藏低渗段剩余油挖潜提供新的技术手段。      

微量物质井间示踪监测技术在W2断块的应用

W2断块属于低渗-特低渗油藏,储层物性差、孔隙结构复杂及较强的非均质性特征,同时受微裂缝的影响,在注水开发过程中,流体的渗流规律愈来愈复杂。为了更好地认识该油藏的水驱状况,进一步了解平面、纵向上储层非均质特征及剩余油分布情况,在该断块优选一口井开展微量物质井间示踪,在一定程度上揭示了井组动静态参数的分布规律及特征,为改善注水开发效果提供直接依据。     

坪北特低渗透油藏改善水驱开发效果数值模拟研究

针对坪北以基质为主的裂缝一孔隙型特低渗透油藏,应用美国Landmark公司的VIP软件．建立了即能体现油藏纵向非均质性又能反映油藏裂缝特性的精细地质模型,并对其进行了放大压差、增注、转洼、脉冲注水、表面活性剂驱等多种形式的水驱方案的预测。与目前的稳定注水开发相对比,认为坪北油田改变生产压差,可以改善水驱开发效果;二注井转注,可以有效提高呆油速度;脉冲注水对改善水驱开发效果不明显;表面活性剂驱则是提高其特低渗透油藏采收率的有效方法。     

阿姆河右岸酸性气田井口冲蚀及对策

中亚土库曼斯坦阿姆河右岸气田群为高含H_2S和CO_2的碳酸盐岩气藏,单井产量高,井口设备均出现了不同程度的腐蚀。初步分析认为其原因是生产过程中仅考虑酸性介质对气井井口的化学腐蚀,而没有考虑气体流速对井口的冲蚀作用,极大地影响了气田的安全生产。为此,通过对节流阀上下游阀道、法兰面均出现明显坑状腐蚀的进一步分析,明确了化学腐蚀和气体冲蚀的交互作用是井口磨损的主要影响因素,气流冲刷腐蚀坑的化学腐蚀产物会加速冲蚀损害;进而借鉴冲蚀与腐蚀运行环境下的多相管流管道的磨损计算理论,计算了该运行环境下的冲蚀极限速度,得到了不同生产工况下节流阀的抗冲蚀流量;最后,根据气田生产情况,针对性地提出了按气井配产要求来选择采气树类型、节流阀通径及类型冲蚀的技术控制策略。此举为气田安全生产提供了工程技术保障。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

山前地区深井超深井套管防磨与减磨技术研究

针对山前地区深井超深井钻井过程中套管磨损严重的问题,在分析套管磨损机理的基础上,开展了山前地区套管防磨与减磨技术研究,基于技术研究成果及应用实践,得到如下结论:1应用Power V等垂直钻井系统控制井眼轨迹,特别是上部井段的狗腿度和井斜,可明显减小侧向力和磨损量,缩短套管磨损时间;2应综合考虑套管磨损率、磨损系数以及钻杆耐磨带本身的磨损量,优选出效果最优的耐磨带;在狗腿度严重的位置,可考虑采用一定数量的橡胶钻杆卡箍来减轻对套管的磨损;3山前地区钻井液采用CX-300减磨剂能够显著降低磨损速率,减轻套管磨损程度,但在不同钻井液体系使用之前应进行优化分析以确定最佳使用量;4在迪那204井使用高密度钻井液体系,全部采用优选的高密度重晶石粉代替铁矿粉作为加重剂,整个钻进过程中未出现钻具及套管磨损,迪那204井易损件消耗量仅为邻井迪那203井的左右,防磨减磨效果非常显著。     

Biodiesel Projects Helpful to Ease Energy Shortage

Nearly 7,000 hectares of biodiesel forest will take shape in the northern province of Hebei in 2008, part of a national campaign to fuel the fast growing economy in a green way. In no more than five years, the Pistacia chinensis Bunge, whose seeds have an oil content of up to 40 percent, will yield five tons of fruit and contribute about two tons of high-quality biological diesel oil, according to the provincial forestry administration.     

State Energy Base Proposed in Inner Mongolia

Experts recently suggested China set up a state energy base in lnner Mongolia Autonomous Region to ease its energy thirst. The survey was co-conducted by senior researchers from the National Development and Reform Commission, Development Research Center of the State Council, Chinese Academy of Sciences and the Ministry of Finance. To plan and establish strategic energy bases at state level is in line with the principle of ＂giving priority to energy saving and diversifying energy consumption with the utility of coal at the core.＂     

烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的气相色谱研究

利用气相色谱法测定了不同色谱柱温度和不同载气流速下,C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的保留时间,并利用相关公式对测试结果进行了线性回归分析,测得了吸附热力学参数和扩散系数;考察了色谱柱温度、烷烃碳链长度和载气流速对烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的影响。实验结果表明,回归分析的线性相关性良好,色谱柱温度越高,孔道对吸附质的吸附能力越弱;在不同载气流速下,轴向扩散系数不同;随烷烃碳链长度的增加,吸附焓变呈先增大后减小的趋势,轴向扩散系数呈线性增长;C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的吸附焓变在-1.264~-42.975 k J/mol之间;当载气流速为2.654~4.246 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.328 8~0.551 7 cm2/s之间;当载气流速为5.308~13.270 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.430 2~1.456 4 cm2/s之间。     

