致密油非常规技术开发技术实践及认.ppt

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1、致密油非常规开发技术实践及认识,胜利油田2013年开发技术座谈会,胜利油田分公司非常规项目部2013年2月,目 录,一、致密油储层特点二、非常规设计优化技术三、非常规优快钻井技术四、非常规压裂完井技术五、非常规现场实施效果六、几点认识,胜利油田致密油包括浊积岩、滩坝砂和砂砾岩，探明地质储量2.5亿吨，其中滩坝砂占60%。“十二五”期间新增探明储量中近70%为深层致密油储量。具有“深”、“细”、“薄”、“贫”、“散”特点。,（一）致密油储层特点,深 埋深3500m储量占51%细 喉道中值半径一般0.4m 薄 油层平均单层厚度1.5m 贫 丰度50104t/km2储量占55%散 含油井段跨度50m

2、储量占86%,（二）浊积岩特点及工程难点,主力层突出，油层井段集中，厚度较大；部分砂体下部有水层，部分有泥岩夹层。,裸眼完井长水平段，井眼质量要求高；套管完井储层易污染，长水平段固井质量难以保障。,裸眼完井工具下入难度大，加砂规模受限；套管完井作业时间长，压裂液返排困难。,特 点,钻井难点,压裂难点,（三）砂砾岩特点及工程难点,跨度大，油干互层，成层性差，横向变化大，砾石分布无规律。,砾石分布规律性差，钻头选型难度大，机械钻速低、可钻性差。,纵向无明显遮挡层，应力差小，裂缝高度难以控制，难以形成有效缝长；砾石含量高且无规律，裂缝形态复杂。,特 点,钻井难点,压裂难点,（四）滩坝砂特点及工程难点

3、,砂泥薄互、砂体厚度薄、分布零散、跨度大、丰度低。,井壁稳定性差，钻井安全风险大；井眼不规则，固井质量难以保障。,砂泥岩可压性差异大，裂缝形态复杂；裂缝在泥岩中的导流能力差，实现纵向多层沟通难度大。,滨444,砂泥薄互，裂缝形态复杂,特 点,钻井难点,压裂难点,胜利油田资源特点决定了无法直接照搬国外经验和技术，需针对性配套技术、探索会战规律、形成运行管理模式。会战目标：分类部署，分层次推进；加快致密油，实现规模建产；突破页岩油气，形成配套技术系列。会战思路：边引进学习，边应用提升，边自主研发。经过一年多“以我为主、适当借用外脑”的攻关，实现了油藏、钻井、压裂、投产全过程自主技术服务。,目 录,

4、一、致密油储层特点二、非常规井设计优化技术三、非常规井优快钻井技术四、非常规井压裂完井技术五、非常规现场实施效果六、几点认识,以提高单井经济可采储量为目标，实现地质、钻井、压裂、生产一体化优化，注重施工单位设计伊始全程介入。,常规井,非常规井,常规单向接力式设计,各专业多向优化设计,不同水平段长度累产油量计算,开展致密油水平井渗流规律研究，优化确定水平段长度1400m、裂缝间距100m、井距300-350m时可实现有效动用。,超过1400m增幅明显变缓,小于2倍极限流动半径后增幅明显下降,（一）优化井距、水平段长度及裂缝间距,实现有效动用,90,30,45,60,0,裂缝几何形态,裂缝几何形态

5、,最小主应力方向,最小主应力方向,水平主应力差10MPa：水平井眼与最小主应力夹角30度，可形成横切缝，实现改造体积最大化。,水平主应力差4MPa：水平井眼与最小主应力夹角30度，可形成横切缝，应力差低，裂缝形态更复杂。,采用人工岩心，开展物模试验，指导水平井轨道位置及压裂方案优化。,（二）优化轨道平面、纵向位置，提高储量动用程度,致密砂岩水平井裸眼完井水力裂缝扩展规律研究,裂缝纵向扩展影响因素分析,致密砂岩岩石可压性评价,开展40组三轴岩石力学参数试验，分析已压裂的25口井（滩坝砂）裂缝展布的影响因素，认为隔层与油层应力差大于7MPa或隔层厚度大于10米，纵向有效沟通难度大。,（二）优化轨道

