低渗油气藏压裂改造技术.ppt

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1、低渗油气藏压裂改造技术,油气藏埋藏深 地层温度60-160 储层类型多、物性差异大 斜井、小套管井增多 生产井段长，跨度大 复杂、小断块,中原油田地质特征：,区块整体压裂分层压裂斜井压裂重复压裂CO2泡沫压裂,形成的技术系列,注水井压裂选井选层系列水基压裂液压前压后保护系列支撑剂,针对区块构造，考虑地应力场分布及剩余油分布，根据油藏现有的井网类型和地质条件，采用多指标集，研究不同裂缝参数和注采强度对油井产量、油藏开采动态、采收率和经济效益的影响程度，以产油量、采油速度、采收率等多目标优化整体压裂方案，进行单井实施。,一、区块整体压裂优化设计技术,属异常高温高压低渗油藏。埋深3200-3500m

2、各砂组分布范围差异大平均孔隙度14%渗透率1410-3m2原始地层压力系数1.711.88油层温度125140 原则上五点法布井，注采井数比1：1.1，压裂改造目的层S3中7地质储量154104t。,文13北块概况,利用古地应力场的地质模型，应用取芯井力学参数，采用有限元法反演构造应力场，不断调整约束条件，使得与已知（13-40,13-19,13-14）的应力相吻合，再通过新测井进行校验，得到目的层的现代应力场大小和分布。,地应力场分布,岩石力学参数录取（文13-28岩芯实测数据）,弹性模量 39000 MPa 泊松比 0.2 抗拉强度 1.7 MPa,第1页,最大剪应力平面图,最大主应力立体

3、图,第1页,最小主应力平面图,最大主应力平面图,天然裂缝特征注水监测结果,沙三中七2亚砂层组顶面裂缝分布图,裂缝监测结果,整体压裂方案优化设计,单项指标对比,采 油 速 度,净 现 值,十年采出程度,当选择的对比指标不同时最优的方案也不同就需要采用模糊综合优化决策方法。,针对不同区块不同开发阶段，采用多指标集优化,指标集1：产量、最大采油速度、30天产量、无水采收期、无水采收率、净现值、注入孔隙体积倍数、最大贷款利率限度、贷款偿还期、贷款总额指标集2：最大采油速度（加权）、净现值指标集3：最大采油速度、无水采收率、净现值、第五年产量指标集4：最大采油速度、无水采收率、最终采收率(加权),优化结

4、果,4-5mm,裂缝穿透比,水 井：0.1-0.2生产井：0.2-0.3,生产井裂缝导流能力：,40-60m2.cm,裂缝宽度：,油井整体压裂指标对比,ZYY221压裂封隔器,Y111压裂封隔器,压裂封隔器,ZYY211压裂封隔器,Y341压裂封隔器,1、对分层工具进行改进，形成了分层压裂成熟技术,二、分层压裂工艺技术,加压,压裂下层,压裂上层,滑套喷砂器,封隔器水力锚,割缝喷砂器,加压,封隔器水力锚,Y341型双封分压管柱,达到的技术指标,井斜60.5（文179-35）井温150（白41）适用套管内径118.60-124.26mm 压裂层段总跨度100m（胡侧7-268）单层跨度54m（胡侧

5、7-268）地面施工泵压81.3MPa（白41）,研究大斜度井起裂规律，应用避射、支撑剂段塞、变粘、变排量技术，斜井压裂技术取得突破,模拟试验：模拟实验研究了井斜角、井眼方位角、射孔方式，射孔密度等对水力压裂裂缝起裂及裂缝延伸的影响规律。,三、斜井压裂工艺技术,井眼方位角对破裂压力的影响很大，当井斜角一定，方位角变化时，最佳射孔方位（破裂压力最小）变化很大；井斜角为30度，井眼方位为0，30，45，60，90度时，最佳射孔的方位分别为0，55，45，0（90）度附近。,多裂缝的产生是必然的；产生多裂缝的稳定性比一条单裂缝的稳定性大几倍；多裂缝一般产生在近井地带，砂堵一般也发生在近井地带；当裂缝

6、延伸达到一定程度后形成归一主裂缝，其它裂缝被迫闭合，裂缝体系达到稳定。,有效裂缝稳定性与裂缝的关系,归一化后的有效裂缝稳定性,多 裂 缝 示 意 图,摩阻分析：p近井筒ppf+ptort+pmisalign,在近井区域存在严重的裂缝节流现象，由于大斜度井在相对于最佳裂缝面不利的方向倾斜，自炮眼产生的裂缝不会连成沿井眼的单一裂缝面，是多重雁行式裂缝同时自井眼延伸，易砂堵。,降低弯曲摩阻技术,支撑剂段塞技术,利用“砂团”对多裂缝中的部分次要裂缝造成脱砂，提高主裂缝的延伸，使裂缝宽度足够大.,在射孔处压力降与排量成平方关系:Pperf=KperfQ2 在裂缝内压力降与排量成平方根关系:Pfrac=K

