我国低渗透油气藏开采技术现状及存在主要问题.ppt

我国低渗透油气藏开采技术现状及存在主要问题,汇报提纲,我国低渗透未动用储量概况我国低渗透油田开发技术现状我国低渗透油气田增产改造存在主要问题,第一部分我国低渗透未动用储量概况,28.2006,33.6903,10.5485,4.840,2.285,3.1578,17.3024,2.8815,1.959,0.6489,全国有近33亿吨未动用储量,近万亿方低渗透气藏、凝析气藏,需要增产改造投入经济有效开发。,问题：丰度低、单井产量低、开发效益差,第二部分我国低渗透油田开发技术现状,以提高单井产量为目的的压裂改造技术,低渗透油田开采关键技术,开发压裂重复压裂大型压裂,以有效补充地层能量为目的的注水技术,超前注水增注分注,低渗透油田开采关键技术,以降低成本为目的的采油技术,小井眼完井简易采油,低渗透油田开采关键技术,第三部分,我国低渗透油气藏增产改造存在的主要问题,1、特低渗透油气藏的大型压裂改造技术2、重复压裂技术（高含水期）3、复杂结构井压裂改造技术4、高温、高压、深层改造技术5、裂缝性致密油气藏增产改造技术6、复杂岩性地层增产改造技术7、复杂断块油气藏整体压裂开发技术8、新型压裂材料,针对合适的油藏采用大型压裂是大幅度提高单井产量的关键，目前支撑剂用量达到100m3以上大型压裂技术尚不配套。,1、大型压裂技术,压前油藏地应力研究压裂优化设计压裂液支撑剂优选裂缝监测连续输砂、连续配液现场质量控制技术,存在问题,有效率低有效期短增产幅度小机理认识不清,2、老井重复压裂,存在问题,老井重复压裂一直是久攻不克的难题,重复压裂井的选井选层 重复压裂时机（含水）重复压裂的造缝机理裂缝转向条件造新缝技术,重点研究,重复压裂的机理,一种是在原有水力裂缝的基础上，进行缝长的延伸，增强导流能力等措施以扩大水力缝的泄油范围，这种方法可以称之为老缝新生。,另一种则是由于初压填砂缝的存在，在其附近出现两个水平应力大小的换位及应力场的换向，新缝的倾角及方位角不同程度地偏离了老缝，新缝在未泄油区的扩展，增加了油气井的泄油面积。,初次压裂井低产的原因的三种类型（之一）：,施工工艺及管理原因 初次压裂施工中，各环节的质量控制不到位、压裂液伤害、选择了不合适的支撑剂，施工过程中形成砂堵；压裂设计方案不合理，如压裂规模过小，压裂液配伍性差；一次压裂多层时，出现未处理的小层等。,老缝新生,初次压裂井低产的原因的三种类型（之二）：,生产过程中，供油气能力逐渐变差,因为裂缝导流能力因支撑剂嵌入或受微粒的堵塞而降低；由于微粒运移或结垢堵塞了地层；近井地带和缝口处因吐砂而失去支撑等等。压裂井泄油区内剩余可采储量降低。,初次压裂井低产的原因的三种类型（之三）：,技术上的进展 目前无论完井或压裂技术上，比过去都有长足的进步。初次压裂采用“老”技术的井，很可能成为复压的对象。从某种意义上讲“老”技术就是初次压裂“低效”的同义词。,若孔隙压力所引起应力差大于初始最大与最小水平压力差值,则复压后的裂缝垂直于初始裂缝!,裂缝转向,初始应力差较小时，极易发生转向延伸；,复压的最佳时间，应该是初次缝很长，复压缝进入地区的孔隙压力仍然很高的时期；,初压缝长，将能获得复压转向的极大利益；,两个水平应力基本上相等，复压裂缝无疑将会出现转向。,生产诱导应力场变化：,重要法则：,“85/15”,85%的复压潜力存在于占总井数15%的井中。