特低滲透油藏定面射孔壓裂技術研究與應用

段鵬輝 雷秀潔 來昂杰 張同伍 康博

引用本文:

特低滲透油藏定面射孔壓裂技術研究與應用

    作者簡介: 段鵬輝(1981—),男,陜西富平人,2006年畢業于西安石油大學石油工程專業,工程師,主要從事老油田增產改造技術研究。E-mail:[email protected]
  • 基金項目:

    中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產項目“長慶油田5000萬噸持續高效穩產關鍵技術研究與應用”(編號:1602–1–4)部分研究內容

  • 中圖分類號: TE357.1

Research and Application of Fixed-Plane Perforating and Fracturing Technologies in Ultra-Low Permeability Reservoirs

  • CLC number: TE357.1

  • 摘要: 安塞油田長6特低滲透油藏注水開發多年,水驅前緣已經波及儲層高滲透帶,大量剩余油分布于儲層縱向低滲段。為開發低滲段剩余油,采用定面射孔壓裂技術,利用定面射孔形成垂直于井筒軸向的扇形應力集中面,引導水力裂縫沿井筒徑向擴展,控制裂縫縱向延伸,實現低滲段剩余油挖潛。在研究長期注采條件下的剩余油分布及巖石力學參數變化特征的基礎上,模擬分析不同定面射孔相位角下的裂縫起裂效果,根據裂縫融合面積優選出最佳射孔相位角;同時,根據較小應力差條件下的裂縫模擬結果,優化壓裂改造參數,控制裂縫高度。安塞油田78口井長6油藏開發中應用了定面射孔壓裂技術,平均單井增油量達1.8 t/d,是常規壓裂的2倍以上,取得了較好的效果。研究與應用表明,定面射孔壓裂技術可為特低滲透油藏低滲段剩余油挖潛提供新的技術手段。
  • 圖 1  X18–06井常規壓裂裂縫模擬結果

    Figure 1.  Fracture simulation results for conventional fracturing in Well X18–06

    圖 2  常規螺旋射孔地層應力分布矢量圖

    Figure 2.  Formation stress distribution vector plot for conventional spiral perforation

    圖 3  定面射孔地層應力分布矢量圖

    Figure 3.  Formation stress distribution vector plot for fixed-plane perforating

    圖 4  定面射孔壓裂裂縫擴展模擬結果

    Figure 4.  Simulation results of fracture propagation on fixed-plane perforating and fracturing

    圖 5  W90–242井定面射孔壓裂裂縫模擬結果

    Figure 5.  The results of fractures simulation on fixed-plane perforating and fracturing in Well W90–242

    圖 6  凈壓力與排量的關系曲線

    Figure 6.  Net pressure versus discharge capacity curve

    圖 7  定面射孔壓裂試驗井生產曲線

    Figure 7.  Production curve of fixed-plane perforating and fracturing test well

    表 1  長6層水淹狀況統計

    Table 1.  Statistics on the water flooding condition of Chang 6 Formation

    分類總厚
    度/m
    厚度占
    比,%
    原始平均含
    油飽和度,%
    剩余油
    飽和度,%
    含油飽和度下降
    幅度,百分點
    未水淹186.834.452.748.14.6
    低水淹222.040.953.939.114.8
    高水淹18.524.750.528.522.0
    平均142.433.352.438.613.8
    下載: 導出CSV

