SF气田水平井分段压裂关键参数优化设计

裂缝间距、加砂量等是水平井分段压裂设计的关键参数,直接影响着压后的增产与稳产效果。川西SF气田J3P气藏河道平面展布窄,砂体呈透镜体状,砂泥岩互层现象严重,储层非均质性强,采用常规设计方法实施压裂后,压后效果较差。为此,应用复位势及势叠加原理等基本渗流理论,结合气相拟压力函数和气体状态方程,建立了致密气藏压裂水平井在多条裂缝相互干扰下的产能计算模型,实现了水平井分段压裂的数值模拟优化。应用＂一井一策＂单井设计方法,根据单井钻遇显示、砂泥岩分布及砂体平面展布宽度等数据,对理论优化设计结果进行修正,提高了设计的针对性与有效性,对后续压裂施工设计具有一定的指导意义。     

致密气藏分段压裂水平井产能评价新思路

由于储层物性、投产方式与渗流机理的差异,致密气藏与常规气藏的水平井产能评价存在很大差异,常规气藏水平井产能模型在致密气藏中存在诸多局限性。根据作者对国内外致密气藏分段压裂水平井开发效果的研究,从致密气藏水平井分段压裂的实际出发,提出了压裂水平井产能评价的新思路,即以单压裂段为单元,采用单压裂段压降叠加分析方法和单压裂段产量递减分析方法,合理评价单压裂段产能、最优压裂段数和对应的水平井或气藏产能。通过国内外的两个实例的应用与分析结果证明,该套思路和方法对于致密气藏分段压裂水平井产能评价具有很强的适用性和可操作性。     

悬空侧钻技术在大牛地气田DP22水平井的应用.

大牛地气田盒1段储层岩性为砂、泥岩互层,水平井在施工过程中易钻遇泥岩夹层,悬空侧钻是一种快速、经济的应对措施,且不对储层造成污染。DP22井在水平段施工过程中钻遇泥岩后退至砂岩井段应用了悬空侧钻技术,通过优选侧钻点、侧钻钻头和钻具组合,采用合理的造斜率及侧钻钻压,确保其继续在储层砂岩中钻进,侧钻过程中油气显示良好,实现了随钻点火,整个施工过程仅耗时3 d,在侧钻之后直至完钻的最后4趟钻均能找到侧钻井眼并顺利下钻,侧钻井段总长972 m,水平井段砂岩钻遇率达到了100%。DP22井悬空侧钻的顺利实施,确保了水平井段的砂岩钻遇率,最大限度地发挥了氮气泡沫欠平衡钻井技术在保护储层方面的作用,为今后水平井的实施积累了经验。     

致密砂岩气藏水平井参数优化

鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏总体呈现储层横向变化快、纵向多层发育的地质特征,水平井有效规模开发难度较大。为提高其开发效果,基于对已投产水平井单井控制动态储量、递减率、产能等动态指标的精细评价,从沉积位置、储层厚度、钻遇储层长度、井段位置、轨迹类型、改造方式等方面入手,分析了苏里格气田某区块水平井开发指标的影响因素,并应用灰色关联法定量分析了各参数对水平井产气能力的贡献值。研究结果表明:钻遇储层长度对水平井产能的影响最大,其次是储层位置、沉积微相、储层厚度、轨迹类型,改造方式。结论认为,该区块致密气藏水平井开发设计应遵循以下原则:(1)部署应以心滩和河道中部微相为主;(2)优质砂体厚度大于8 m,横向展布相对稳定;(3)水平段长度在经济效益允许的条件下尽可能长;(4)轨迹类型以平直型为主;(5)改造方式以裸眼封隔器为主。     

