超深超高压裂缝性致密砂岩气藏高效开发技术——以塔里木盆地克拉苏气田为例

塔里木盆地库车坳陷克拉苏气田属于国内罕见的超深超高压裂缝性致密砂岩气藏,气田开发在超深圈闭及断层的落实、储层气水分布的预测、气藏精细描述、裂缝活动性变化的评价及预测、动态监测资料录取、渗流机理研究及对水侵的预测和治理等方面面临诸多难题。为此,通过开展超深复杂构造地震处理解释、裂缝性致密储层定量描述与地质建模、断层活动性评价、超高压气井动态监测以及超高压条件下的渗流机理实验,结合考虑水侵影响的优化开发技术政策,攻关形成了适用于该气藏的系列配套开发技术,并应用于气田开发实践。结果表明:(1)对于山前超深复杂构造,宽方位、高覆盖、高密度的地震采集技术和基于高精度速度模型的叠前深度偏移处理技术可以有效改善地震资料的品质,提高圈闭和断层的落实程度;(2)沿轴线高部位集中布井的井网可以较好地规避构造偏移的风险,实现储量的有效动用、延缓边部水侵;(3)防水、控水、排水是裂缝性致密砂岩气藏开发全生命周期都需要考虑的关键问题,温和开采、见水排水是主要的开发技术对策;(4)系列配套开发技术在该气田取得了良好的应用效果,钻井成功率、产能到位率均达到100%,高效井比例达到78%,该气田年产气量从3×10~8 m~3快速上升到74×10~8 m~3。     

深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏加砂压裂技术——以塔里木盆地大北、克深气藏为例

目前国内对于深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏实施压裂改造的技术瓶颈主要是耐高温加重压裂液的性能和分层改造技术。为此,以塔里木盆地大北、克深气藏为例,在开展天然裂缝开启条件、垂向地应力和裂缝性砂岩暂堵转向等压前评价的基础上,研制了耐高温加重压裂液,研发了针对深井与超深井的常规加砂压裂技术以及以提高长井段储层纵向动用程度为目的的暂堵转向复合压裂技术,并进行了现场应用实验。结果表明:(1)在天然裂缝的激发阶段,应提高净压力,采用小粒径支撑剂降滤或暂堵等技术措施,改造天然裂缝且使其保持一定的导流能力;(2)在主裂缝的造缝阶段,应调整排量控制净压力,采用冻胶造缝的连续加砂模式,沟通天然裂缝;(3)压裂液选用KCl和NaNO_3无机盐加重,其中NaNO_3加重压裂液最高密度达1.35 g/cm~3,最高耐温180℃;(4)常规加砂压裂技术应用在天然裂缝发育一般或不发育的储层,压裂管柱以直径88.9 mm的油管为主,使用KCl或NaNO_3加重压裂液,压裂后的产气量比压裂前可提高2~5倍;(4)暂堵转向复合压裂技术应用在天然裂缝较发育的长井段储层,压裂管柱以直径114.3mm的油管为主,使用NaNO_3加重压裂液,压裂后的产气量比压裂前可提高1~3倍。结论认为,所形成的加砂压裂系列技术能够为塔里木盆地深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏的高效开发提供技术支撑。     

塔里木盆地超深致密砂岩气藏储层流体敏感性评价

明确储层流体敏感性及其评价方法对优选入井工作液体系和性能至关重要。超深致密砂岩气藏储层流体敏感性受矿物组成、孔喉特征及高温流体环境等因素的影响,目前行业常用的评价方法已不再适用。以塔里木盆地超深致密砂岩气藏为研究对象,提出了改进的稳态流体敏感性实验评价方法,包括实验全过程模拟地层温度、出口端预加高回压等,并选取12块具有代表性的超深致密砂岩基块样品开展了水敏、盐敏和碱敏实验评价。结果表明：储层基块水敏指数0.41~0.52,盐敏指数0.72~0.73,碱敏指数0.83~0.92。数据对比显示本方法获得的流体敏感性损害程度强于以往室温条件下获得的评价结果,与矿场数据契合度更高。分析认为改进的评价方法能更好地反映储层实际情况,降低实验误差;细微孔喉及发育的粘土矿物是产生流体敏感性的内因;高温条件增大矿物表面水膜厚度、降低有效渗流通道半径,加剧粘土矿物水化膨胀、促进地层微粒分散/运移,加速矿物溶解/沉淀是加剧超深致密砂岩储层流体敏感程度的主要机制。     