    表 2  單砂體內部儲量劃分標準

    Table 2.  Division standard for reserves inside the single sand body

    分類動用驅替特征孔隙度,%滲透率/mD微觀孔喉半徑/μm自然伽馬/API
    Ⅰ類物性好,容易建立水淹通道過早水淹,驅替效果好,采注程度高≥14≥0.8≥0.250.3~0.5
    Ⅱ類水驅推進速度慢,物性相對較差,波及體積小,分布廣,泥質含量高≥10~14≥0.2~0.8≥0.10~0.251.5~0.3
    Ⅲ類屬于致密油,暫時無法驅替動用,但可計算儲量,待今后氣驅開發<10<0.2<0.100~1.5
    下載: 導出CSV
    南国七星彩高手论坛
  • [1] 王東琪, 殷代印. 特低滲透油藏水驅開發效果評價[J]. 特種油氣藏, 2017, 24(6): 107–110. doi: 10.3969/j.issn.1006-6535.2017.06.020WANG Dongqi, YIN Daiyin. Waterflooding performance evaluation in ultra-low permeability oil reservoir[J]. Special Oil & Gas Reservoirs, 2017, 24(6): 107–110. doi: 10.3969/j.issn.1006-6535.2017.06.020
    [2] 張浩, 仲向云, 黨永潮, 等. 鄂爾多斯盆地安塞油田長6儲層微觀孔隙結構[J]. 斷塊油氣田, 2018, 25(1): 34–38.ZHANG Hao, ZHONG Xiangyun, DANG Yongchao, et al. Microscopic pore structure of Chang 6 reservoir in Ansai Oilfield, Ordos Basin[J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2018, 25(1): 34–38.
    [3] 董曉軍, 仝方超, 蒲陽峰, 等. 基于巖石物理相研究特低滲透油藏宏觀剩余油分布[J]. 科學技術與工程, 2016, 16(4): 167–172. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.04.031DONG Xiaojun, TONG Fangchao, PU Yangfeng, et al. A study on macroscopic remaining oil distribution of ultra-low permeability oil reservoir using petrophysical facies[J]. Science Technology and Engineering, 2016, 16(4): 167–172. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.04.031
    [4] 劉曉峰, 梁積偉, 郭曉丹, 等. 延安地區長6儲層非均性特征[J]. 西安石油大學學報, 2019, 39(3): 507–514.LIU Xiaofeng, LIANG Jiwei, GUO Xiaodan, et al. Reservoir heterogeneity characteristics of Chang 6 reservoir in Yan’an Area[J]. Journal of Xi’an University of Science and Technology, 2019, 39(3): 507–514.
    [5] 王友啟. 特高含水期油田" 四點五類”剩余油分類方法[J]. 石油鉆探技術, 2017, 45(2): 76–80.WANG Youqi. " Four Points and Five Types”remaining oil classification in oilfields with ultra-high water cut[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2017, 45(2): 76–80.
    [6] 楊剛, 孟尚志, 夏詩語. 孔隙壓力對砂巖巖石力學特性影響試驗[J]. 大慶石油地質與開發, 2019, 38(2): 67–72.YANG Gang, MENG Shangzhi, XIA Shiyu. Influencing experiment of the pore pressure on the sandstone mechanical properties[J]. Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing, 2019, 38(2): 67–72.
    [7] 張志強, 師永民, 卜向前, 等. 低滲透油藏注水開發中地應力方向變化的研究分析[J]. 北京大學學報(自然科學版), 2016, 52(5): 861–870.ZHANG Zhiqiang, SHI Yongmin, BU Xiangqian, et al. A study of in-situ stress direction change during waterfloodingin the low permeability reservoirs[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2016, 52(5): 861–870.
    [8] NARASIMHAN S, SHAIKH H, GARY J K, et al. Effect of horizontal stress models and Biot poro-elasticity on predicted fracture geometry[R]. SPE 179162, 2016.