川西水平井分段压裂效果影响因素分析

川西水平井分段压裂效果主要与储层物性、水平井筒方向、砂体展布和地应力方向、平均单段加砂量和平均砂比、分段数量和间距等密切相关。孔隙度和渗透率高、水平井筒在有利砂体展布范围内与最小水平主应力方向一致、平均单段加砂量大、平均砂比高,则压后产量高;反之,则压后产量低,甚至无产能。分段数在8段以内和间距在120m以内时,压后天然气产能增加,但分段数超过8段和间距超过120m时,压后天然气产量减小。因此,川西水平井井筒应部署在储层物性好的有利砂体展布范围内,且水平井筒方向应尽可能与最小水平主应力方向一致,并合理增加分段压裂的单段砂量、平均砂比及合理控制分段数和间距,以尽可能提高水平井分段压裂的增产效果。     

裂缝性致密砂岩油藏水平井井筒延伸方位优化

红河油田长8油藏为裂缝性低渗透致密砂岩油藏,主体开发方式为水平井配合压裂改造.在长8储层水平井实际生产情况的基础上,从地质、钻井、压裂、采油的角度论证了水平井井筒延伸方位对工程、产能和防水的影响.结果表明：井筒延伸方位和最大水平地应力夹角介于25～75°时,可获得较高的砂岩钻遇率和显示钻遇率;夹角介于60～90°时,同时避开泥岩和断层,是钻井过程中利于井壁稳定和储层保护的最优方向;夹角介于50～90°时,避开泥岩和断层,是减少出现压裂施工复杂情况的最优方向;夹角介于50～80°时,可获得较好的防水效果;夹角介于40～75°时,可获得较高的单井产能,是利于工程施工、提高单井产能和防水淹的最优方向.     

基于地质导向的河流相储集层模式识别与随钻调整策略

河流相储集层横向变化快往往导致水平井砂岩钻遇率较低而降低水平井的产能优势,因此需要利用地质导向技术并结合地震资料对水平井实施过程中钻遇砂体发育模式进行解析。对于河流相储集层而言,不同成因类型在随钻过程中所表现出砂泥剖面的测井曲线特征存在差异:"砂体拼接"型模式钻遇砂泥岩界面往往表现为砂泥"突变"的电性特征;"微构造"型模式钻遇砂泥岩界面表现为"渐变"的电性特征;"浅着陆"型模式钻遇泥岩界面可以表现出多种电性特征。通过不同的电性特征可以进一步识别河流相储集层的边界面发育模式及储集层内部砂体拼接状况。基于对地质模式的识别,采用相应的随钻调整策略,可有效提高河流相储集层水平段砂体钻遇率。     

致密砂岩气藏水平井多学科综合导向新技术——以鄂尔多斯盆地为例

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气藏的储层主要表现为近南北方向条带状展布,河道分叉、交汇频繁,单砂体接触方式以侧向加积形成的多层式接触为主,河流交汇处砂体具有近东西向横卧分布的特征,给水平井地质导向带来了很大的难度。为了提高水平井储层钻遇率,系统分析了水平井地质导向现状和储层沉积特征,利用三维地质建模与三维地震对储层空间展布进行预测,同时结合对已钻水平井砂体空间展布的认识,不断完善和丰富水平井地质导向技术与方法,形成了"小层精细对比入靶、地质小尺度、地震大方向"的多学科思维深度融合的综合导向新技术,并进行了现场应用。研究结果表明:①沉积模型导向可在入靶过程中精确制导,提高一次入靶成功率,是斜井段入靶导向的主要方法 ;②地质建模导向可指导水平井钻进,但与地下真实地质体存在着一定的误差,可作为水平段辅助导向方法 ;③三维地震导向可区分复合河道界限和判断优势砂体空间相对位置,对水平段导向有很好的预判和指导性,是水平段导向的主要方法 ;④新方法在致密砂岩气示范区应用于水平井62口,实现平均水平段长1 430 m、平均砂岩钻遇率86.2%、平均气层钻遇率70.2%,水平井气层钻遇率提高了10%以上。     