超深层裂缝性致密砂岩气藏试井特征及认识——以塔里木盆地克深气田为例

塔里木盆地克深气田由多个超深层裂缝性致密砂岩气藏构成,具有埋藏深、压力高、基质致密、裂缝发育及边底水普遍存在等特点,各气藏的储量规模、气水分布及储层裂缝发育情况均存在一定差异.该类气藏的试井曲线表现出与常规认识明显不同的特征,如何通过这些试井特征来深化储层认识并指导开发技术对策的制定是提高其开发效果所面临的重要问题.从...     

塔里木盆地克深气田超深层致密砂岩储层裂缝分级分组合特征

塔里木盆地克深气田白垩系巴什基奇克组砂岩储层是库车山前的主力产气层,具有埋藏深度大、基质物性差的特征,构造裂缝普遍发育,特征及分布复杂,且对单井产量影响较大。目前针对该地区裂缝的研究已投入大量的工作,研究内容主要包括基于钻井岩心、成像测井等资料的裂缝精细描述;多方法多轮次裂缝分布规律预测等,但是受到取心程度、地震资料品质、常规测井资料等限制,裂缝预测的效果不佳。考虑到克深气田超深层致密砂岩储层裂缝具有多尺度特征,且不同尺度裂缝的发育特征、成因及分布规律有所不同,研究将裂缝进行分级,系统地梳理了各级裂缝及其组合的发育特征和规律,并探索了裂缝与产量的关系。研究认为:(1)综合考虑裂缝的长度、开度、发育特征等因素,将克深气田储层裂缝划分为"Ⅰ级裂缝—米级裂缝"、"Ⅱ级裂缝—颗粒贯穿缝"、"Ⅲ级裂缝—粒缘缝"三级裂缝;(2)根据各级裂缝的尺度、成因及组合特征,建立了克深气田储层三级裂缝组合,即"Ⅰ级裂缝组合—优势裂缝带"、"Ⅱ级裂缝组合—优势裂缝及伴生缝"、"Ⅲ级裂缝组合—粒缘缝网";(3)克深气田储层多尺度缝网有效沟通砂体和砂层组,连通粒间溶蚀扩大孔,产生粒内溶孔及微孔隙,提高储层的渗流能力,对单井产量影响较大,是超深层致密砂岩储层天然气高产、稳产的关键。     

超深层致密砂岩储层构造裂缝特征与有效性——以塔里木盆地库车坳陷克深8气藏为例

构造裂缝特征分析及有效性评价对库车坳陷克深8气藏致密砂岩储层有利区预测和开发措施的制定具有重要意义。综合利用岩心、成像测井和单井产能等资料,明确了克深8气藏构造裂缝的基本特征与形成序列,分析了构造裂缝发育的影响因素,最后对构造裂缝平面上和纵向上的有效性进行了评价,并提出了开发措施建议。结果表明：克深8气藏的构造裂缝以直立缝和高角度缝为主,部分裂缝被硬石膏、白云石和渗流砂颗粒充填,上新世库车组沉积期形成的第3期构造裂缝是克深8气藏最重要的一期构造裂缝;构造裂缝发育程度受断层、岩性、岩层厚度和沉积微相等因素的影响。背斜高部位的构造裂缝有效性好,是天然气的高产区,现今水平最大主应力方位与构造裂缝优势走向呈大角度相交时,会显著降低构造裂缝的有效性;不整合面对构造裂缝有效性的控制主要集中在距不整合面下方约70 m的范围内。对克深8气藏巴什基奇克组储层的开发措施应以压裂为主,并且优先开发第3砂层组,其次为第4砂层组及以下地层,最后考虑第1、第2砂层组。     