    [9] 張鵬海, 張子麟, 李明, 等. 低滲儲油層水力壓裂裂縫延伸過程及成縫機理[J]. 東北大學學報(自然科學版), 2019, 40(5): 745–749. doi: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.05.026ZHANG Penghai, ZHANG Zilin, LI Ming, et al. Extension process and fracture mechanism of hydraulic fractures in low permeability reservoir[J]. Journal of Northeastern University (Natural Science), 2019, 40(5): 745–749. doi: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.05.026
    [10] 郭興午, 劉強, 張柟喬, 等. 頁巖定面射孔水力裂縫起裂特征探索及應用[J]. 斷塊油氣田, 2018, 25(2): 254–257.GUO Xingwu, LIU Qiang, ZHANG Nanqiao, et al. Exploration and application of hydraulic fracture initiation characteristics of shale set surface perforating[J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2018, 25(2): 254–257.
    [11] 趙振峰, 唐梅榮, 逄銘玉, 等. 定面射孔對壓裂初始裂縫形態的影響研究[J]. 科學技術與工程, 2016, 16(22): 60–63. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.22.010ZHAO Zhenfeng, TANG Meirong, PANG Mingyu, et al. Impact of transvers perforations on the initial fracture shape of hydraulic fracturing[J]. Science Technology and Engineering, 2016, 16(22): 60–63. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2016.22.010
    [12] 張儒鑫, 侯冰, 單清林, 等. 采用定面射孔時射孔參數的優選方法[J]. 鉆采工藝, 2017, 40(3): 38–41. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2017.03.12ZHANG Ruxin, HOU Bing, SHAN Qinglin, et al. Optimum selection method of perforation parameters for fixed-plane perforation[J]. Drilling & Production Technology, 2017, 40(3): 38–41. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2017.03.12
    [13] 文志杰, 田雷, 蔣宇靜, 等. 基于應變能密度的非均質巖石損傷本構模型研究[J]. 巖石力學與工程學報, 2019, 38(7): 1332–1343.WEN Zhijie, TIAN Lei, JIANG Yujing, et al. Research on damage constitutive model of inhomogeneous based on strain energy density[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2019, 38(7): 1332–1343.
    [14] 張洪, 孟選剛, 邵長金, 等. 水平壓裂裂縫形成機理及監測: 以七里村油田為例[J]. 巖性油氣藏, 2018, 30(5): 138–145.ZHANG Hong, MENG Xuangang, SHAO Changjin, et al. Forming mechanism and monitoring of horizontal hydraulic fracture: a case from Qilicun Oilfield[J]. Lithologic Reservoirs, 2018, 30(5): 138–145.
    [15] 谷文彬, 裴玉彬, 趙安軍, 等. 人工隔層技術在控縫高壓裂井中的應用[J]. 石油鉆采工藝, 2017, 39(5): 646–651.GU Wenbin, PEI Yubin, ZHAO Anjun, et al. Application of artificial barrier technology to fracture height control in fracturing wells[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(5): 646–651.
    [16] 姬偉, 畢凱, 李榮, 等. 提高安塞油田加密區單井產能工藝試驗[J]. 鉆采工藝, 2018, 41(4): 41–44. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2018.04.13JI Wei, BI Kai, LI Rong, et al. Field test of procedures used to improve productivity of single wells in infill drilling area of Ansai Oilfield[J]. Drilling & Production Technology, 2018, 41(4): 41–44. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2018.04.13
    [17] 杜現飛, 張翔, 唐梅榮, 等. 薄互層定點多級脈沖式壓裂技術研究[J]. 鉆采工藝, 2018, 41(1): 65–68.DU Xianfei, ZHANG Xiang, TANG Meirong, et al. Research on multi-stage pulsed fracturing technology for thin interbeds[J]. Drilling & Production Technology, 2018, 41(1): 65–68.