致密砂岩气藏水平井体积压裂新技术

针对致密砂岩气藏常规缝间距80~100 m分段压裂导致单井剩余可采储量多的问题。基于体积压裂理念,改变传统致密砂岩水平井等分段理念,将均匀布段改为针对"甜点"的加密分段,采用Y341封隔器和不限级数滑套分段新工艺,对每个射孔段针对性压裂,实现了不动管柱多段分段压裂改造;同时,通过加砂压裂工艺和施工参数优化,实施"长、宽、高"三维立体压裂,提高储层的改造程度,以达到体积压裂和提高压后天然气产量的目的。该技术在川西低孔—特低孔、超致密砂岩储层水平井GX井成功进行了不动管柱19级分段压裂试验,一次性下入压裂管柱,连续施工,创下了国内不动管柱滑套分段数最多的记录,段间距22~76 m,平均45 m,压后在油压23 MPa下测试气产量12.64×10~4 m~3/d,是地质预期的2~3倍,比采用常规分段、测井与录井显示更好的同井场邻井的压后测试产气量更高。该井生产296 d,累计产气量是邻井的2.17倍,动态储量是邻井的1.3倍。加密分段及分段压裂新工艺为低孔—特低孔、超致密气藏提高开发效果提供了重要的技术支撑。     

加拿大白桦地致密气储层定量表征技术

以加拿大白桦地大型致密砂岩气田的研究为基础,梳理了致密气开发过程中需要评价分析的5大品质特性,提出了表征致密气储层特征的关键参数,确定了适用研究区的致密气储层定量表征和评价技术,形成了一套指标体系:多旋回精细等时地层格架和砂体叠置结构特征分析技术以确定储层空间展布;TOC测井参数地质统计定量技术以确定有机质丰度;岩心"四性"关系标定与序贯高斯模拟的储层物性定量表征技术以确定储层物性分类级别;基于岩心应力实验和测井解释的岩石脆性指数综合判定技术以确定岩石可压性;与压裂水平井产量相关的多参数组合综合评价技术以确定有利布井区;井下微地震监测技术定量用以表征人工裂缝、优化井位部署;水平井分段压裂优化技术确定最佳压裂段数、缝间距等参数,落实分段压裂水平井单井控制体积,确定单井控制储量。通过储层和裂缝综合研究不断优化致密气藏开发井网,其中大规模水平井压裂是致密气高产的有效保障,这些技术的现场应用也取得了显著的效果。     

致密气藏水平井甜点段识别方法研究

水平井分段压裂已经成为致密气储层开发的重要方式,但由于致密气储层非均质性强,各段产能贡献差异大,有效识别水平段甜点位置,针对性优化压裂规模,成为提高压裂产能的关键.根据6口水平井57个压裂段微地震向量扫描监测结果,识别出压裂期间72处有效破裂位置.将这些点的测井、录井参数进行关联度分析,结果表明全烃和钻时对破裂位置的表...     

非对称3D压裂和裂缝无序性压裂设计理念与实践——以四川盆地川西致密砂岩气藏为例

目前致密气藏改造存在传统大型压裂与体积压裂两种技术模式,如何选取适合储层特征的改造方式令人困惑。基于对致密气藏、页岩气藏的储层地质特征、渗流特征的分析,阐释了致密气藏与页岩气藏改造理念的差异,提出致密气藏改造方式的选取应以储层地质特征、渗流特征为依据,以最大程度改善储层渗流能力为目标。据此理念,以四川盆地川西地区两套致密气储层为例提出了2种压裂设计方法:对于中浅层上侏罗统蓬莱镇组"叠覆型"储层采用水力裂缝与储层砂体空间展布、渗流能力相匹配的非对称3D压裂设计;对于中深层上三叠统须家河组五段"砂页岩交互"储层采用增加裂缝无序性的体积压裂设计。应用结果表明:采用非对称3D压裂设计方法的水平井压后平均产量较同区水平井提高了41%,该方法适用于对蓬莱镇组气藏的开发;采用增加裂缝无序性体积压裂设计方法的单井压后平均产量为2.25×10~4 m~3/d,该方法为须五段气藏的开发提供了有力的技术支撑。     

