海上油气田压裂技术调研.ppt
低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1 海上油气田压裂技术调研1.1海上低渗透油气藏压裂增产技术调研 水力压裂技术经过了近半个世纪的发展，特别是自80年代末以来在缝高控制技术、高渗层防砂压裂、重复压裂、深穿透压裂以及大砂量多级压裂等方面都出现了新的突破。现在水力压裂技术作为油水井增产增注的主要措施,已广泛应用于低渗透油气田的开发中。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,俄罗斯近几年来在西西伯利亚地区新发现的低渗 透、薄层等低效储量已占探明储量的50%以上。美国有30%的原油产量是通过压裂获得的，2007年美国各公司花在压裂施工上的费用共是30亿美元。我国低渗透油气田广泛分布，探明储量大于2x108 t的油区有中石油的大庆、吉林、辽河、大港、新疆、长庆、吐哈和中石化的胜利、中原等9个油区。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,海上压裂技术从上世纪八十以来在欧洲北海，墨西哥湾，巴西，东南亚海域的油气田中广泛应用，特别是北海油田，压裂已经作为一种完井、防砂、增产的首选技术手段。国内海上压裂技术刚刚起步，因为老油气田面临进入后期低效率开发阶段，需要用压裂等技术手段来增加产能；同时新开发的油田也可以用压裂手段来改造整个区块，扩大油气藏的生产潜力；可以解决油井出砂和稠油的开采的问题。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,由于施工环境的影响，增加了成本和施工的风险，限制了大规模的应用。设备的运送，改造拖船。设备在平台摆放和应用问题，大型压裂受限制。海上地层压裂控制缝高是一个大的挑战。在斜井井、水平井中应用存在一些挑战。斜井主要问题是裂缝起裂、近井筒裂缝扭曲、多裂缝起裂和产量模拟等；水平井主要问题是多裂缝的模拟、产量预测及分段压裂施工管柱或技术等。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.1 低渗透储层压裂技术分析低渗透油藏水力压裂技术发展迅速，特别是20世纪80年代末以来，在压前储集层评价技术、压裂材料技术、压裂优化设计、压裂工艺技术和裂缝诊断及监测技术等方面都取得了新的进展，形成了成熟的配套技术。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.1.1低渗储层压前评价技术作用：了解储层低产的原因（近井筒渗流阻力）；为优化压裂设计提供准确的输入参数；为开发过程中的动态调整提供依据；在压裂实施与压后评估过程中进一步认识。主要内容：有效渗透率、地层压力、可采储量、闭合压力、就地应力场、应力敏感性、启动压力、缝高延伸条件、地层滤失性、岩石力学参数、天然裂缝发育情况、地层伤害等。引入技术：录井、测井、全岩心分析、扫描电镜、恒速压汞、三轴岩石力学实验、地层测试、核磁共振及储层参数随机分布场模型等。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.1.2 压裂材料技术1.1.1.2.1压裂液技术压裂液体系正在向无伤害方向发展。目前压裂液已形成系列，品种达30多种，常用的水基压裂液占90%、泡沫压裂液约10%、油基压裂液很少。新型压裂液体系,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.1.2.2支撑剂技术支撑剂向包层方向发展。支撑剂的发展已形成了具有高、中、低强度的人造陶粒，树脂包层砂和石英砂三大类，可满足不同目的的压裂要求。其中使用量石英砂为55、中强度陶粒为25、高强度陶粒为5、树脂包层砂约15。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.1.3 水力压裂工艺技术低渗油气藏整体优化压裂技术 低渗油气藏开发压裂技术 大型水力压裂技术 特殊岩性储集层压裂技术 重复压裂技术 裂缝诊断和监测技术,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2世界海上油气田的压裂施工分析 1.1.2.1马来西亚海域凝析气藏的压裂设计、施工和评价1.1.2.1.1气藏概况 Angsi油气藏水深230英尺，开发钻井始于2000年，共钻46口井，其中的21口需要压裂。高温（320 0F）高压(0.49 psi/ft)的凝析气藏，小层厚度10到90英尺，渗透率0.1导3mD之间，凝析油量25-100 bbl/MMCF,由三到四个主要的砂岩层和大量的小砂层组成。在平均深度8500英尺，660英尺厚的多层沉积白垩纪砂岩油层中压出支撑裂缝。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,以一口井为例，共压四层，以第一层K-30层具体说明。整个气田施工了41次，成功38次，成功率93%。第一期的压裂施工增加气量190 MMCFD，凝析油8,200 BCPD。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.1.2压裂设计设备：在平台上安放了8台压裂泵，两台混砂搅拌器，1350bbs的压裂液罐，250klbs的支撑剂罐，支撑剂输送设备，施工控制室。基液：在补给船上配好后输送到平台上，压裂液的混合储存在平台上进行。裂缝参数优化：最优的裂缝半长是150-300英尺。