    [18] 曹廣勝, 陳小璐, 王朔, 等. 薄差儲層注采井組對應壓裂裂縫參數優化[J]. 科學技術與工程, 2018, 18(32): 20–24. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2018.32.004CAO Guangsheng, CHEN Xiaolu, WANG Shuo, et al. Parameters optimization of thin and poor reservoir injection production well group corresponding fracturing[J]. Science Technology and Engineering, 2018, 18(32): 20–24. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2018.32.004
  • [1] 鄭愛玲王新海劉德華 . 復雜斷塊油藏高含水期剩余油精細挖潛方法. 石油鉆探技術, 2013, 41(2): 99-103. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.02.019
    [2] 徐新麗 . 東風港油田特低滲透油藏微觀孔隙結構及滲流特征試驗研究. 石油鉆探技術, 2017, 45(2): 96-100. doi: 10.11911/syztjs.201702016
    [3] 王友啟 . 特高含水期油田“四點五類”剩余油分類方法. 石油鉆探技術, 2017, 45(2): 76-80. doi: 10.11911/syztjs.201702012
    [4] 魏航信徐建寧趙亞杰黃華席文奎 . 特低滲透及致密油藏低產井有桿泵采油參數優化方法. 石油鉆探技術, 2017, 45(6): 83-87. doi: 10.11911/syztjs.201706015
    [5] 達引朋卜向前姚曉翔張礦生李志文 . 低滲透儲層水淹油井堵水壓裂技術研究與試驗. 石油鉆探技術, 2013, 41(1): 82-86. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.01.016
    [6] 張偉海剛張瑩 . 塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏氣水復合驅技術. 石油鉆探技術, 2019, 47(6): 1-5. doi: 10.11911/syztjs.2019124
    [7] 曾凡輝尹建郭建春 . 定向井壓裂射孔方位優化. 石油鉆探技術, 2012, 40(6): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.06.016
    [8] 崔海林陳建隆牛洪波張佃賓劉曉蘭 . 勝利油田首口小井眼長水平段水平井鉆井技術. 石油鉆探技術, 2011, 39(5): 14-18. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2011.05.003
    [9] 劉志宏鞠斌山黃迎松吳聃賈俊山劉海成 . 改變微觀水驅液流方向提高剩余油采收率試驗研究. 石油鉆探技術, 2015, 43(2): 90-96. doi: 10.11911/syztjs.201202016
    [10] 趙全民何漢平何青水陳向軍王寶峰 . 哈薩克斯坦SIPC油田開發主要問題與技術對策. 石油鉆探技術, 2019, 47(4): 92-96. doi: 10.11911/syztjs.2019075
    [11] 張東李愛芬姚軍司志梅 . 洞-縫-洞介質中水驅油注采規律研究. 石油鉆探技術, 2012, 40(4): 86-91. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.04.017
    [12] 高應運 . 延川南煤層氣田V形水平井組壓裂技術. 石油鉆探技術, 2016, 44(3): 83-87. doi: 10.11911/syztjs.201603015
    [13] 劉旭禮 . 井下微地震監測技術在頁巖氣“井工廠”壓裂中的應用. 石油鉆探技術, 2016, 44(4): 102-107. doi: 10.11911/syztjs.201604018
    [14] 夏宏泉胡慧楊林趙靜 . 基于聲波變密度測井信息識別水平井壓裂裂縫的方法. 石油鉆探技術, 2017, 45(5): 113-117. doi: 10.11911/syztjs.201705020
    [15] 王偉佳熊江勇張國鋒趙銘尚瓊 . 頁巖氣井連續油管輔助壓裂試氣技術. 石油鉆探技術, 2015, 43(5): 88-93. doi: 10.11911/syztjs.201505015
    [16] 周成香周玉倉李雙明胡圓圓 . 川東南頁巖氣井壓裂降壓技術. 石油鉆探技術, 2014, 42(4): 42-47. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2014.04.008
    [17] 劉雨艾池 . 多級壓裂誘導應力作用下天然裂縫開啟規律研究. 石油鉆探技術, 2015, 43(1): 20-26. doi: 10.11911/syztjs.201501004
    [18] 馮國強趙立強卞曉冰蔣廷學王步娥侯磊 . 深層頁巖氣水平井多尺度裂縫壓裂技術. 石油鉆探技術, 2017, 45(6): 77-82. doi: 10.11911/syztjs.201706014
    [19] 何濤郭建春盧聰景芋荃 . 利用壓力遞減分析法優選第一二次壓裂間停泵時間. 石油鉆探技術, 2015, 43(2): 110-115. doi: 10.11911/syztjs.201502019
    [20] 程仲張俊斌劉正禮牟小軍程昆 . 深水壓裂充填完井管柱設計及應用. 石油鉆探技術, 2012, 40(6): 51-55. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2012.06.011
  • 加載中
圖(7)表(2)
計量
  • 文章訪問數:  213
  • HTML全文瀏覽量:  105
  • PDF下載量:  11
  • 被引次數: 0
出版歷程
  • 收稿日期:  2018-11-25
  • 錄用日期:  2019-06-24
  • 網絡出版日期:  2019-08-29
  • 刊出日期:  2019-09-01