川西低渗致密气藏水平井开发实践与认识

川西坳陷属典型的低渗致密气藏,为探索水平井的适应性,开展了4口水平井先导试验,试验探索了不同钻井方式、不同完井方式、不同增产方式在不同区块对产能的影响.试验结果表明,由于水平渗透率比垂向渗透率高2-3个数量级,导致了水平井自然产能与直井差异不大,均达不到工业产能.也正因为这一内在因素,导致了不同钻井方式、不同完井方式对致密储层水平井自然产能影响不大.针对上述实际情况,探索了酸压与加砂压裂改造先导性试验,酸压改造增产幅度不大,而加砂压裂效果却异常显著,增产倍比14倍以上.结合水平并加砂压裂现场实践,对于低渗致密气藏水平井,靠长的水平井段代替垂直井加砂压裂人工裂缝是不太现实的,即仍然需要加砂压裂才能获得理想效果,为类似致密储层水平井开发提供了有益参考.     

页岩气藏产量递减预测模型研究及应用

页岩气藏普遍采用水平井体积压裂方式开发,压裂体积是影响气井产气特征的重要因素。在实际开发中,由于储层非均质性等影响,各压裂段压裂体积各不相同。为研究压裂体非均匀展布对产能递减规律的影响,根据页岩气渗流特征,在水平井渗流模型的基础上,引入压裂体大小及分布等表征参数,建立了页岩气藏非均匀压裂水平井渗流模型,并绘制了产能递减曲线。同时根据典型产量递减曲线划分了流动阶段,分析评价了不同压裂体展布类型下产量递减曲线特征。研究表明压裂体的展布特征主要影响产气量及线性流阶段曲线特征;非均匀压裂造成水平井产气量较少、早期线性流持续时间较长。结合压裂数据,提出了气井产量预测方法并进行了实例计算。     

高含水致密气藏水平井稳产原因分析及启示——以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例

大牛地气田2014年投产水平井稳产至今,并未出现明显的产能递减,其递减规律和以往历年投产井的结果及国内外同类气藏的开发结果出现明显差异。对这一部分水平井和之前历年投产井进行了对比分析,并将其稳产原因分为地质原因、工程原因和管理原因3大类。其中地质原因包括储层产水、水平井钻遇砂岩长度和储层生烃强度等因素;工程原因主要指压裂设计和施工的因素;管理原因主要包括排水采气思路和配产思路的转变。研究结果表明:产水对致密气藏气井生产具有控制作用,产水量越低,气井越容易稳产。气测显示砂岩长度和储层生烃强度越高,越有利于气井稳产。压裂规模越大、返排率越高,越有利于气井稳产。对于高含水致密气藏来说,排水是开发第一要务,应确立"排水和采气同等重要、同步进行"的整体开发思路。在保证排水的情况下降低配产比例,可以有效降低投产初期储层压降速率,更有利于气井的稳产。同时提出,对于致密气藏来说高效开发关键在于科学管理,"低产气+高产水≠无法稳产"。通过对地质条件认识的深化、通过钻井和压裂等工程工艺的改进,通过开发思路的优化调整,同样可以在高含水致密气藏中做到气井的长期稳产。     

四川盆地中部地区致密河道砂岩气藏高产井地震模式及井轨迹设计

四川盆地中部地区中侏罗统沙溪庙组气藏为典型致密气次生气藏,勘探开发潜力大,是中国石油西南油气田增储上产的重要领域之一。前期单纯依据河道的刻画成果部署井位,获得的产能与预期存在明显差异。为明确沙溪庙组致密气高效开发井位部署模式,在多手段河道刻画基础上,综合实钻井岩心、测井、地震预测成果,开展致密河道储层产能主控因素分析及地震响应特征研究。研究结果表明:①川中地区沙溪庙组河道储层总体表现为低孔、致密特征,孔渗具有明显正相关关系,属于孔隙型储层,气井产能主要受河道砂岩优质储层发育程度、储层富气程度以及压裂改造三大因素控制。②沙溪庙组优质河道砂体越厚、泥质含量少、储层厚度越大、物性越好,砂体底界波峰反射越强;利用河道砂"亮点"波峰最大振幅能量属性能有效区分优质砂体储层分布位置,并与实钻井具有较好的对应关系。③地震正演结合实钻井分析建立了浅层致密河道气藏高产井模式为"强振幅‘亮点’+低泊松比+垂直(大角度斜交)最大主应力方向",利用该模式部署试采井实钻,强振幅区内Ⅰ、Ⅱ类储层钻遇率超过80%,测试单井平均无阻流量由2018年的31.8×10~4 m~3/d提高到84.5×10~4 m~3/d。     

