致密油水平井小型注水吞吐技术研究

目前致密油水平井开发过程中,常规注水适应性差,自然能量开发递减大,水平井低产低效,整体采出程度低,迫切需要对水平井有效补能技术进行攻克,来实现恢复单井产能,提高采收率。D1区C7油藏为一个致密油水平井开发单元,受裂缝发育、井间干扰大、注水适配性差等因素影响,长期无注水补能,自然递减持续较高,开发水平低。针对此问题,前期开展了水平井长周期注水吞吐和压裂车快速分段注水吞吐矿场试验,取得了一定效果,但存在注水有效利用低的问题,投入高产出低。通过研究两种试验机理,结合实际情况,摸索出了小型快速注水吞吐技术,增油效果较好,为同类油藏开发具有现实指导意义。     

表面活性剂提高致密油藏注水吞吐效果的机理

注水吞吐作为致密油藏开采的一种经济、有效方法,已成功应用于各大油田。表面活性剂可提高致密油采收率,其作用机理尚需深化研究。研究将吞吐过程分为渗吸采油和反向驱替采油阶段,阐述表面活性剂对其作用规律。结果表明,在渗吸采油阶段,表面活性剂降低了渗吸采收率,但减小了原油从岩石表面剥离难度。在反向驱替采油阶段,表面活性剂可有效提高驱替采收率,同时大幅降低驱替压力。两性表面活性剂表现最佳,在清水的基础上提高采收率约5.00%,降低驱替压力7.00 MPa。其主要机理为降低界面张力、改变润湿性,减小原油从岩石表面剥离难度;减小毛管力和贾敏效应阻力,降低驱替压力。结果为表面活性剂在致密油藏注水吞吐的现场应用提供了理论依据。     

大液量注水吞吐技术在致密油藏水平井中的应用

针对致密油藏水平井大规模体积压裂弹性开采后期的油井开发特征,提出了大液量注水吞吐技术,该技术能有效补充地层能量、提高单井产量、增加开采经济效益。首次定义了大液量注水吞吐技术,并从机理、油藏工程、室内实验及数值模拟等方面分别展开了探讨,分析了大液量注水吞吐在开发致密油藏中的优势。利用压力构成图和油藏中注入水残余压力的定义,建立了注水吞吐模型并计算了注水吞吐的临界参数,且将这一结果应用于现场。先导性矿场试验取得了显著的增油效果及经济效益,单井日产油量提高了4.5 t/d,地层压力提高了9.3 MPa,累计产油量增加了1 987 t,投入产出比可达1∶1.74～1∶4.06。研究成果为致密油藏水平井的高效开发提供了一种思路和重要的技术支持。     

中国致密油藏水平井注水吞吐技术进展与发展趋势

中国致密油藏多采用水平井体积压裂衰竭式开发,水平井产量递减快,一次采收率不足10%。因此,有效补充地层能量是致密油藏体积压裂水平井稳产的关键。注水吞吐是致密油藏水平井的一种有效注水补充能量方法,近年来针对该方法进行了大量的研究和实践。在介绍注水吞吐工艺的基础上,从渗吸采油微观机理以及压力对渗吸排油影响两个方面对注水吞吐机理的研究进展进行了概述,并系统总结了储层性质和工艺参数对注水吞吐采油效果的影响。为了提高注水吞吐的开发效果,目前主要形成了化学处理剂辅助注水吞吐技术、大排量注水强化注水吞吐技术和水平井同井缝间异步注采技术3种改善注水吞吐开发效果的技术。进一步通过总结注水吞吐油藏数值模拟和工艺参数优化的研究成果,分析矿场实践经验,提出了中国致密油藏注水吞吐技术未来发展趋势。     

裂缝性致密油藏注水吞吐转不稳定水驱开发模拟

为解决裂缝性致密油藏经多轮次吞吐后,产量降低过快的问题,以天然裂缝较为发育的某致密油藏M区块为例,综合考虑基质、天然裂缝和压裂裂缝的物性和压力差异,开展了数值模拟研究,分析了裂缝尖端应力场和裂缝扩展特征.在此基础上,对比分析了注水吞吐、不稳定水驱的开发效果.结果表明,地层压力随注水时间延长逐渐升高,当地层压力高于裂缝开...     

