海上油气田压裂技术调研.ppt

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1、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

2、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

3、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。,

4、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

5、.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

6、 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。,

7、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

8、,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

9、 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

10、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

11、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

12、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

13、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，

14、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

15、.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

16、，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47

17、2 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

18、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

19、/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

20、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。,