裂缝性低渗透砂岩油藏合理注水压力——以鄂尔多斯盆地安塞油田王窑区为例

以鄂尔多斯盆地安塞油田王窑区长6油层为例,利用相似露头、岩心及测井资料,在评价天然裂缝发育特征的基础上,求取了不同组系裂缝开启压力及地层破裂压力,分析影响裂缝开启压力的各种因素,进而探讨如何合理确定低渗透油藏注水压力界限。安塞油田王窑区长6油层以发育高角度构造裂缝为主,其主要方位依次为NEE-SWW、近E-W、近S-N和NW-SE向,不同组系裂缝开启压力差异较大,主要受埋藏深度、裂缝产状、孔隙流体压力及现今地应力等因素影响。合理注水压力的确定要根据各井组天然裂缝发育情况。在不发育天然裂缝的井组,注水压力不应大于地层破裂压力,避免地层发生大规模破裂而形成裂缝型水窜通道;对于发育天然裂缝的井组,若裂缝开启压力小于地层破裂压力,合理注水压力界限不应大于裂缝开启压力,以防止裂缝大规模开启和延伸;若裂缝开启压力大于地层破裂压力,则要以地层破裂压力厘定合理注水压力,以防止地层发生新的大规模破裂。     

裂缝性油藏注水开发水淹力学机理研究

裂缝性低渗透油藏发育着复杂的裂缝网络,随着注水开采程度的加深,过高的注入压力和过量的注水会引起微裂缝开启、起裂、扩展和相互贯通,在注采连线形成高渗透带,导致注入水单向突进,油井含水上升快,造成油井水淹和窜流严重,降低了油田的最终采收率。针对注水开发过程中储层裂缝系统的演化贯通给油田开发带来的困难,研究分析了天然裂缝内注入水渗流对裂缝起裂的影响,应用岩石断裂力学理论分析了天然裂缝性储层在注水开发过程中裂缝系统的相互作用,研究了注入压力作用下天然裂缝的开启、扩展延伸和相互贯通的力学机理,对天然裂缝性储层注水开发过程中研究裂缝的分布规律、确定合理的注水方式和注水压力、延缓注水 开发过程中油井方向性水窜和水淹速度具有重要的理论指导意义。
     

低渗透油藏注水诱导裂缝特征及形成机理——以鄂尔多斯盆地安塞油田长6油藏为例

以鄂尔多斯盆地安塞油田长6油藏为例,在分析低渗透油藏注水开发动态特征的基础上,阐明了注水诱导裂缝的基本特征并研究其形成机理,最后利用数值模拟技术对该区注水诱导裂缝的主要形成机理进行了模拟。注水诱导裂缝指低渗透油藏在长期的注水开发过程中,当注水压力超过各类裂缝开启压力或地层破裂压力而形成的以水井为中心的高渗透性开启大裂缝或快速水流通道。它是低渗透油藏长期注水开发过程中所表现出的新的开发地质属性和最主要的非均质性,对于长期水驱的低渗透油藏来说具有普遍性和必然性。注水诱导裂缝有3种形成机理,当注水压力过高,超过天然裂缝的开启压力使天然裂缝张开、扩展和延伸,或超过地层破裂压力使地层中不断产生新的破裂,或使注水井周围因射孔、压裂等生产或增产措施所导致的不同类型的人工裂缝张开等均可形成注水诱导裂缝。安塞油田长6油藏普遍发育与现今最大水平主应力方向近一致的以雁列式排列的高角度构造剪切裂缝,当注水压力超过这类裂缝的开启压力并使裂缝张开、延伸扩展并相互连通,是该区注水诱导裂缝的主要形成机理。油藏数值模拟表明,随着注水诱导裂缝规模的不断扩大,注水井井底压力相应的表现出连续的不规则的周期性变化。     

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。     

七里村油田郑庄区长6储层天然裂缝初探

陕北南部地区三叠系储层中天然裂缝十分发育．前人曾提出“陕北地区主要为裂缝性油藏”．因此探索陕北地区低渗透油层裂缝系统及裂缝展布特征对油田开发具有十分重要的意义。作者通过借鉴前人对延河剖面长6出露区裂缝的研究,以及川口油田岩心裂缝研究资料．提供研究区的经验．通过统计区内油层改造时破裂压力的平面变化规律．对区内可能存在的天然裂缝进行预测。希望能对今裂缝分布规律的线索,同时．借鉴长庆油田利用储层破裂压力研究天然裂缝展布方向后的注水开发起到一定的指导作用。     