超深层裂缝性致密砂岩气藏储层连通性及开发启示——以塔里木盆地库车坳陷克深2气藏为例

以塔里木盆地库车坳陷克深2为代表的超深层裂缝性致密砂岩气藏,是“十三五”期间塔里木油田天然气上产的重点区域。基质物性差、局部裂缝发育程度不同的特征导致储层非均质性强,井间产能差异大,储层连通性复杂,气藏开发难度大。针对该类气藏的特点,以克深2气藏为例,将动态分析法与静态分析法相结合深入分析储层连通性,并指出了气井布井方式和生产制度的优化对策。研究结果表明：储层基质致密,构造裂缝总体发育,形成高渗通道,整体上看气藏平面连通性较好,但鞍部有效裂缝发育程度、气井产能相对较低,反映该区为低渗区,对气体渗流起到一定阻挡作用。按照局部构造裂缝控制高产的开发思路,沿构造轴线高部位集中布井;为了减缓裂缝性水侵,更加均衡开发气藏,认为气井配产不宜过高。研究结果对指导超深层裂缝性致密砂岩气藏科学、合理、高效地开发具有积极意义。     

塔里木盆地库车坳陷克深气藏超深层致密砂岩储层天然裂缝发育特征及对水侵的影响

天然裂缝是影响塔里木盆地库车坳陷克深超深层致密砂岩气藏气井高产和水侵的重要因素,裂缝研究对明确气藏水侵规律及防控水政策的制定意义重大。通过岩心、铸体薄片、常规测井、成像测井、生产数据、试井等资料,研究了有效裂缝发育特征、分布规律及气藏水侵特征,探讨了不同缝网系统水侵的影响。高角度和近直立的剪切裂缝为该区最主要的裂缝类型。垂向上,巴什基奇克组一段多为全充填裂缝,为无效裂缝;巴二段和巴三段多为半—无充填裂缝,为有效裂缝。平面上,NNW—SSE向有效裂缝富集在气藏西部,且平均开度大;东部相对发育近E—W向、NWW—SEE向的有效裂缝,平均开度较小。有效裂缝越发育,开度越大,气井初期封存水的产出越低,多产出凝析水。从投产到见水,地层水呈封存水、凝析水、可动水、纯地层水等赋存形式产出。有效裂缝的发育程度,开度及走向是影响非均质水侵的重要因素。与水侵方向近平行的、密集的、高有效性的缝网系统会加快水侵速度,导致气井大量产水,严重降低气井产能。综合有效裂缝的发育特征和单井水侵特征,气藏呈现出边底水沿断裂/密集裂缝快速水窜型、边水沿稀疏裂缝缓慢锥进型、边底水缓慢抬升侵入型3种水侵模式。     

超深层气藏裂缝发育模式及水侵规律——以塔里木盆地克深2、9、8气藏为例

裂缝发育程度是塔里木盆地超深层气藏高产及水侵主控因素,但针对不同气藏间裂缝发育模式划分及不同模式下水侵规律研究较少。为此,以塔里木盆地超深层气藏典型代表克深2、9、8气藏为主要研究对象,基于野外露头、岩心观察、成像测井、泥浆漏失、试井解释、生产动态等资料,结合水侵物理模拟实验及气藏开发实践验证,系统研究了不同气藏裂缝发育模式及水侵规律。结果表明：(1)克深2、9、8气藏分别发育方向型、过渡型、缝网型3种裂缝模式,裂缝发育程度、分布均匀性、连续性逐渐增高;(2)克深2、9、8气藏主要发育EW向高角度构造裂缝,裂缝规模、有效性、物性、无阻流量、泥浆漏失量等裂缝定量表征静动态参数均值及其井间差异程度依次增高;(3)气水分布主要受裂缝发育模式控制,克深2、9、8气藏气水分异程度逐渐增高,分别对应厚气水过渡带、薄气水过渡带、正常气水分异3种气水分布模式;(4)裂缝发育模式决定水侵速度和采收率,方向型克深2气藏非均匀水侵速度快,物理模拟水驱气效率低,气藏最终采收率低,缝网型克深8气藏水侵规律反之,过渡型克深9气藏表现居中。研究成果可为气藏全生命周期控水开发提高采收率技术的形成提供理论模型和地质指导...     