6、平面、纵向位置，提高储量动用程度,根据裂缝展布规律研究及岩石可压性评价，轨道平面上要垂直最大主应力方向；纵向上要实现多个小层沟通,避免压开水层，并利于缝长延伸。,轨道平面及纵向位置优化,（二）优化轨道平面、纵向位置，提高储量动用程度,树立梯形靶盒和两级控靶理念，钻进时强调中靶，但不要求时时追轨迹，放宽纵向及平面限制，在满足油藏要求的同时，降低钻井施工难度。,樊154-平2井完钻水平段长2015米，创中石化小井眼水平井水平段最长纪录。3月1日分20段压裂，创国内陆相砂岩油井分段数最多记录。,（三）优化钻井轨道，满足完井需求,目标靶点超过3个不设计。水平段上倾井眼轨道不设计。油藏与工程、设计与施工

7、人员意见不统一不设计。,三个不设计原则,三项控制指标要求,为保证完井管柱串的顺利下入，针对非常规井轨道设计提出了“三不设计”原则和井身质量三项控制指标。,（三）优化钻井轨道，满足完井需求,滑套位置：选择储层物性好的部位。封隔器位置：井径扩大率5%、连续稳定井段10m以上。,（四）优化滑套及卡封位置，实现多段均衡改造,（五）优化压裂参数，提升改造效果,小型压裂测试：分析储层滤失、压裂液效率，优选排量及泵注程序；优化缝长、导流能力：支撑半缝长120-130米,导流能力20-40 达西.厘米；,根据各级球座直径差异，为保证工具性能，排量控制在3/min。进行小型压裂分析,压裂液效率为22%，滤失大,

8、将前置液比例由46%提高至60%。,小型压裂曲线,樊154-平1井压裂参数优化,（六）优化生产制度，提高稳产效果,结合系统试井及动态跟踪，划分水平井5个流动阶段，指导了多级压裂水平井合理工作制度选取。,双线性流（反排期）,线性流（自喷期）,大油嘴放喷，快速返排压裂液，减少储层污染。,小油嘴稳产，延长自喷期，减少近井渗透率损失,裂缝拟径向流（转抽初期）,+系统拟径向流,泵抽稳产，实现均衡动用，提高采收率。,樊154-162块长井段多级压裂水平井合理工作制度推荐表,（六）优化生产制度，提高稳产效果,排液阶段：油嘴5-7mm,生产压差6-7MPa 自喷稳产：油嘴3.0mm，生产压差4MPa 转抽阶段

9、：生产压差3MPa,非常规水平井压后生产分为三个阶段,目 录,一、致密油储层特点二、非常规井设计优化技术三、非常规井优快钻井技术四、非常规井压裂完井技术五、非常规现场实施效果六、几点认识,针对浊积岩、滩坝砂、页岩，形成铝胺钻井液、高混油比水基钻井液和油基钻井液等三种体系，并形成了非常规钻井液技术规范。,（一）钻井液,铝胺钻井液体系,单层浊积岩,高混油比钻井液体系,砂泥间互浊积岩,樊154-樊116等区块应用21口,义123-173、滨435区块应用12口,储集层类型,现场应用,钻井液类型,携岩能力、润滑,防膨、封堵、润滑,柴油基及白油基钻井液体系,页岩,渤页平1、平2及梁页1HF等4口,防膨、

10、井壁稳定,油基泥浆重复利用技术应用。在渤页平1、渤页平2井、梁页1HF和义173-5HF等4井应用。目前属于国内独有。,油基钻井液循环利用处理装置,油基钻屑随钻处理装置,梁页1HF井利用渤页平2井回收油基泥浆占全井38.6%，且回收率达到65%。相同用量下白油基再次利用成本低于柴油基钻井液。通过对渤页平2井含油钻屑处理，钻屑含油量小于3%，达到一级环保排放标准。,（一）钻井液,浊积岩不同井段PDC钻头推荐表,樊116-2HF单只钻头进尺1585m，创胜利油田非常规井单只钻头完成定向、水平段新纪录。,优选钻头材料、优化刀翼布局和流道设计，形成适用于致密砂岩的PDC钻头，提高钻速，目前已成功应用8