7、frac Q0.5,变排量、变粘度施工技术,应用避射技术,斜井压裂技术达到的指标,成功率由50%提高到92.6%；砂比由21%提高到30%；井斜由30提高到60.5；加砂强度由1m3/m提高到2m3/m；前置液由65%下降到45%。,利用大尺寸真三轴模拟试验，开展重复压裂转向研究，提高重复压裂效果,初次压裂产生一条垂直裂缝，在最大水平应力方向施加最小水平应力，在最小水平应力方向施加最大水平应力，水平应力差6.57MPa时，可产生新的裂缝。,裂缝转向模拟试验,四、重复压裂工艺技术,裂缝转向监测结果,文13-369井第一层初压与复压相差19.6,第二层相差16.3文13-313井二者相差15.3文

8、13-406井相差21.01濮6-115井相差12.53,重复压裂井裂缝监测及对比结果,统计24口井，16口井重复压裂破裂压力比前次有所升高，证明重复压裂产生新缝的可能性。,重复压裂井裂缝施工数据,有效率由60%提高到85%；平均单井增油由4.1t提高到6t；有效期提高 由180天延长到220天。,达到的技术指标,油井,水井,压裂进液,压裂进液,压裂液滤失,压裂液滤失,难点：水井降滤失添加剂和滤饼处理,水井压裂与油井压裂的区别,优选了入井材料，对裂缝参数进行优化，形成了成熟的注水井短宽裂缝技术,五、注水井压裂工艺技术,研发了水井压裂用降滤失剂,改性淀粉对基液粘度不产生影响,闭合压力低于50MP

9、a的井，采用粗陶，增大导流能力利用注水井预前置液处理，解除近井地带污染,研究裂缝宽度与压裂排量的对应关系，优化施工排量,裂缝宽度与压裂排量的对应关系,平均单井加砂量19m3，平均单井砂比29.7%平均单井增注12727.4m3平均注水压力由33.6MPa下降到26.6MPa；对应油井14口累计增油7212t,达到的技术指标,六、压裂选井选层技术,水力压裂作为开发低渗油藏主导配套工艺技术，固有的选井方式已不适应中高含水期油藏开发需要,必须进行动静态资料分析，明确油水井对应关系，明确剩余油分布规律，探索新的选层方法和模式。,深化地质认识，进行统计分析，利用数学手段，形成了科学的压裂选井选层方法,进

10、行相关性分析，预测压后效果，为选井选层提供依据,通过各个参数与压裂地质、工艺效果的相关系数对比分析，依据评价结果进行选井选层、对主要参数进行最低界限判断,影响压裂效果参数相关性分析,在压前储层评估的基础上，综合考虑多种因素的影响，应用模糊识别原理，研究了适合压裂的标准模式，克服了压裂选井选层工作的盲目性，使对储层的评估由定性到半定量上来。确保压裂选井选层科学化、程序化。,模糊识别法：,应用模糊数学理论，指导选井选层,数学模型：,应 用,压裂井的压裂效果与欧氏贴近度成正比，用模糊识别原理对压裂井层进行筛选，当欧氏贴近度小于0.32时，压裂无效。,利用现代试井分析技术,减少无效压裂井,选取压力系数

11、、有效渗透率、含水、表皮系数、采油指数、流动效率、剩余可采储量及采出程度为选井参数。并根据大量选井结果和措施效果对比，确定各参数权重系数范围。,根据措施选井决策因子统计分析,确定压裂选井决策因子基准值为0.58,决策因子越高，措施效果越好，低于0.5压裂基本无效。,压裂井不稳定试井过程中，储层流体先后呈现双线性流、线性流、拟径向流等流动形态，在试井双对数分析曲线上，分别对应导数线上的1/4斜率直线段、1/2斜率直线段和0.5水平直线，且压力线与导数线具有平行攀升特征。通过压裂井试井资料的解释，可获得裂缝半长、裂缝导流能力、裂缝缝面污染、地层压力、地层渗透率等参数，并预测压裂后的产能，评价压裂效