特低滲透油藏定面射孔壓裂技術研究與應用

    作者簡介: 段鵬輝(1981—),男,陜西富平人,2006年畢業于西安石油大學石油工程專業,工程師,主要從事老油田增產改造技術研究。E-mail:[email protected]
  • 1. 中國石油長慶油田分公司油氣工藝研究院,陜西西安 710018
  • 2. 中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院,陜西西安 710018
  • 3. 中國石油長慶油田分公司第一采油廠,陜西西安 716000
基金項目:  中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產項目“長慶油田5000萬噸持續高效穩產關鍵技術研究與應用”(編號:1602–1–4)部分研究內容

摘要: 安塞油田長6特低滲透油藏注水開發多年,水驅前緣已經波及儲層高滲透帶,大量剩余油分布于儲層縱向低滲段。為開發低滲段剩余油,采用定面射孔壓裂技術,利用定面射孔形成垂直于井筒軸向的扇形應力集中面,引導水力裂縫沿井筒徑向擴展,控制裂縫縱向延伸,實現低滲段剩余油挖潛。在研究長期注采條件下的剩余油分布及巖石力學參數變化特征的基礎上,模擬分析不同定面射孔相位角下的裂縫起裂效果,根據裂縫融合面積優選出最佳射孔相位角;同時,根據較小應力差條件下的裂縫模擬結果,優化壓裂改造參數,控制裂縫高度。安塞油田78口井長6油藏開發中應用了定面射孔壓裂技術,平均單井增油量達1.8 t/d,是常規壓裂的2倍以上,取得了較好的效果。研究與應用表明,定面射孔壓裂技術可為特低滲透油藏低滲段剩余油挖潛提供新的技術手段。

English Abstract

  • 安塞油田長6特低滲透油藏經過多年的注水開發,目前主力區塊均已進入中高含水開發期,受儲層非均質性及微裂縫發育影響,剩余油分布復雜,穩產及提高采收率難度極大。隨著油田開發的深入,剩余油挖潛逐漸由平面、層間和連片向剖面、層內和分散轉變,通過對加密井、檢查井的資料及野外露頭對比分析,并結合測井解釋結果,認為長6單砂體儲層內的竄流、繞流等“非活塞式”驅替非常嚴重,水驅波及系數較小,水洗程度差異較大,縱向未水洗的油層厚度高達40%以上,剩余油富集區主要集中在油層縱向低滲段[12]。近年來,該油田采取了以常規壓裂為主的老井重復改造措施,平均單井增油量小于1.0 t/d,且部分井產量遞減快,有效期短,其主要原因是縱向低滲段難以有效改造。

    為了充分動用低滲段剩余油,提高重復改造效果,筆者提出了以控制裂縫高度為主的定面射孔壓裂技術,通過改變射孔方式,并將壓裂施工與控水材料相結合,在較小應力差條件下改造油層低滲段,取得了較好的增產效果,為安塞油田老井特低滲透油藏重復改造探索了新的技術途徑。

    • 安塞油田已注水開發多年,測井及剩余油監測資料顯示,長6層縱向高水淹層厚度占比24.7%,而未水淹的低滲段厚度占比34.4%,剩余油飽和度48.1%,剩余油比較富集[3](見表1)。研究表明,受層內非均質性影響,油井水淹僅僅是局部某一高滲透層段見水,目前注采條件下水驅難以波及低滲及致密層段,形成剩余油富集區[4]

      分類總厚
      度/m
      厚度占
      比,%
      原始平均含
      油飽和度,%
      剩余油
      飽和度,%
      含油飽和度下降
      幅度,百分點
      未水淹186.834.452.748.14.6
      低水淹222.040.953.939.114.8
      高水淹18.524.750.528.522.0
      平均142.433.352.438.613.8