油基钻井液对超深裂缝性致密砂岩气藏的保护能力评价

以塔里木盆地山前白垩系巴什基奇克组某超深、裂缝性致密砂岩气藏为研究对象,探究油基钻井液对其储层的损害机理,以便于完善油基钻井液储层保护能力评价方法和优选原则。为此开展了钻井液滤液损害、钻井液体系动态损害以及滤饼承压能力室内实验,完善了该钻井液储层保护能力的室内评价方法。首先进行固相粒度分析前进行钻井液预处理,然后模拟动态损害过程评价钻井液返排渗透率恢复率,最后开展滤饼承压能力评价。实验结果表明:1主要的储层损害方式为固相侵入、液相圈闭损害;2油基钻井液滤液对基块损害程度为强;3钻井液体系对裂缝动态损害程度达到中等偏强—强,钻井液滤饼仅对100μm及以下缝宽裂缝具有封堵能力。结论认为,应用油基钻井液保护该类储层应优先保证油基钻井液滤饼承压能力,同时兼顾动态损害渗透率恢复率和液相圈闭损害程度。     

塔里木盆地超深层油气藏试油与储层改造技术进展及发展方向

近年来，中国石油塔里木油田公司（以下简称塔里木油田）在塔里木盆地超深层油气勘探陆续取得重大突破。这与其超深层试油与储层改造技术的进步是密不可分的，随着超深井的逐渐增多，试油与储层改造技术仍需要持续升级、完善。为此，通过总结塔里木油田试油与储层改造技术的发展历程，系统梳理了其在超深层油气藏试油与储层改造方面取得的主要技术进展，并结合新的勘探开发形势与要求，指出了塔里木盆地超深层油气藏试油与储层改造技术今后一个时期的发展方向。研究结果表明：①塔里木油田已形成了一系列专项技术——超深高温高压气井安全快速测试技术，超深层、高含硫、缝洞型碳酸盐岩气藏完井试油一体化技术，超深层缝洞型碳酸盐岩储层深度改造技术，以及超深层、高温高压裂缝性致密砂岩气藏储层缝网改造技术，支撑了该盆地超深层油气藏的陆续勘探突破和持续高效开发；②随着油气勘探开发深度领域迈向9 000 m，储层地质条件更加复杂，完井试油与储层改造技术面临着新的技术难题；③今后将围绕“可靠、安全、高效”的目标进行试油完井工具和工艺的持续升级和改进，需要不断完善储层改造地质工程一体化设计、改造工作液和材料以及耐高温高压工具和装备，以支撑精细化缝网体积改造；④新形势下，为了满足井完整性的要求，需要完善相关配套技术，同时建立套管磨损评价与地面管汇剩余寿命检测方法，以保障试油和储层改造工艺的顺利实施。结论认为，该研究成果可以为国内外超深层油气藏的安全高效建井与提产提供借鉴。     

裂缝性致密砂岩气藏出砂原因及对产气量的影响——以塔里木盆地克深气田为例

为了解决塔里木盆地克深气田面临的气井出砂问题,从储层改造方式、裂缝壁面上岩石颗粒脱落条件、产气量及井筒完整性等4个方面分析了该气田气井出砂的原因,并基于井筒内砂粒受力分析,建立气井临界携砂产气量计算公式,进而研究气藏出砂对产气量的影响。在此基础上,针对气井出砂的不同阶段提出了相应的治砂对策。研究结果表明:(1)引起裂缝性致密砂岩气藏出砂的原因包括储层裂缝发育、储层改造规模大、产气量高及井筒完整性差等方面,其中储层裂缝发育和产气量高是主要的出砂原因;(2)对于无游离砂的情况,当气井产气量大于21.2×10~4m~3/d时,近井区域裂缝壁面的砂粒逐渐脱落;(3)对于存在游离砂的情况,当气井产气量大于9.4×10~4m~3/d时,近井区域裂缝壁面砂粒逐渐脱落;(4)井口及井底积砂是影响气井产气量的关键因素,在出砂早期阶段井口积砂是导致产气量降低的主要因素,在出砂中后期阶段井底积砂是导致产气量降低的主要因素;(5)克深气田出砂临界产气量较低,临界携砂产气量相对较高,及时排砂以避免井筒大规模积砂是治理该类气藏出砂的关键。结论认为,该研究成果可以为裂缝性致密砂岩气藏治理出砂问题提供借鉴。     