12、果，指导压裂工艺措施的优化。,压裂前后试井曲线对比实例：新文103,设计建立中原油田区块压裂数据库系统，为压裂设计提供快速、准确的历史数据、经验和教训等信息，辅助专家对设计方案决策;建立井位构造图、裂缝分布图与数据库相结合的图文信息系统，为压裂设计提供可靠的储层和岩石力学数据，辅助选井选层、方案的决策；通过数据分析比较，优选合适的压裂设计软件和压裂设计方案,建立了压裂数据库，完善了压前压后分析系统,压裂信息管理系统综合运用先进计算机技术，搭建在大型数据库管理系统之上。拥有复杂有序的数据流程。,数据的相互关系,单井信息查询搜索一口井的最近一口邻井搜索一口井的指定半径值的所有相邻井查看多口油井的效

13、果数据，并且形象化的以曲线图的方式展现给用户定位一口油井,图文信息系统,压 裂 效 果 模 块:,压裂方案设计模块:,施工信息模块:,基本信息模块:,低残渣羟丙基胍胶和高温延缓交联剂的研制成功，使高温压裂液体系应用范围30-160。采取不同的储层保护技术，形成了适应各类储层要求的压裂液，系列压裂液体系得到完善。,七、系列压裂液体系,低残渣羟丙基胍胶 水不溶物:6%原胶粘度(1%):240mPas 耐温性：,加入相转移催化剂，提高原胶粘度降低水不溶物,1、压裂液技术,延迟交联剂性能指标,延迟交联剂体系系列化,(170s-1,1.5h),压裂液残渣含量低,压裂液配方系统优化，具备良好的使用性能,破

14、胶彻底，对储层伤害小,系列压裂液热剪切稳定性,大牛地地区储层敏感性划分,针对储层的伤害机理，在压裂液中采取相应的保护技术，形成了适应大牛地地区的系列压裂液体系。,不同储层的伤害机理，决定了不同的储层保护技术,低渗易水锁储层 毛细管阻力影响，返排困难,表面活性剂性能指标,采用低成本含氟复合表面活性剂HF-605助排,采用小分子粘土稳定剂ZW-1稳定地层粘土,强水敏性储层 粘土膨胀、运移，堵塞油气流通道,有机酸调节，pH值在2.03.0之间 缓冲剂调节，pH值在4.05.0之间,碱敏储层 产生沉淀、凝胶，堵塞油气流通道,短期防膨率，93.4%长期防膨率，91.5%,采用碱敏储层压前预处理液进行地层

15、预处理,微裂缝发育储层 滤失严重，影响施工及效果,采用速溶型油溶性降滤失剂降低压裂液滤失量,凝析气藏储层 因素更复杂，伤害严重,15-20min，10的水，温度升高105；对压裂液粘度基本无影响(粘度保留率下降 2.8个百分点）,3.3%的用量在煤油中 20min全溶 用量0.3%时，控制滤失效果最佳,采用自生气热剂产生大量的热和气体，减小气藏损害,利用正交试验设计，完善系列压裂液配方,强化储层保护，研制低伤害压裂预前置液,1、低伤害压裂预前置液技术,组成：复合粘土稳定剂、高活性表面活性剂、防乳破乳剂作用：避免压裂液进入地层后引起的粘土膨胀、运移、水锁、贾敏以及乳化堵塞指标：80下2.5h破乳

16、率98%表面张力18.5-22.0mN/m 界面张力0.05-0.1 mN/m 粘土防膨率90%对地层岩心伤害率：5.0%,八、压前压后保护技术,加快返排，提高改造效果，开发支撑裂缝处理剂,2、支撑裂缝处理技术,组成：增效剂、催化剂、三元复合氧化剂作用：在较低的温度下，有效地溶解压裂液残渣以及聚合物滤饼。指标：,滤饼降解率为100%压裂液残渣降低率70%80下破胶时间2.0h 水化液粘度1.03mPas,不同类型支撑剂的密度,九、系列支撑剂,不同类型支撑剂破碎率,FMS系列树脂包衣支撑剂兼有“三低一高”的特性。“三低”指低密度、破碎率低、酸溶解度低，“一高”指保持高导流能力。化学惰性好，具有高温稳定性。树脂包衣支撑剂具有防砂作用，并且能缓解水力压裂后的支撑剂回流及疏松岩层支撑剂的镶嵌问题。,实验压力1080MPa；实验铺砂浓度：5kg/m2 实验流体：2%KCl溶液,树脂包衣短期导流能力测试,闭合压力60MPa实验铺砂浓度：5kg/m2实验流体：2%Kcl溶液；时间25天,树脂包衣支撑剂长期导流能力,时间（天）,导流能力(m2cm),试验前后包衣砂和陶粒砂破碎情况对比,树脂包衣石英砂测试结果表,作业,1、在选择压裂液及工艺时应必须了解哪些地质资料,2、采取什么方法可实现定向造缝,