低渗透砂岩油藏注水诱导裂缝发育的主控因素——以鄂尔多斯盆地安塞油田W区长6油藏为例

低渗透油藏在长期注水开发过程中会产生注水诱导裂缝,严重影响油藏开发特征。以鄂尔多斯盆地安塞油田W区长6油藏为例,利用地质、测井、分析测试及生产动态等资料,对注水诱导裂缝形成及发育的主控因素进行了研究。注水诱导裂缝在形成和发育过程中主要受地质和工程两大因素综合控制,其中地质因素包括天然裂缝、现今地应力、储层构型及储层岩石力学性质等,工程因素主要包括人工裂缝和注采参数（如注水时长、注水量、注采比或注采量）等。天然裂缝和人工裂缝为注水诱导裂缝的形成提供了物质条件;现今地应力控制了注水诱导裂缝发育的优势方向,并间接影响其延伸过程中的难易程度;不同级次构型单元控制注水诱导裂缝的规模,不同级次的构型界面影响注水诱导裂缝的持续延伸;储层岩石力学参数一定程度上影响了注水诱导裂缝的延伸路径;注采参数则直接控制了注水诱导裂缝的形成和延伸速度。     

特低渗透砂岩油藏动态裂缝成因及对注水开发的影响——以安塞油田王窑区长6油组为例

安塞油田王窑区长6油组主要发育北东—南西向、近南北向2组天然裂缝,在注水开发过程中,注入水水淹方向与天然裂缝发育方向并不完全一致。在分析天然裂缝发育特征的基础上,结合不同开发阶段的油水井生产动态、吸水剖面和时间推移试井等资料,利用库伦破裂准则和格里菲斯裂缝扩展理论研究动态裂缝成因。结果表明,随着注入水压力的升高,原本无效的天然裂缝选择性开启和方向性扩展、延伸、沟通而形成的动态裂缝造成水淹,研究区动态裂缝的开启压力为20~23 MPa,延伸方向为北东65°~75°,与现今最大水平主应力方向一致。动态裂缝加剧了储层非均质性,造成现今最大水平主应力方向的快速水淹、水窜,降低了平面上和纵向上的动用程度,从而影响了油藏开发效果。     

裂缝性低渗透油藏注水方式的选择

根据松辽盆地和鄂尔多斯盆地裂缝性低渗透油藏储层中裂缝分布规律与注水开发动态特征,对油藏合理注水方式的选择进行了论证。指出采用矩形五点注水方式,在部署井网时,使井排方向平行于储层中裂缝的延伸方向,可以使井网最大限度地适应储层的非均质性,从根本上抑制裂缝在注水开发中的负面影响。研究结果表明,矩形五点注水方式(或者斜反九点注水方式)是开发好裂缝性低渗透油藏的首选注水方式。     

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。      

红河油田注水开发中储层破裂压力的测定及应用

红河油田长8致密储层非均质性强,注水试验过程中,依据经验确定的储层破裂压力数值范围较大,导致注水压力取值不合理、油井水淹比例高。通过实验,精确测定了不同渗透率条件下的储层破裂压力和裂缝重张压力,揭示了其随储层渗透率变化的关系,明确了注水压力高于裂缝重张压力是导致早期注水试验中油井水淹比例高的主要原因,确定了合理注水压力应低于储层裂缝重张压力的原则。开展注水压力调整后,油井水淹比例大幅下降。     

裂缝性油藏单井渗流规律研究

在进行裂缝性油藏渗流理论研究时，用常规方法难以对随机分布在储层中且不与油水井相连通的天然裂缝进行处理。为此，根据等值渗流阻力原理，将天然裂缝表征成果应用到油田开发研究中，考虑天然裂缝表征参数对渗流特征的影响，建立了裂缝性油藏单井稳态渗流的理论模型。用实际油藏参数进行了实例计算，研究了裂缝长度、裂缝开度、裂缝数目、裂缝线密度及裂缝与油井的相对距离等参数对压力分布和产量的影响。结果表明，在距井约10m范围内天然裂缝对压力分布和产量的影响大，超过10m，对压力分布和产量的影响减小；裂缝开度、数量和线密度超过一定值后天然裂缝对压力分布和产量的影响程度减小。     