塔里木盆地克深气田成藏条件及勘探开发关键技术

克深气田位于塔里木盆地库车坳陷中部,是继克拉2气田之后发现的又一大型气田。自2008年获得重大突破以来,克深气田相继发现了克深2、克深5和克深8等一批大—中型气藏,这些气藏具有超深、高压—超高压、特低孔和中—低渗等特征,其天然气地质储量达万亿立方米,建成产能近100×10⁸m³,是塔里木盆地的天然气主力产区。克深气田位于库车坳陷克拉苏构造带的叠瓦逆冲构造中,其结构包括由盐上顶蓬构造、塑形流变的盐岩以及盐下断背斜构造群构成的大型楔形冲断体。克深气田的白垩系巴什基奇克组三角洲砂岩广泛分布,与上覆古近系巨厚膏盐层形成优越的储-盖组合;深层三叠系—侏罗系的油气沿喜马拉雅晚期成排成带的断裂体系垂向运移,沿盐下储集层内的裂缝体系横向输导,从而形成背斜、断背斜型高压油气藏群。复杂山地三维地震采集处理、挤压型盐相关构造建模和裂缝型低孔砂岩储层评价等技术为克深气田勘探目标的落实奠定了基础;高温高压超深层低孔砂岩气藏测井采集与评价、裂缝型低孔砂岩气藏高效开发等技术为克深气田的高效勘探开发和快速上产提供了技术保障。     

库车坳陷克深气田超深层致密储层产能控制因素

塔里木盆地库车坳陷克深气田是世界罕见的超深超高压高温裂缝性致密砂岩气藏,基质低孔特低渗,裂缝是最主要的渗流通道,气藏产能平面分布差异大、高效开发井布署难等问题是制约气田高效开发的关键。在气藏地质特征、断裂裂缝系统、基质物性、储层微观结构和气水关系分布等研究的基础上,结合储层地应力研究,从多个角度系统解剖了主力产气区克深2区块高效井和低效井的差别,揭示了产能的主控地质因素和钻完井因素,提出了高效井布署、实施及开发合理技术政策。研究结果表明:井筒及井周裂缝发育程度、产状、有效性、储层力学特征、气柱高度及其相互之间的匹配关系是制约气井产能的先天地质因素;井周断层、裂缝、隔夹层、气水分布、投产井段及由此制定的合理开发技术政策是制约长期高产、稳产的核心因素;完钻井深、完井投产井段、射孔段优化和储层改造工艺是否合理,也是气井高产、稳产的关键;同时,基质储层物性及孔喉特征对产能也有一定影响。综合分析认为,在高部位集中布井是实现该类气藏高效开发最直接、最有效的手段。     

超深层致密砂岩构造裂缝特征及其对储层的改造作用——以塔里木盆地库车坳陷克深气田白垩系为例

库车坳陷克深气田是塔里木盆地天然气上产增储的最重要战场之一,也是国家“一带一路”能源大通道的主要气源区,但产气储层埋深超过6 000m,网状缝—垂向缝发育、密度为3~12条/m,基质孔隙度平均为3.8%,基质渗透率平均为0.128×10^-3μm²。为揭示超深层裂缝对储层性质及天然气高产稳产的影响。综合岩心、薄片及成像测井资料,对库车坳陷克深气田巴什基奇克组致密砂岩储层构造裂缝特征进行了表征,并分析了构造裂缝对储层的改造作用。克深气田的构造裂缝包括近EW向、高角度为主的张性裂缝和近NS向、直立为主的剪切裂缝2组,前者充填率相对较高,后者多数未被充填;微观构造裂缝多为穿粒缝,缝宽10~100μm;构造裂缝在FMI成像测井图像上以平行式组合为主。构造裂缝对克深气田储层的改造作用主要体现在3个方面：构造裂缝直接提高了储层渗透率;沿构造裂缝发生溶蚀作用有效改善孔喉结构;早期充填裂缝仍可作为有效渗流通道。背斜高部位是构造裂缝渗透率的高值区,控制了天然气的富集高产。网状及垂向开启缝与储层基质孔喉高效沟通,形成视均质—中等非均质体,可使天然气产量高产且长期稳产。     