      表 1  長6層水淹狀況統計

      Table 1.  Statistics on the water flooding condition of Chang 6 Formation

    • 依據儲層物性、孔喉特征及自然伽馬等參數,建立了單砂體內部儲量精細劃分標準[5],并進行了儲量分類:Ⅰ類儲量主要分布在油層物性好的部位,滲透率大于0.8 mD,采出程度較高,容易建立(舌進)水淹通道,水洗程度較高,大部分層段已經高含水,這類油層占比43.7%,層內剩余儲量僅17.9%,挖潛難度較大。Ⅱ類儲量主要分布在油層物性相對較差部位,滲透率0.2~0.8 mD,水驅推進速度慢,采出程度低,這類油層占比33.4%,層內剩余儲量較大,占比29.7%,應是挖潛的重點。Ⅲ類儲量基本未動用,占比22.9%,是今后的增產潛力方向。

      分類動用驅替特征孔隙度,%滲透率/mD微觀孔喉半徑/μm自然伽馬/API
      Ⅰ類物性好,容易建立水淹通道過早水淹,驅替效果好,采注程度高≥14≥0.8≥0.250.3~0.5
      Ⅱ類水驅推進速度慢,物性相對較差,波及體積小,分布廣,泥質含量高≥10~14≥0.2~0.8≥0.10~0.251.5~0.3
      Ⅲ類屬于致密油,暫時無法驅替動用,但可計算儲量,待今后氣驅開發<10<0.2<0.100~1.5

      表 2  單砂體內部儲量劃分標準

      Table 2.  Division standard for reserves inside the single sand body

    • 安塞油田長6油藏油層厚度較大,層內非均質性較強,油層高滲段受注水影響較大,含水達到60%以上,油層縱向低滲段剩余油成為挖潛的主要方向,近年來針對性地采取了重復壓裂、補孔壓裂等措施,均未達到理想的增產效果,相關技術措施和工藝面臨諸多問題。

    • 根據近年措施效果分析,常規重復壓裂措施增油量呈明顯下降趨勢,措施效果逐年變差,初期單井增油量由1.50 t/d下降到1.00 t/d,特別是部分井經過多輪次重復壓裂措施后,單井增油量逐次降低,含水率不斷上升,且隨著選井空間的不斷縮小,多輪次措施井已占措施工作量的30%,措施后初期增油量由0.81 t/d下降到0.67 t/d,含水率上升幅度達13.7百分點。在原有裂縫進行重復改造已經難以滿足開發需求,需要探索新的技術途徑。

    • 安塞油田長6油藏單砂體油層厚度較大,在長期水驅波及作用下,儲層含水飽和度發生變化,巖石力學參數也隨之發生變化[6]。室內巖心測試結果表明,巖石的彈性模量、Biot系數隨著孔隙壓力的增大而減小;巖石的泊松比隨著孔隙壓力的增大而增大,但增大幅度較小[7],表明巖石的塑性不斷增強,脆性不斷減弱。在相同孔隙壓力(pp=8.0 MPa)條件下,室內三軸巖石壓縮測試求得儲層水平方向上楊氏模量和泊松比分別為19.6 GPa和0.28,垂直方向上楊氏模量和泊松比分別為20.3 GPa和0.24。

      研究表明,長期注采條件下巖石的楊氏模量、最小水平主應力等相應發生變化;同時,室內實驗發現儲層非均質性對巖石應力影響較大。綜合考慮巖石力學參數的影響,改進了應力剖面計算模型[8]。綜合考慮層間孔隙壓力變化、巖石力學參數變化結果及非均質性的影響,計算得出長期注采條件下儲隔層應力差為2.2~3.3 MPa。

    • 為驗證較小應力差條件下重復壓裂后裂縫的擴展特征,利用Stimplan壓裂軟件模擬了X18–06井常規補孔壓裂后,在層內較小應力差作用下裂縫的延伸擴展,模擬基本參數為:垂深1 160.00 m,有效滲透率2.0 mD,孔隙度12%。油層上部采用常規螺旋射孔,射孔段1 570.00~1 574.00 m,壓裂施工參數為:砂量10 m3,排量1.0 m3/min,入地液量75 m3。結果表明,壓裂后有70%的壓裂液充填擴展在原裂縫(1 555.00~1 595.00 m井段),裂縫高度40.00 m, 裂縫縱向竄通明顯,僅有30%左右壓裂液壓入新裂縫,低滲層段改造程度較低[9],說明在層內儲隔層應力面較弱情況下常規補孔壓裂難以控制裂縫的縱向延伸(見圖1)。