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,支撑剂选择：根据裂缝导流能力与价格的比值，优选轻型16/20目的树脂包裹支撑剂压裂液的选择：淡水作基液，锆交联羟丙基瓜尔胶体系，聚合物用量35-lb/kgal。压前进行目的层岩心伤害和流体配伍性测试。岩石性质和应力资料：,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.1.3井1压裂施工 压裂位置垂深8619英尺，井筒偏角为4度。射孔长度从10000英尺到10020英尺（井轨迹长度），使用4-1/2射孔枪，5spf，72相角。（1）小型压裂诊断测试,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,闭合应力和压裂液效率：,阶梯降排量分析：在30 bpm排量下孔眼摩阻是225 psi，近井筒裂缝扭曲摩阻是140 psi，结果令人满意。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,裂缝模拟：小型压裂净压力拟合作调整裂缝模型的参考，模拟的缝底是8760 ft-TVD，比测井解释多60英尺，裂缝已经延伸到K-35层了。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,（2）主压裂施工泵入25 kgals 前置液(56%的前置液)之后，4ppa的支撑剂到达孔眼的时候，发生过早脱砂。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.2.2.1.5 压裂施工优化 降低施工成本的关键是减少施工的时间，所以提出了两点改进的地方。（1）连续环空注入压裂法：压完后不需要进行生产测试，可以不用封隔器。（1）层间支撑剂段塞隔离：施工完一层后注入支撑剂段塞，大约在目的层位的+/-10米以内，需要控制段塞的高度。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.1.6 结论1、综合几种裂缝诊断技术、实时井底压力测量和裂缝模拟分析。2、测试诊断在所有的K层都是必要的。3、模拟裂缝长度和导流能力的时，用Mayerhofer方法估计渗透率，协调了单层开采和多层合采。4、连续环空法压裂降低了成本。5、使用支撑剂隔离段塞隔离已经压裂的层。6、使用过油管射孔枪，0度相位角，减小压裂过早脱砂的风险。7、加强质量控制，使用FannModel-50 粘度计现场解决压裂液的问题。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.2 挪威北海油田挪威北海Eldfisk油田于1970发现。原油地质储量4.5108 m3，天然气1.31011 m3；原始地层压力47MPa，地层温度1370C，溶解汽油比46m3/m3,地下原油粘度0.11mPa.s,API重度37.3o，属于高孔隙度，低渗透率的白垩储层。1.1.2.2.1酸化增产1985年以来标准的作业程序是交替注入稠化液(200300 bbl)和28%盐酸(150 250 bbl),然后顶替(100150 bbl).用密度1.3-g/cm3 的（尼龙）球堵剂进行酸化转向。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,酸化措施后出现的问题：产量下降，症状主要表现为套管变形和油井出砂（solid flow）。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.2.2压裂增产97年末在2/7 B-05C井实施了4层段分段压裂，采用树脂包层支撑剂以减少回流和嵌入。提高净压产生足够的支撑缝宽，采用高砂比达到尽量高的导流能力。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,当压裂试验井2/7 B-5C的裂缝级数从4增加到14的NPQ随时间的变化。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,以2/7 B-5C井分8层段压裂为基础方案研究改变诸如裂缝半径和裂缝导流能力等参数对生产情况的影响。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.2.3两种增产方式对比一年半时间，分四层段压裂的水平井的累计产量开始超过经过酸化措施的井；8层段压裂措施生产6年后的采收率是采取酸化措施的2倍，。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.3 越南海上BACH HO油田高温地层压裂1.1.2.3.1 油田概况位于南中国海，VUNG-TAU港口120千米东南，平均水深165英尺，1986年开始开发。white tiger油田有215口井，大多数井都是大于70的定向井。平均孔隙度13-17%，平均电阻率20-2000欧-米，粘土含量5-10%，平均井深12500英尺，目标层厚度几百英尺。含水饱和度 10-15%，油的重度55API，渗透率0.1-20mD。过去12年，在越南海域的40口井上进行了超过60次的压裂施工，成功率为85%（温度大于275 0F，闭合压力大于8000psi）。压裂效果极好，平均增加的生产指数为5倍。