四川盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性

目前,我国的氦气资源主要依赖进口,寻找大中型高含氦天然气田是改变这一现状最现实的途径。为此,对四川盆地威远地区高含氦天然气藏的成藏机理和氦气来源进行了分析,以探讨在该盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性。首先根据盆地周缘12条野外露头剖面和4口钻穿震旦系单井的资料,系统分析了前震旦系的岩石学、沉积相、烃源岩等特征,认为前震旦系发育的沉积地层为南华系,东南缘露头剖面的地层序列为南沱组、大塘坡组、古城组和莲沱组,推测盆地内部可能发育相同的地层序列;南沱组、古城组和莲沱组主要为冰川沉积,为砂砾岩夹泥岩;而大塘坡组为间冰期沉积,发育一套砂泥岩地层,其下部泥页岩的有机质含量高,为较好烃源岩。进一步的研究表明:南沱组砂砾岩储层、大塘坡组烃源岩和地层中侵入的花岗岩"氦源岩"可形成较好的高含氦天然气藏成藏组合;前震旦系沉积岩的分布主要受早期裂谷控制,在裂谷内部充填厚层的沉积岩地层。结合地震资料预测了威远—资阳地区沉积岩和花岗岩的分布,结论认为在资阳地区对震旦系—前震旦系进行高含氦天然气藏的勘探是可行的。     

水平井多级压裂管柱力学、数学模型的建立与应用

水平井多级体积压裂技术是近几年国内外为有效开发页岩气藏和低渗透油气藏而发展起来的一项新技术,但随之出现了压裂管柱力学环境更加复杂的新问题。针对该复杂的力学、数学问题,根据水平井多段压裂工艺管柱受力特点,建立了悬挂封隔器以下,多封隔器坐封、开启压差滑套和开启投球滑套3种工况的力学模型,并根据各工况的受力特征,建立了这3种工况管柱力学计算的数学模型。根据弹性力学理论中厚壁筒的Lame公式和Von Mises应力计算公式,推导出了管柱受内压力、外挤力和轴向应力共同作用下油管柱安全性评价的等效应力计算数学模型,建立了多级压裂管柱力学强度安全评价的数学模型;根据已建立的水平井多封隔器管柱力学计算的数学模型,开发了水平井多级压裂管柱力学安全评价的实用软件。该研究成果已经在新疆塔里木盆地塔河油田某气井得到了应用和验证,取得了很好的效果,为水平井多级压裂管柱安全工作参数的优化设计和安全性评价提供了理论依据和简便可靠的技术手段。     

基于洛伦茨曲线评价水驱油藏驱替均衡程度

针对水驱油藏开发过程中无法有效定量描述驱替均衡程度的问题,利用高台子油层各井动态指标和小层纵向上的注采关系占总体的比重情况,绘制相应的洛伦茨分布曲线,得到用于量化评价油藏平面、纵向驱替均衡程度的“开发均衡指数”,该值小于0.4时驱替程度相对均衡。将研究成果应用于评价二次开发前后水驱油藏的驱替均衡程度,研究结果表明：目标区采出情况均衡指数降低了0.1615,含水情况均衡指数降低了0.0950,整体驱替均衡程度达到了相对均衡的水平,但纵向上仍差异悬殊。建立的洛伦茨曲线评价驱替均衡程度的方法,充分考虑了单井产能差异所造成的驱替不均衡情况,准确度高。研究成果为二次开发水驱油藏的驱替均衡程度评价提供了定量标准。     

复杂地质条件气藏储气库库容参数的预测方法

国内复杂地质条件气藏型地下储气库经过10余周期注采后工作气量仅为建库方案设计工作气量的一半,运行效率偏低。为此,利用气藏地质、动态及建库机理,建立了地下储气库注采运行剖面模型,根据气藏开发、气藏建库及稳定注采运行过程中纵向上流体的分布特征及其变化趋势,将地下储气库剖面分成4个区带(建库前纯气带、气驱水纯气带、气水过渡带及水淹带);按区带确定了影响建库有效孔隙体积的主控因素(储层物性及非均质性、水侵和应力敏感)及其量化评价方法,进一步考虑束缚水和岩石形变的影响,并引入注气驱动相,根据注采物质平衡原理建立了气藏型地下储气库库容参数预测数学模型。该模型涵盖了地质、动态及建库机理,从微观和宏观角度综合评价了影响建库空间的主控因素,大大提高了预测结果的准确度和精度,使建库技术指标设计更趋合理,目前已广泛应用于中国石油天然气集团公司气藏型地下储气库群的建设当中。