      圖  1  X18–06井常規壓裂裂縫模擬結果

      Figure 1.  Fracture simulation results for conventional fracturing in Well X18–06

    • 根據安塞油田長6儲層特征,要提高油層縱向動用程度,需要控制裂縫高度,盡可能避免新裂縫與原裂縫溝通壓竄[10]。常規螺旋射孔與定面射孔的地層應力分布情況如圖2圖3所示。

      圖  2  常規螺旋射孔地層應力分布矢量圖

      Figure 2.  Formation stress distribution vector plot for conventional spiral perforation

      圖  3  定面射孔地層應力分布矢量圖

      Figure 3.  Formation stress distribution vector plot for fixed-plane perforating

      圖2可以看出,常規螺旋射孔孔眼主要沿垂直方向分布,最大主應力點在垂向分布較密,裂縫易沿著垂直方向起裂貫通,最終形成垂直裂縫。從圖3可以看出,定面射孔孔眼呈扇形平面分布,由于同一平面內孔眼間的相互影響[11],最大主應力點在水平方向分布較密,形成水平應力集中面[12],兩側的最大主應力向中間孔眼集中,引導水力裂縫優先從該平面起裂,并向外延伸擴展貫通形成徑向平面裂縫,從而減緩裂縫的縱向擴展幅度。

    • 為驗證定面射孔壓裂的裂縫擴展規律,利用有限元軟件Abaqus6進行建模,研究不同壓力、不同射孔相位角情況下的巖體應力場、變形場及射孔孔道連通–融合特征[13],得到裂縫延伸擴展規律:在井筒平行于y軸的情況下,射孔相位角分別為30°,45°,60°,75°和90°時,定面射孔壓裂裂縫主要沿井筒徑向擴展[14],同一壓力作用下,射孔相位角由30°增大到60°時,裂縫徑向融合面積呈增加趨勢;射孔相位角大于60°時,裂縫徑向融合面積減小,不利于形成徑向裂縫面(見圖4)。綜合分析,射孔相位角為60°條件下裂縫徑向融合面積最大,更有利于裂縫沿徑向擴展。

      圖  4  定面射孔壓裂裂縫擴展模擬結果

      Figure 4.  Simulation results of fracture propagation on fixed-plane perforating and fracturing

    • 根據W90–242井油藏地質參數及現場施工情況,建立了地應力剖面模型,模擬定面射孔壓裂對縫高的影響。模擬基本參數為:井深1 200.00 m,有效滲透率2.1 mD,孔隙度12.8%,儲隔層應力差2.0 MPa。在油層上部低滲段進行定面射孔,研究裂縫擴展規律,施工參數以實際為準,該井射孔井段為1 152.00~1 154.00 m,采用102–16–180–70定面射孔槍和SDP44HMX32射孔彈,射孔密度12孔/m,加砂量15 m3,排量1.4 m3/min,入地液量60 m3。模擬結果表明:80%左右的裂縫在低滲段擴展延伸(1 140.00~1 160.00 m井段),裂縫縱向擴展距離得到有效控制[15],油層低滲段得到有效改造(見圖5)。

      圖  5  W90–242井定面射孔壓裂裂縫模擬結果

      Figure 5.  The results of fractures simulation on fixed-plane perforating and fracturing in Well W90–242

    • 考慮現場施工條件,在工藝上考慮控制裂縫縱向延伸參數條件,盡可能在施工時將新裂縫縱向高度控制在低滲段油層內部,避免溝通已經水洗的老裂縫,確保能夠充分改造低滲段油層。

    • 根據前文2.2的研究結果,要使儲層壓裂裂縫受儲隔層應力控制,縫內凈壓力需小于3.0 MPa[16]。通過理論計算,得到了凈壓力與排量之間的關系曲線(見圖6)。從圖6可以看出,要達到控制裂縫高度所需的縫內凈壓力,排量需小于1.6 m3/min;排量大于1.6 m3/min后,裂縫高度出現突升,儲層縱向裂縫延伸易失控,從而影響改造效果。綜合考慮,施工排量優選為1.4~1.6 m3/min。