11、9只。,（二）优选钻头,近钻头测量技术：研发的近钻头测量仪，测斜另长由常规的17米缩短至0.6米，提高了轨迹控制精度和地层识别能力，在营691-1HF井试验成功，与LWD相比提前15米伽玛异常显示，识别储层。,（三）优化测控技术,水平段钻具组合优化：针对长水平段摩阻大、轨迹调整难度大等问题，开展钻具组合力学分析，优化双扶正器尺寸，提高复合钻进比例，由85%提高至94%，实现水平段单趟钻进尺最大化。樊154-平4井单趟钻平均进尺达476米，提速效果明显。,优化动力钻具本体扶正块尺寸（比常规小12mm），配套147mm欠尺寸扶正器，钻压30-40KN，稳斜效果最好。,（三）优化测控技术,针对长水平

12、井段固井质量差、影响压裂效果的问题，研究形成液压膨胀扶正器、塑性膨胀水泥、高效驱油前置液体系等关键技术，在樊116、滨173等区块实施5口水平井，水平段固井质量明显提高。,盐227-1HF井水平段采用塑性微膨胀水泥体系、液压膨胀扶正器，第一界面固井质量全优。,（四）水平井固井技术,盐227-1HF井固井解释图,埋深2800米、水平段长1200米的单层浊积岩钻井周期由初期70天左右缩短至40天以内。埋深3800米、水平段长1100米的砂泥间互浊积岩钻井周期由初期127天左右缩短至70天以内。,不同油藏类型钻井提速效果,（五）现场应用,目 录,一、致密油储层特点二、非常规井设计优化技术三、非常规井

13、优快钻井技术四、非常规井压裂完井技术五、非常规现场实施效果六、几点认识,自主研发裸眼封隔器分段压裂现场试验成功。经评价，自主完井工具性能指标与国外先进水平相当，可完成15级分段压裂。,胜利和贝克休斯工具对比（741/2in）,低密度球,投球滑套,裸眼封隔器,（一）完井工具,自主配套了套管固井泵送桥塞分段压裂技术，攻克了分簇点火、推送等6个技术难点。,液控触发开关式分簇点火控制技术安全电点火技术大通径高压电缆密闭系统,推送技术易钻复合材料桥塞射孔输送安全系统,大通径高压电缆密闭系统,液控触发开关式分簇点火控制技术,（一）完井工具,裸眼投球滑套管柱已在樊154-平4等6口井现场应用，占该技术应用井

14、数的约1/3；泵送桥塞分段压裂在盐227-1HF、辛14-8HF井成功应用。自有工具及技术服务费用约为国外公司的3/4。自有技术应用后，外方工具及技术服务费用下降了20%，服务的积极性和主动性明显提高。,樊154平4压裂施工曲线（10个滑套打开，压力显示明显）,（一）完井工具,研制的乳液缔合型压裂液具有低成本、耐高温（150-230）、无残渣、低伤害的特点，可用地面水和污水进行现场实时混配，已在盐227-1HF井成功应用，下一步要加大应用规模。,140下流变曲线,盐227-1HF第9段压裂施工曲线,盐227-1HF压裂液采用地表水现场配制，液量5078m3，分11段压裂，最高砂比45%，性能完

15、全满足现场需要。,（二）压裂液,提升了注入能力。配套了2500型压裂机组（8台），最高施工压力120MPa、最大排量10m3/min(70MPa)。同时配套数据远传系统，实现室内与现场压裂施工数据同步，便于专家决策。,2500型压裂泵车,2500形压裂车组网络控制系统,（三）压裂施工配套,提升了储配液能力。配套现场混配车2台，现场日配液提高至3500m3；下步装备大排量现场配液设备，配液速度由3.5m3/min提高6m3/m，实现实时混配、在线压裂。优化组合压裂罐群，配备软体罐，储液能力15000m3。自主开发裸眼投球滑套投球器现场应用成功。,软体罐现场示意图,在义173-4HF井现场配液进行