库车前陆盆地克深气田超深超高压气藏开发认识与技术对策

塔里木盆地北缘库车前陆盆地克深气田是罕见的超深超高压裂缝性致密砂岩气藏。在气田开发先导试验阶段,开发井成功率、产能到位率均低,气井产能递减快,开发效果不佳。为此,在深入认识气藏地质特征、产能控制因素、储层连通关系与渗流特征、气水关系与水侵规律的基础上,经过持续的开发试验和技术攻关,探索形成了"高部位集中布井、适度改造、早期排水"的开发对策和"超深复杂构造描述技术、裂缝性致密砂岩气藏井网优化技术、裂缝性致密砂岩储层缝网酸化压裂改造技术、超深超高压气井动态监测技术、高压气井井筒完整性管理与评价技术"等5大配套开发技术,在该气田开发过程中取得了良好的应用效果:(1)目的层钻井深度误差由125 m下降到30 m以内;(2)克深8区块扩大试验区产能到位率达100%;(3)单井平均天然气无阻流量提高5倍,由改造前的50×10~4 m~3/d提高到273×10~4 m~3/d;(4)克深气田实现了高温高压条件下的安全平稳生产。该气田的成功高效开发为国内外其他同类型气藏的开发提供了经验,其开发对策和配套技术具有重要的指导和借鉴意义。     

苏里格气田致密砂岩气藏储层体积改造关键问题及展望

2012年,中国石油天然气股份有限公司提出了"体积改造"的技术理念,促使压裂理论从经典走向现代。随着鄂尔多斯盆地苏里格气田致密砂岩气藏勘探开发工作的持续推进,储层条件更加复杂,压裂改造技术在理念、材料和工艺等多方面都面临着新的难题和挑战。为了将体积改造技术原理的普遍性和苏里格气田致密砂岩气藏储层的特殊性相结合,建立有效的体积改造技术模式,借鉴近年来美国非常规天然气成功开发的经验,从地质特征入手,探讨了苏里格气田致密砂岩气藏储层体积改造面临的关键问题,并提出了技术发展的方向。研究结果表明:(1)控制裂缝纵向延伸,适度提高排量、大幅增加液量的滑溜水压裂设计是提高单层产量的关键;(2)通过直井多层、水平井多段压裂,实现致密砂岩气多层系立体式开发,是提高单井产量和采收率的基础;(3)小井眼、小油管完井实现高排量压裂设计、长期生产,是实现提产降本的前提。     

超深层致密砂岩储层裂缝定量评价及预测研究——以塔里木盆地克深气田为例

塔里木盆地库车坳陷克深气田区白垩系巴什基奇克组是库车山前的主力产气层段,具有埋深大、基质物性差、构造裂缝整体发育的特征。利用钻井取心、FMI成像、钻完井漏失量、试采压力恢复资料,结合CT扫描定量分析、高压压汞、扫描电镜、裂缝充填物测年等实验分析方法,开展了低地震资料品质下的超深层致密砂岩储层裂缝的定量评价与预测。认为克深气田区总体发育3期构造裂缝,以高角度半充填剪切缝为主,有效开启度为50~300μm,主要走向以近SN向为主,见EW走向裂缝|主要受古应力的大小及方向控制,同时受地层原始岩性组构影响|第三期构造裂缝与储层演化配置关系最好,对储层渗透率的提升起到关键作用。裂缝的高渗流区主要分布在背斜高部位、断裂的转折端及次级断裂附近。构造裂缝有效沟通了单砂体,可整体提高储层渗透率1~3个数量级,构造裂缝派生的微裂缝可有效沟通其周围的基质孔喉,沿裂缝网络更易发育次生溶蚀孔隙。     

深层致密砂岩气藏干湿交替诱发气井出砂实验模拟

塔里木盆地库车坳陷深层致密砂岩气藏天然裂缝发育,处于高温高压和高地应力的封闭环境,地层水矿化度高,局部存在超低含水饱和度特征,部分气井生产中经常伴随不同程度的出砂现象,严重干扰气井正常生产.选用库车坳陷某深层致密砂岩气藏岩样,实验模拟含水饱和度升降的干湿交替过程,监测岩石动态力学参数及应力敏感系数变化.结果 表明,干湿...