      圖  6  凈壓力與排量的關系曲線

      Figure 6.  Net pressure versus discharge capacity curve

    • 為了充分發揮水力裂縫的作用,避免油井過早水淹或壓裂裂縫過長引起水竄,需要研究入地液量對水力裂縫長度的影響,以便確定不同井網形式和井距下的最優水力裂縫參數,設計優化油井壓裂改造方案[17]。安塞油田長6油藏300 m×120 m矩形反九點井網經過多年注采,水驅前緣逼近原裂縫周圍,需要控制壓裂裂縫長度。模擬結果表明,入地液量大于80 m3時,裂縫長度大于90 m,裂縫穿透比大于0.3,容易溝通水線。因此,要控制裂縫穿透比小于0.3,最終優化縫長60~80 m,入地液量60~80 m3

    • 為了控制含水率上升,采用選擇性潤濕支撐劑與石英砂支撐劑組合來支撐裂縫,根據儲層閉合應力大小和支撐劑導流試驗評價結果[18],優選40/70目選擇性潤濕支撐劑與20/40目石英砂的組合。

      為了更好地控制縫內凈壓力和措施后的含水率,前置階段注入10 m3可改變相滲特性的壓裂液,控制裂縫端部含水率,加砂初期加入40/70目選擇性潤濕支撐劑5~10 m3,利用包裹樹脂技術改變相滲透率,阻止裂縫內含水率的上升;主壓裂階段加入20/40目的石英砂10~15 m3,采用弱交聯壓裂液作為攜砂液,降低液體黏度及砂比,控制裂縫縱向延伸,平均砂比控制在20%~25%。

    • 安塞油田78口井的長6特低滲透油藏應用定面射孔壓裂技術進行了壓裂改造,平均單井增油量1.80 t/d,含水率43.0%。與常規補孔壓裂技術的應用效果相比,平均單井增油量提高0.70 t/d,含水率降低20.0百分點。從長期生產數據可以看出,該技術增油控水作用明顯,穩產效果較好,且措施效果持續有效(見圖7)。

      圖  7  定面射孔壓裂試驗井生產曲線

      Figure 7.  Production curve of fixed-plane perforating and fracturing test well

    • W101–232井位于安塞油田長6區塊中部,2015年7月投產,初期產油量2.10 t/d,含水率8.3%;措施前產油量0.68 t/d,含水率70.6%,累計產油量13 460 t。

      2017年6月,綜合分析該區井網、水驅系統和地層壓力等情況,對W101–232井長6下段低滲段油層實施定面射孔壓裂,開發低滲段剩余油。設計采用選擇性潤濕支撐劑,增大裂縫中水的流動阻力,降低措施后的含水率。單井施工參數優化設計為:階段排量1.4 m3/min,前置液注入10 m3可改變相滲特性的壓裂液,攜砂液前段加入40/70目選擇性潤濕支撐劑5.0 m3,攜砂液后段加入常規20/40目支撐劑15.0 m3進行裂縫充填,總入地液量75 m3。該井措施后產液量2.98 m3/d,產油量1.63 t/d,含水率35.6%,取得了較好的壓裂增產效果。

    • 1)安塞油田長6油藏老裂縫周圍水驅波及程度較高,儲層縱向低滲段剩余油是油田增產的主要方向。

      2)儲隔層應力差變弱對重復壓裂效果的影響較大,對射孔方式、壓裂液(包括控水材料)、支撐劑和施工參數進行優化,形成了定面射孔壓裂技術,解決了應力面較弱條件下的壓裂改造難題。

      3)從裂縫監測和壓裂效果來看,定面射孔壓裂實現了縱向低滲段油層的充分改造,增產效果顯著。

      4)定面射孔是誘導裂縫沿徑向起裂的重要方式,需進一步研究巖石地應力與裂縫起裂的關系及其影響因素,提高該技術的應用效果。

參考文獻 (18)

目錄

    /

    返回文章
    返回