16、了应用,（三）压裂施工配套,投球器现场示意图,在义123-10HF井分段压裂进行了应用,（四）现场应用,裸眼投球滑套完成压裂20井次，251段；泵送桥塞完成压裂8井次，60段；连续油管拖动完成压裂2井次，18段；,目 录,一、致密油储层特点二、非常规井设计优化技术三、非常规井优快钻井技术四、非常规井压裂完井技术五、非常规现场实施效果六、几点认识,义123块生产情况统计表,深层浊积岩：义123块投产5口井，均自喷生产，日油15吨。其中义123-平1井5mm油嘴自喷，已稳产319天，累油3591吨。,（一）深层浊积岩,浅层浊积岩：樊154块投产10口井，平均单井日油稳定在10吨左右，正常井平均自喷

17、236天。,樊154块水平井与直井日油对比,樊154块水平井与直井累油对比,日油t,累油t,7倍,5倍,（二）浅层浊积岩,砂砾岩：义104-平1井采用连续油管拖动分8段压裂，目前3.0mm自喷，油压9.5MPa，日油32吨，已自喷稳产144天；,义104-平1井生产曲线,（三）砂砾岩,砂砾岩：盐227-1HF井采用泵送桥塞分11段压裂，用液5078.8m3，加砂 291.9m3，目前日油11.1吨，液面在井口。,盐227-1HF井生产曲线,32t,11.1t,65.3%,（三）砂砾岩,基山砂岩体：夏103-1HF井采用泵送桥塞分5段压裂，目前日油12.7吨，累油612t，已稳产31天，液面在井

18、口。,同区块夏103压后初期日油5.64吨，6个月后降至1.4吨，累产油657吨。,夏103-1HF井生产曲线,（四）基山砂岩体,常规低渗：在营691、辛14等块实施3口井，平均单井日油13吨。,辛14-8HF水平段长624m，压裂4段，累油1476.4吨。,辛14-8HF井生产曲线,完钻井深4609米，水平段长624米，位移2254米。,辛14-8HF,府前大街,（五）常规低渗透,分段压裂直井：桩23、盐22等区块实施直井机械分层压裂80口，是2011年的5倍；东风港直井机械分层压裂初期日油是笼统压裂的3倍，盐22区块直井机械分层压裂井90天平均日油是同区块笼统压裂的1.9倍。,东风港油田分

19、层压裂与笼统压裂效果对比表,盐22块分层压裂与笼统压裂效果对比表,（六）分段压裂直井,目 录,一、致密油储层特点二、非常规井设计优化技术三、非常规井优快钻井技术四、非常规井压裂完井技术五、非常规现场实施效果六、几点认识,1、钻井从注重油层钻遇率向注重完井需求转变,(一)非常规要以“完井压裂”为核心,非常规井三项控制指标要求,常规与非常规水平井差异,2、压裂改造从追求单一高导流裂缝向注重改造体积转变,纵向上，靠压裂突破泥岩夹层，改造多层砂岩；横向上，靠水平井多级分段压裂，扩大改造体积。,(一)非常规要以“完井压裂”为核心,实现单井经济可采储量的最大化,横向上形成改造体积,纵向上沟通多薄层,义34

20、-1HF井，后期填井2次。,储层横向变化快，钻遇泥岩段易发生井壁坍塌，9井次出现填井侧钻。,陆相沉积、覆盖类型多，非均质性强，预测难度大。,滨173-1HF预测与实施对比表（设计水平段750m，实钻620m，油层277m）,(二)加强地质认识和储层描述，优化选区条件,根据实钻轨迹及时调整，提高储层描述精度。部分区块可以通过打导眼井落实储层；,导眼井与填井费用比较,义123区块A点实钻与设计误差由初期的15米降低至3米,(二)加强地质认识和储层描述，优化选区条件,地层压力、油气比是致密油“甜点”选择的重要依据，应加强包括常规低渗透储量的筛选，提升开发效果。,樊154-平1和义123-平1效果对比

21、,(二)加强地质认识和储层描述，优化选区条件,樊154块和义123块地质条件对比表,非常规正常施工水平井费用统计,（三）非常规必须实施低成本战略,非常规不但要靠技术突破来实现非常规资源动用，更需全过程实施低成本战略，这样才能实现非常规资源的有效动用乃至效益开发。,按税前内部收益率10%评估,按照评估结果，投资5000万，累油达到2.11万吨以上，油价100美元/桶可实现效益开发。,（三）非常规必须实施低成本战略,1、已实施非常规水平井效益情况,每段压裂车组成本对比,胜利与华北成本比较,美国HESS公司用6000万人民币可实施一口垂深3300米、水平段3300米、压裂35段的非常规井，单井经济可