三塘湖盆地马中致密油藏注水吞吐探索与实践

三塘湖盆地马郎凹陷马中致密油藏水平井投入开发后,地层压力下降快,自然递减大,投产第1年自然递减超过50%,一次投产采收率低的矛盾凸显,亟需开展提高采收率矿场试验。通过对比分析马中致密油藏储层物性、含油性及岩石润湿性,储层相对润湿指数0.18~0.48,表现为弱亲水-亲水特征,适合注水吞吐,并对注水吞吐机理及影响因素进行了深入分析研究,有效地指导了现场实践,开展先导试验注水吞吐7口井,平均单井日增油10.3 t,平均单井累计增油805 t。注水吞吐已经成为马中致密油藏一种新的有效开发方式,分析认为注水吞吐效果与吞吐水量呈正相关性,当注入压力达到超地层破裂压力吞吐效果较好,水平段轨迹位于油层中上部的井注水吞吐效果好于水平段轨迹位于油层下部的井,但随着注水吞吐轮次的增加效果减弱,下步需要研究多轮次注水吞吐后提高采收率的技术。     

鄂尔多斯盆地致密油水平井注水吞吐开发实践——以延长组长7油层组为例

针对致密油藏长水平井自然能量开发后期如何补充能量的难题,在致密油藏注水吞吐采油机理、可动油定量评价和矿场试验评价的基础上,提出了水平井注水吞吐的选井条件和技术政策：①初期产量较高、含水较低、有一定稳产期的水平井实施注水吞吐效果较好。②从经济性和储层非均质性两方面考虑,若水平井单段人工裂缝破裂压力差异小,则采用经济、操作简单的笼统注水吞吐方式;若水平井单段人工裂缝破裂压力差异较大,采用分段注水吞吐方式能够较好提高段间注水波及面积,缺点是成本较高。③鄂尔多斯盆地延长组长7油层组致密油自然能量开发转注水吞吐补充能量时机为地层压力保持水平降到原始地层压力的60%;注水吞吐注水后地层压力保持水平达到原始地层压力的110%;单段注水速度为10~20 m³/d;焖井时间为10~13 d （1 000 m³注水量）;开井后水平井百米日产液量为1.5 m³/d。对鄂尔多斯盆地延长组长7油层组的50多个井组开展了致密油水平井注水吞吐试验,有效井组的比例达到了约70%,平均井组增油量为610 t,取得了较好的实施效果。     

致密油藏分段压裂水平井注二氧化碳吞吐物理模拟

通过建立大模型多点升温和测量方法与CO₂吞吐回压控制及测量实验方法,研发了大型露头致密岩样分段压裂水平井注CO₂吞吐物理模拟实验系统;通过建立饱和含气模拟油的物理模拟实验方法和大模型抽真空饱和水的物理模拟实验方法,创建了分段压裂水平井注CO₂吞吐物理模拟实验方法。在此基础上,针对中国致密油藏储层特性,进行了致密油藏分段压裂水平井注CO₂吞吐方式的探索研究。研究结果表明:分段压裂水平井注CO₂吞吐物理模拟实验方法能够较好地描述注入CO₂在致密油藏分段压裂水平井吞吐的渗流动态,CO₂吞吐开发方式能够有效地提高致密油藏的动用程度。在模拟的区块中,CO₂吞吐后的最终采出程度要比弹性驱的采出程度高12.5%,该研究成果将对致密油藏的有效开发提供一定技术支持。     

延长油田致密油藏注水吞吐机理及应用

为探索致密油藏采收率提高方法,解决该类油藏能量补充困难问题,以延长油田南部地区长₈储层为研究对象,开展长岩心室内吞吐实验,结合核磁共振测试,分析了注水吞吐作用机理及主控因素。结果表明：相同开发条件下,回采速度越低采出程度越高,憋压时间和压力存在最佳值,吞吐周期建议开展3次;渗吸作用是注水吞吐的主要机理,致密岩心自发渗吸驱油效率平均为15.61%。以王平X井为例,初期日产油为14.6t/d,衰竭开采12个月日产油降为3.9t/d,注水1630m³,闷井15d后开井,日产油为13.3t/d。注水吞吐技术在致密油藏能量补充、提高单井产量方面效果显著。该项研究为类似油藏注水吞吐开发提供了借鉴。     