,分析方法：,比较生产动态法,构成认定法,生产样板曲线拟合法,重复压裂的选井,构成认定法,井位、地质、钻井、完井、增产、修井数据,参数输入,人工神经网络,输出参数（对产量的影响）,评估复杂系统、用单变量或多变量分析方法得不出相同结果,神经网络方法,遗传算法,真实动态与优化动态之间存在巨大差异的井，视为复压对象,优化,选井条件：,既具有高渗透率又具有高表皮系数的井；累积产量非常高及进行过大型压裂的井；产量高于平均水平的井，初次压裂有效的井；对初次压裂作业造缝较短，有效缝长不够的井；,选井条件：,砂层上面的隔层有较大的破碎，这样的井复压 后，形成的有效缝较短，不适宜复压；在小的断层带附近的井，初次压裂后可能泄油较完全，因之不能成为复压候选井；靠近大断层的井不能复压。,选井程序：,3、复杂结构井压裂改造技术,多裂缝启裂和扩展机理；产量预测及压裂施工方案优化设计等。,大斜度井（中原、大港、长庆）,问题：,斜井更易于产生多裂缝，造成裂缝狭窄；斜井在裂缝启裂过程中往往发生裂缝的扭转与弯曲，造成裂缝连续性差及极高的弯曲摩阻。,水平井、大位移井改造,重点研究：,4、高温、高压、深层改造技术,提高压裂液的抗温、抗剪切性能、降低摩阻设备能力,160C、压力系数1.6、深度4000m,问题：,破裂压力和施工压力高压裂材料性能好,重点解决：,5、裂缝性致密油气藏增产改造技术(碳酸盐岩储层),多重介质渗流机理天然裂缝与水力裂缝扩展规律控制滤失技术天然裂缝支撑技术（复合压裂）压裂分析与诊断技术,重点研究：,6、复杂岩性地层增产改造技术,不连续介质、塑性介质裂缝扩展机理多裂缝延伸机理与控制技术滤失机理与降滤技术压力分析与诊断技术,变质岩、砂砾岩、煤层等,重点研究：,7、复杂断块油气藏整体压裂开发技术,复杂断块油气藏地应力场分布以及与井网关系研究；复杂井网条件下的整体压裂改造方案设计。,复杂断块油藏，由于受断层、构造等地质条件的控制，断块的复杂性和不规则性加剧、地应力场分布复杂，因此,井网与裂缝系统不能达到最优匹配，在很大程度上影响了压裂的潜能发挥。,重点研究：,由于产生多缝（分支缝），出现裂缝的分支将改变裂缝的扩展机理，裂缝不再垂直于最小主应力。在分支缝缝面上发生滑移从而产生阻力，增加了支撑裂缝的流体压力。另外一种多缝是由大段射孔造成，在同一方向上出现多条裂缝，它们被此平行，相互排斥，同时扩展拥挤在一起，争夺有限的缝宽，由于每条缝都很窄，增加了流动阻力，提高了压裂压力。,高压裂压力原因：1、裂缝迂曲、多缝,裂缝起裂后迂曲与多缝示意图,min,max,min,max,Region of near wellbore tortuosity,FRACPROTM model of near-wellbore tortuosity and multiple fractures,2.裂缝端部效应,在裂缝扩展过程中，在裂缝端部遭遇额外的阻力，其中有：,由于携砂液的滤失增加了粘度及支撑剂浓度；新生裂缝表面粗糙产生湍流；与天然裂缝相交使水力缝沿天然缝方位发展；端部强度因子远大于实验室小块岩心测试结果；裂缝端部处于非渗性岩石之中。,分析的目的,是估计多缝的缝数，裂缝的大致尺寸及铺砂浓度；,多缝同时扩展延伸，发生意外砂堵的诊断,两个重要的现象,即超高净压力及在低砂比下出现砂堵。,多缝常发生在具有基质渗透率极低，并有天然裂缝与井眼相交的地层里。,可能发生异常超高压力因素：盖底层具有超高的闭合压力、储层岩石具有异常高的韧性或其他的阻碍缝端扩展的因素，如果应用单一平面裂缝模型计算出来的压力比超高压力低很多，那麽就要考虑同时扩展多缝的可能性。,（1）用单一平面裂缝模型分析压裂压力,（2）用多裂缝的概念分析压裂压力,在多缝压力压裂拟合过程中，要用等值裂缝数来估计同时扩展的、大小相等的裂缝数目。