悬空侧钻技术在DP19井中的应用

大牛地气田为低孔低渗砂岩气藏,储层非均质性强,前期已实施的水平井因频繁钻遇泥岩煤层而提前完钻,影响水平井实施效果。DP19井为大牛地气田在盒1气层实施的一口欠平衡水平井,水平段钻进过程中两次钻遇泥岩,采用悬空侧钻技术成功调整轨迹至砂岩,确保了欠平衡钻井的顺利实施,水平段按预案实施,段长1200m,砂岩钻遇率100%。     

基于水平井约束下的致密砂岩储层精细描述方法

近年来,随着苏里格气田的开发,鄂尔多斯盆地已经率先进入“非常规”资源开发时代,水平井成为提高致密砂岩气藏单井产量的主要技术手段。特有的黄土塬地貌导致地震预测的砂体厚度符合率低,而通过密井网解剖砂体在一定程度上能提高砂体展布认识的精度,但局部沉积的分流河道砂体横向迁移较为频繁,在水平井实施过程中常发生侧出河道的情况,降低了储层钻遇率。为此进行了水平井约束下的致密砂岩精细描述技术优化：(1)充分利用水平井水平段资料降低井间盲区,提高砂体描述精度;(2)依据水平井实钻轨迹资料建立“有效储层长度”大数据库,可降低水平井实钻侧出河道的风险;(3)利用出发井和末端控制井资料,首先进行各井点砂体对比和结构分析,初步识别单砂体,然后基于水平井实钻资料对原有砂体描述进行补充和约束,进行井间砂体平面展布预测,最后在建立大数据的基础上完成砂体空间立体描述,达到水平井约束下的砂体精细描述。     

致密气藏压裂水平井温度剖面影响因素分析

由于缺少水平井温度剖面预测模型,且影响温度剖面的主导因素不明确,导致根据分布式光纤温度测试数据反演解释致密气藏压裂水平井产出剖面十分困难。为此,建立了考虑多种微量热效应和裂缝系统传热的致密气藏压裂水平井温度剖面耦合预测模型,模拟分析致密气藏压裂水平井储层温度分布和井筒温度剖面特征,并采用正交实验分析和定量实验分析方法评价不同影响因素对温度剖面的影响程度。研究表明:各因素对致密气藏压裂水平井温度剖面的影响程度由大至小依次为裂缝半长、单井日产气量、储层渗透率、井筒直径、裂缝导流能力、水平段井筒倾角、储层总导热系数;主导因素为裂缝半长、单井日产气量和储层渗透率。温度模型的建立和温度剖面主导因素的确定为致密气藏压裂水平井产出剖面、裂缝参数等定量解释奠定了理论基础。     

完井方式对致密气藏压裂水平井产能的影响

针对致密气藏储层特征,考虑了常规水平井、垂直压裂水平井在采用射孔和裸眼2种不同完井方式时水平井筒与裂缝的相互干扰情况,运用Green函数Newman积分法,分别推导出各向异性致密气藏压裂水平井在不同完井方式下井筒与储层耦合的非稳态渗流模型,并给出求解方法。实例计算结果表明,在相同储层与施工工艺条件下,常规水平井产能较低,压裂水平井采用裸眼完井方式所获得的产气量仅在生产初期高于射孔完井方式,生产稳定后两者基本一致;产气量随裂缝条数的增加而增加,在非稳态阶段,裂缝产气量相近;在拟稳态渗流阶段,由于裂缝间干扰明显,各裂缝中的产气量沿井筒呈"U"型分布。综合考虑生产技术与经济因素,推荐油田现场采用射孔完井的压裂水平井进行生产,压裂设计时应考虑裂缝干扰影响,适当扩大水平段两端的压裂规模。