致密油藏暂堵强化注水吞吐及暂堵分流数学模型研究

为了提高压裂改造规模较小、裂缝网络渗透率较低、储量丰富压裂段的采收率,提出暂堵强化注水吞吐工艺,即通过在注水吞吐的注入阶段注入暂堵剂溶液扩大注入水的波及面积,从而改善多轮次后水平井注水吞吐开发效果。首先通过并联不同开度造缝岩心,对比分析注水吞吐和暂堵强化注水吞吐对不同开度造缝岩心样品原油的动用程度;之后,在暂堵剂滤饼封堵特性实验的基础上,建立考虑井筒变质量流的水平井暂堵分流数学模型并分析暂堵剂质量浓度和注入速度对分流效率的影响。研究结果表明,暂堵强化注水吞吐使得大、小开度造缝岩心样品采收率分别提高了3.46%和1.71%,可有效改善注水吞吐开发效果;根据通过暂堵剂滤饼的压降与注入时间的关系确定滤饼阻力系数为1.13×108 m-2;暂堵剂质量浓度越高,注入速度越高,分流效率越高。     

致密油藏压裂水平井产量预测

针对致密油藏压裂水平井流态复杂及全生命周期产量预测误差大的问题,在对前人经验递减模型适用性研究的基础上,选取以不稳定流和过渡流为主导的产量指数递减（SEPD）模型及以边界控制流为主导的指数模型进行组合,通过结合节点处的产量相等和递减率相等,构建了以边界控制流时间为节点的全生命周期新型分段产量预测模型,同时建立了广义回归神经网络算法下的边界控制流时间预测方法及分段函数的最小二乘法拟合参数求取方法。结果表明,不论是否到达边界控制流,新模型普遍比单一SEPD模型和指数模型的拟合度高,其预测结果更接近于生产后期的指数评估结果,误差小于5%。     

松辽盆地北部非均质致密油水平井增产改造设计优化技术

松辽盆地北部致密油储层为半深湖—深湖相夹三角洲前缘亚相和河流相沉积,具有纵向不集中、横向不稳定、甜点单体规模小、连片程度差、物性变化大、含油性差异大等非均质特征;非均质性强导致的力学差异易导致裂缝延伸不均衡、压裂段数多、规模大,对支撑剂、原材料及施工设施都要求高,等裂缝间距压裂设计不适应该地区。为此展开攻关,形成了增产改造设计优化技术,其中裂缝间距优化、压裂井段划分、射孔优化、裂缝长度与高度优化、裂缝导流能力优化等方法,解决了非均质储层体积压裂改造裂缝系统优化问题;同时压裂液、支撑剂、地面设施的优化与配置,满足了松辽盆地北部致密油大规模体积改造的需求。现场试验10口井97段,单井压后产量平均达40m3/d,是周围同物性条件直井的17倍,实现了陆相非均质致密油的有效改造,对大庆油田致密油增储上产具有重要意义。     

水平井致密油储层近井和远井可压性研究

基于测井资料讨论了近井脆性指数和近井可压性的求取方法。利用压裂施工曲线,反求岩石力学参数,得到远井脆性指数;从破裂耗能的角度评价地层压裂的难易程度,利用远井脆性指数和压裂射孔段单簇裂缝破裂耗能指数构建远井可压性指数。将2种方法应用于1口致密油水平井的可压性评价中,从近井和远井脆性指数、近井和远井可压性指数分别与造缝体积(V_(SR))的关系可知,脆性指数反映储层改造体积有限,可压性指数更能反映储层改造体积情况;相较近井可压性,远井可压性考虑了压裂段整个地层的情况,与储层改造体积关系更好。同时近井和远井可压性指数与储层产能关系较好,这对致密油水平井储层进行压前预测和压后评估具有重要意义。     

宽幅电潜泵举升工艺在致密油水平井应用分析

近几年来,鄂尔多斯致密油藏得到了大规模开采,水平井是主要开采方式,其产量为初期高,中后期递减快。大多数致密油水平井从前期排液到后期稳定生产,需要不断调整泵径,以适应产量变化要求。为了研究致密油藏水平井全生命周期的新型举升工艺,探索排采一体化生产运行模式,在鄂尔多斯致密油油藏(长7层)选择7口丛式水平井,进行宽幅电潜泵无杆采油试验。试验表明:彻底消除杆管偏磨,井口占地面积较少,智能化控制程度较高。宽幅电潜泵可满足150～10 m³/d的产量变化要求,实现了排采一体化。但是,试验中也频繁出现堵转停机、过载停机、高温停机等故障。结合4口井的宽幅电潜泵机组拆检结果,从结蜡、结垢、井下异物、气体段塞等角度分析故障原因。为宽幅电潜泵举升工艺在致密油水平井中推广应用提供参考。     