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.3.2 压裂船设备的安装1、确定船的甲板空间，选择合适的压裂船；2、向船上吊装设备，并固定在甲板上；300BBL的压裂液罐压裂液实验室施工控制室搅拌器泵，软管，工具箱等。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.3.3 压裂设计压裂液的选择：锆酸盐交联液为基础的聚合物压裂液。压裂液滤失：滤失系数是0.003-0.007 ft/min1/2 支撑剂的选择：选择高强度的支撑剂，15000PSI，16/20 和16/30目。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.3.4 压裂施工（1）压前测试顶替：线性胶充满井筒，然后增加排量，直至地层破裂。压力递减测试：当地层破裂时，排量不变，测量压力下降趋势，确定近井筒处的摩阻的数量级。阶梯升排量测试：排量从1升到15 bpm，使裂缝延伸，可估计闭合压力，平衡测试：把排量调高到比破裂压力高一点，估计闭合压力。校准测试：泵的排量与主压裂一样，液体为交联压裂液。在地面记录下测试后的压力降，同时要保证裂缝完全闭合。根据闭合时间可以确定滤失系数。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,左为井A 的压裂诊断测试图；右为升排量测试，显示闭合压力大约为6640 psi。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.3.5主压裂施工储层：目标层井深12100英尺，射孔段160英尺，射孔密度为6孔/英尺，渗透率为6mD，孔隙度是14%。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,缝半长为70ft，平均缝宽0.142ft。有效的裂缝导流能力是8,803 mD.ft，无量纲导流能力是5.7。产量稳定在472 bopd。生产指数较压前增加4倍。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.3.7结论1、white tiger 油田总共实施了超过60次的压裂，成功率超过85%，采油指数为压前五倍。2、形成支撑缝的压裂工艺在天然裂缝发育的渐新世层成功应用。3、对比压后结果表明生产井的效果比注水井好。4、规模大的施工将取得更大的净现值。5、主压裂开始的时候观测到异常高压，这可能是胶联冻胶剂的在岩石表面的胶结引起了应力集中造成的。6、基岩酸化可以增加产量，如果成功压出支撑裂缝，并且支撑剂用量合适，将使增产量更大。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.4荷兰海域致密气藏水平井的压裂增产 1.1.2.4.1气田概况 AMEland 气田，储量58.5x109M3。储层岩石是砂岩，厚度从90m到120m不等，深度3200m-3500m。原始地层压力550bar，现在190bar，井底温度1130C，渗透率0.2-1mD。AME-204水平井，准备用水力压裂压两条裂缝。压后取得好的效果，在增加30%成本的基础上，压裂井至少增产四倍。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,1.1.2.4.2 压裂施工(1)裂缝方位的确定 AME-204邻近203井，裂缝方位是西北-东南向。(2)射孔方法射孔间距要越小越好，选择0.6米的的射孔间隔，用2-7/8英寸、60度相角的射孔枪，孔密18spf。(3)压裂液的选择选择硼酸盐延时交联剂做压裂液。（4）支撑剂的选择选择20/40目的中等强度的树脂包裹陶粒支撑剂。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,（5）裂缝参数的设计水平井裂缝的导流能力要求比常规井更高。建立解析模型，计算生产能力与缝宽的函数，优化裂缝参数。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,（6）小型压裂测试1、用尽可能高的排量泵入低浓度的聚合物线性胶，使地层破裂。2、排量/关井测试确定瞬时关井压力(ISIP)和破裂压力(FCP)3、打入浓度1-2lb/gal的支撑剂段塞以防止近井筒问题。4、小型压裂的交联压裂液用量占主压裂的15%。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,小型压裂测试中排量和压力，在注入线性胶的阶段出现很高的压力。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,结论1、在低渗透油藏水平井上进行多裂缝压裂是增产的一个好方法，而且效果比常规井好。2、在致密、较深的层状砂岩油藏中进行水平井压裂完全可以取得成功。3、支撑剂段塞的设计在AME-204井的增产施工中起到了很重要的作用，并且对水平井进行压裂时，这个技术的应用致关重要。,低渗油田整体压裂方案设计及高渗储层压裂充填技术研究,主压裂：共用支撑剂250000lb，524m3的压裂液。由于压力较低，排量达到7.9m3/min，在端部脱砂阶段(TSO)要稍微降低支撑剂的浓度，因为支撑剂易堵塞。在裂缝延伸和充填(FIP)阶段，地面的压力有所增加，因为有可能提前脱砂。压裂效果压后返排初期得到了最大产量：2.0 x106m3/d，支撑剂在12天后有返排现象，此时产量为1.5x106m3/d，压降为50bar，井口压力是340bar。施工共加入20.8吨的支撑剂，在返排期间共有11%的支撑剂返排出来。,