增加等值缝数，会导致净压力加大，但也减少了多缝中的单缝的缝宽，降低了接受支撑剂的能力，进行不同等值缝数的压裂拟合，可能得出既与净压力又与支撑剂粒径（缝宽至少能容纳单粒径）相适应的缝数。等值缝数在压裂形成裂缝的过程中并不一定是一个不变数值，可能起裂时是一个缝数，扩展中又是另一个缝数。,（2）用多裂缝的概念分析压裂压力,从压裂压力分析看来，在多缝条件下，单一平面裂缝模型不能解释异常高的净压力及经常出现的砂堵。多缝、窄缝及短缝却能与实测压裂压力曲线相拟合。单一平面裂缝模式也不能解释多缝条件下的不稳定试井结果。目前，对压裂中出现多缝的理论研究，尚处于探索阶段。,多裂缝防治措施,1、注入支撑剂段塞,在井底附近裂缝迂曲区域内，注入数个支撑剂段塞，必要时，注入每个段塞后关井测压。,Before proppant slug,After proppant slug,注入支撑剂段塞,多裂缝防治措施,由于井底附近阻力损失只发生在起裂的数英尺内，用高粘流体起裂，粘稠液体不易在多缝中分流，只进入多裂缝中少数易吸收液体的裂缝并使之扩展，从而不易产生多缝。,2、用高粘流体起裂,大排量对井底附近裂缝迂曲起冲刷磨蚀作用，有利于增大缝宽，减少缝数。,3、大排量,采用超平衡射孔、定向射孔、小段射孔、固井质量好的井段射孔、深度射孔，均有利于减少井底附近裂缝迂曲程度。其中，改变射孔相位法只适用于新井，重复射孔只会增加不利因素，在老井中要采取其它措施。,4、射孔,8、新型压裂材料,胶束压裂液清水压裂液高强度、低密度支撑剂等,降低压裂液伤害、提高裂缝长期导流能力,90 年代中期安纳达柯石油公司东得克萨斯棉花谷上侏罗纪博西尔砂层储层情况：博西尔砂层位于棉花谷砂岩之下，是黑灰色页岩间夹有细砂、粉细泥质砂岩的大厚层粘土的主要成分是绿泥石与伊利石平均孔隙度与渗透率为610%及0.0050.05毫达西 低渗储层的含水饱和度为50%，高渗透率储层为5%,清水压裂技术应用混合清水压裂,清水压裂技术应用混合清水压裂,工艺技术混合清水压裂法：在工艺实践中发现，对某些储层清水压裂导流能力得不到保证，采用了混合清水压裂工艺：用清水造一定的缝长及缝宽后，继以硼交链的3.6 4.2 公斤/方的胍胶压裂液，带有20/40、40/70目砂子，从而产生较高导流能力的水力裂缝。,停泵时，滤失区达到了15英尺,停泵时刻裂缝壁面附近地层含水饱和度分布,平均进水深度5-10英尺,停泵时井筒附近地层含水饱和度分布,水侵入区域在井底周围已大大减少，但在缝端部的含水饱和度仍然很高，此处的排液程度较低，排液的初速度与井底周围的水饱和度、滤失区的厚度有关，并受控于随应力而变化的渗透率。,生产10天后裂缝附近地层含水饱和度的分布,清水压裂在这种情况下的成功与否，取决于是否存在着有利的天然裂缝系统以及它们对压力及原有的就地应力的响应程度。质地强硬的岩石有许多粗糙的节理，很高的抗剪程度，很好的剪切与裂缝导流能力的耦合性（裂缝性致密砂岩、灰岩地层等），清水压裂适用；强度较弱的岩石如泥质砂岩就不适合清水压裂；储层的裂缝网状分布及流体流动过程都可以用以评价是否应该采用清水压裂。,清水压裂增产的适应性,美国BJ服务公司2003年两种ULW支撑剂ULW 1.25支撑剂被树脂浸透并涂层的化学改性核桃壳ULW 1.75 支撑剂树脂涂层的多孔陶粒,新材料高强度超低密度支撑剂ULW,ULW 1.25支撑剂化学改性核桃壳,ULW 1.75 支撑剂树脂涂层的多孔陶粒,ULW支撑剂应用实例,Ottawa砂支撑裂缝模拟结果,Ottawa砂28077kg，基本沉入底层！,ULW1.7支撑剂支撑裂缝模拟结果,28835kg支撑剂基本在产层内！,请多提宝贵意见！谢 谢！,2005年国际油气藏增产改造学术研讨会,