川西致密气藏裸眼水平井分段压裂技术

川西中浅层气藏致密、低孔、低丰度,裸眼水平井分段压裂是开发该类气藏的有效技术之一,但存在压裂参数难确定、压裂管柱下入难度大、水平段钻井液替出困难、压裂液返排效率低等问题。为此,在分析气藏特点和借鉴多级压裂经验的基础上,提出将裸眼水平段分成8~10段进行压裂,砂比优化为17%~21%;在注入前置液阶段采用支撑剂段塞处理近井效应,降低初期施工压力及形成多裂缝的概率;设计了可完全替出水平段钻井液的压裂管柱;制定循环钻井液、旋转管柱和给管柱加压的措施,保证压裂管柱下至设计位置;采用液氮伴注和大小油嘴交替更换的助排和返排技术,提高压裂液返排的速度和效率。XP105-1H井的裸眼水平段分成8段,采用以上技术和措施成功分段压裂;压后自然返排,返排率达95%;压后天然气产量6.441 2×104 m3/d,是相同层位水平井的2倍,天然气无阻流量达到23.168×104 m3/d。XP105-1H井裸眼水平段分段压裂的成功,可为类似致密气藏裸眼水平井分段压裂提供有益参考。      

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。     

大庆长垣扶余致密油水平井测井解释

对大庆长垣扶余致密油藏水平井、导眼井或邻井测井和取心资料分析,搞清了水平井与直井的测井响应特征和差异,建立了井眼轨迹与地层几何关系确定方法和步骤。在"七性"参数评价成果基础上,总结了水平井甜点段、射孔位置划分原则和方法。通过对扶余油层已试20口水平井产能影响因素分析,优选水平段长度、有效孔隙度、含油饱和度、脆性指数和砂体厚度等参数,采用类比法建立了水平井产能预测模型。研究成果对水平井射孔位置、压裂段确定等工程设计提供了重要依据,对大庆长垣扶余致密油增储上产具有重要意义。     

日光油田Cardium组致密油大位移水平井钻井实践

针对日光油田Cardium组致密油开发需要大量高效低成本的水平井钻井和多段压裂等特点,研究并应用了致密油大位移水平井钻井技术。考虑大位移水平井复合钻井的特殊要求,建立了三段组合圆弧井眼轨道模型,深入研究了井身结构、油基钻井液、钻头优化和钻具组合等关键技术。对3口先导试验大位移水平井丛式井组和3口相邻水平井丛式井组的经济效益进行了评价,评价结果表明,其平均每米水平段长度的钻完井费用比相邻丛式井组节约22%、钻井周期比相邻丛式井组减少42%,其初始平均日产量和6个月总产量分别是相邻丛式井组的1.6倍和1.7倍,达到了先导试验的目的。得到的研究成果对同类地层致密油的勘探开发具有借鉴意义。     

致密气藏水平井测井产能预测方法研究

苏里格气田×区具有孔隙度小、渗透率低、孔隙结构复杂、各向异性和非均质性强等特点。在水平井开发过程中,由于测井系列少,水平段物性变化大,难于给出合适的解释标准,多级分段压裂难以优选射孔层段,评价水平井产能成为难点。通过构建综合反映储层物性、岩性、电性的综合指数,对水平段分段分级评估,基于简化油藏渗流模型,利用测井资料分别计算各类储层的产能指数,与试油资料相结合得到了该区的产能预测模型。应用综合指数能很好地划分储层类型并指导射孔层段的优选,该产能预测方法只需测井参数,操作简单,预测精度高。     

致密油射孔簇有效性的测井评价方法

致密油通常都需要进行大型压裂改造才能获得产能,从国内外的资料显示,选取的射孔簇产液量并非均质的,大部分射孔簇产液量很低甚至为无效射孔簇,没有达到压裂效果,优化射孔簇成为生产急需解决的难题。通过在华北油田束鹿凹陷泥灰岩致密油储层进行深入研究,分析储层测井曲线及其响应特征,发现裂缝指数、电阻率比值、脆性指数、阵列声波渗透性指数及核磁共振孔隙结构指数等参数和储层特征及产能相关性较好,创建了测井综合评价参数评价射孔簇有效性,将射孔簇分为3类,并依据储层产能给出标准,测井综合评价参数大于800为高效射孔簇,100~800为有效射孔簇,小于100为无效射孔簇。将划分的射孔簇和工程施工参数(破裂压力、加砂量、注入量)和监测参数(示踪流量、微地震监测裂缝)等资料建立关系,发现有良好的相关性。研究认为,在油井压裂施工前,利用测井综合评价参数评价射孔簇有效性,可以实现优化射孔簇,顺利完成储层体积压裂改造。