低渗透储层垂直缝延伸规律研究

随着我国低渗透砂岩油藏越来越多地被发现并投入开发,人们逐步认识到裂缝性低渗透油田开发的特殊性：不仅基质岩块具有低渗透开采的特点,而且由于天然或人工裂缝的存在,大大改变了流体在地层的流场。在注水开发过程中,发现沿裂缝方向有水窜现象,直接影响了注水开发效果。为研究裂缝的延伸规律,首先做了一些假设,根据假设,建立了裂缝延伸模型,然后用标准的四阶Runge-Kutta法可迭代解出裂缝几何尺十、缝中流量分布和压力分布。以安塞油田王窑区长61储层参数为例,设计了不同的方案,对裂缝的延伸规律进行了研究,认为：侧向应力不高、储层致密是造成注水时裂缝张开并大距离延伸的主要原因;裂缝延伸长度与注入量成正比,而与渗透率和裂缝内外压差成反比。建议通过周期性注水来延缓水沿裂缝窜进到油井的时间。     

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。     

水平缝发育低-超低渗透油藏注水开发特征

针对延长东部油田浅层水平缝发育油藏注水开发中存在的问题,根据矿场实践及测试统计结果,研究了该类储层裂缝分布规律,总结了不同于高角度裂缝和垂直裂缝发育油藏的注水开发特征。研究结果表明：该类储层中天然裂缝在物性较好的区域更易连续、成片集中分布。天然裂缝发育集中和连续区域的油井压裂破裂压力也相对较低,更易形成水淹区域;水平缝发育油藏注水开发中,裂缝发育区域周围的油井注水易形成多方向连片水淹,治理难度大,水驱效果较差。实践表明,水平缝发育油藏单靠平面井网优化难以有效避免注入水沿油井水窜,需寻求注采位置与沉积韵律和裂缝系统的纵向优化配置。研究成果对浅层水平缝发育低-超低渗透油藏有效注水开发具有积极指导作用。     

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。     

松南深层储层人工裂缝特征及压裂对策研究

松南地区深层储层主要分布火山岩和碎屑岩,属低孔特低渗储层,储层分布不稳定,物性变化大,压裂施工中多数井存在砂堵和高压停泵的问题,压裂成功率较低。通过压裂压力分析、地应力试验评价和监测资料分析等,得出松南深层压裂人工裂缝特征主要是:地层弹性模量大,岩石变形困难,破裂压力较高;天然裂缝发育,引起较窄的多裂缝起裂和延伸;储隔层地应力差较小而造成缝高延伸过量。针对压裂裂缝特征和压裂难点进行了相应的压裂工艺技术研究,并进行现场试验,取得了良好的压裂效果,大大提高了压裂的成功率。     

鄯善油田地应力、裂缝系统与油田开发

以吐哈鄯善油田为例,分析地应力对低渗透砂岩油田裂缝(包括天然裂缝和人工压裂裂缝)的控制作用,研究地应力对低渗透砂岩油田井网部署和注水开发的影响。认为,古构造应力场与天然裂缝的形成、分布及发育程度有关,现今应力场则不仅影响天然裂缝在地下的赋存状态及有效性,而且控制了人工压裂裂缝的形态和延伸方向。低渗透油田的合理开发,应考虑现今地应力状态下的天然裂缝和人工压裂缝的综合影响,开发时,注水压力应低于地层破裂压力,不应沿天然裂缝方向和最大水平主应力方向部署注采井。     

Valhall油田在高于破裂压力下注水诱生裂缝

本文应用专门的水力压裂软件模拟动态裂缝的延伸，综合考虑了二维滤失、流体的流度、注水区的压缩性、岩石和流体的热效应、多孔弹性背应力等因素，把预测的动态裂缝与热采模型结合，成为模拟单、双孔隙储层中注入压力高于地层破裂压力下注水的有效方法。     

有天然裂缝的砂岩油藏的开发

低渗透砂岩油田的天然裂缝可分为微裂缝和显裂缝两类。有天然裂缝的砂岩储层可分为微裂缝型和显裂缝型两类。本文提出了它们的鉴别标志。微裂缝型储层对注水压力很敏感,以裂缝延伸压力为注水压力的临界条件表现明显不同的动态特点。显裂缝型储层以及不得不超临界值注水的微裂缝型储层可以利用裂缝的高吸水能力,条件是只有一个方向裂缝吸水,采取治裂缝线就注水并防止隔层进水。     

有天然裂缝的砂岩油藏的开发

低渗透砂岩油田的天然裂缝可分为微裂缝和显裂缝两类.有天然裂缝的砂岩储层可分为微裂缝型和显裂缝型两类.本文提出了它们的鉴别标志.微裂缝型储层对注水压力很敏感,以裂缝延伸压力为注水压力的临界条件表现明显不同的动态特点.显裂缝型储层以及不得不超临界值注水的微裂缝型储层可以利用裂缝的高吸水能力,条件是只有一个方向裂缝吸水,采取治裂缝线就注水并防止隔层进水.