22、采储量是胜利的3倍。,每米钻井成本对比,（三）非常规必须实施低成本战略,对比国内外，胜利非常规费用还有较大的下降空间。,1、已实施非常规水平井效益情况,（三）非常规必须实施低成本战略,盐227块优化井身结构，缩短大尺寸井眼进尺，优化水平段钻具组合，钻井周期由盐227-1HF的134天降至75.6天。,2、注重技术优化，提高实施效益,采用“井工厂”模式，实施网电钻机、钻井液重复利用和整体压裂，单井总投资由6032万元降至4953万元（降幅17.9%）。,一台十井，品字型布局，节约征地46亩，泥浆循环使用，每3口井使用1个泥浆池。,流水线作业，单井压裂周期由5.7天降至1.9天。,钻井施工流程图,

23、压裂施工流程图,（三）非常规必须实施低成本战略,2、注重技术优化，提高实施效益,樊116、162区块井身结构由三开优化为二开，相比樊154块，平均单井钻井成本降低461万。,（三）非常规必须实施低成本战略,樊162-3HF井生产曲线,8.7t,4.5t,48%,樊162-3HF井采用二开井身结构，应用40型钻机，钻井费用1271万（樊154区块平均单井费用2184万），总费用2386万元，目前3mm油嘴自喷生产50天。,2、注重技术优化，提高实施效益,3、完善约束激励机制,在非常规增储上产会战运行管理办法的基础上，通过完善制度降低无效投入，实现非常规效益发展。,致密油藏水平井设计审批管理办法致

24、密油藏非常规井实施运行管理办法,单井项目投资承包,调动开发单位主动性,油田框定服务单位资质,开发单位自主选择,优化四配套设计,确保质量和效益优化到位,（三）非常规必须实施低成本战略,（四）要突破非常规关键技术，更要优化集成常规技术,1、滩坝砂可压性评价及攻关,滩坝砂储层泥质含量高、砂泥交互，岩石可压性比浊积岩、页岩储层更差,不同围压下滨435-4HF岩心应力-应变曲线,砂岩,泥岩,滩坝砂与浊积岩抗拉强度各向异性对比,滩坝砂与页岩岩石性质对比,滨435-1HF井测井与录井对含油性、岩性的解释结果相悖，与现场实施情况不符；滨435-4HF井测录井解释结果一致，利用滨435-4HF井的测井数重新进行

25、储层划分；在室内岩性实验的基础上，提高压裂系统耐压等级，开展现场试验。,征1井压裂施工曲线,征1-2井压裂施工曲线,征1-2井压裂施工相比征1井，耐压等级从105MPa提高到140MPa，排量从1.5m3/min提高到6m3/min，加砂规模从11m3方提高到42m3。,（四）要突破非常规关键技术，更要优化集成常规技术,1、滩坝砂可压性评价及攻关,（四）要突破非常规关键技术，更要优化集成常规技术,2、提高完井工具质量稳定性,通过与高水平机加工能力厂家合作，保证自主工具质量，加大应用范围；加快非常规实验室建设，已经完成试验井钻井，提升系统、循环系统、动、静态模拟实验装置等已经进入加工制造阶段，2

26、013年投入运行。,试验功能1、模拟直井、水平井工况条件多级分段压裂管柱性能试验2、井下工具地面动态、静态性能测试试验能力 试验排量：0.5 m3/min12m3/min；动态模拟实验压力：70MPa；静态模拟实验压力：140MPa；静态模拟试验温度：200 模拟段数：10段,3、注重常规技术集成,在非常规钻井、压裂、完井及储层评价等方面，需要常规技术的集成配套，解决技术难题，降低投入。,直井段,提高破岩能力,采用高压喷射钻井技术，优化喷嘴组合，泵压由14MPa提高到22MPa。,优选高性能PDC钻头和动力钻具，力争一趟钻到A点。,造斜段,提高单趟钻时效,在6井眼使用4钻杆，提高钻柱的过流面积

27、和强度，优化钻头及动力钻具组合，主张固控设备的使用。,水平段,减少起下钻趟数,（四）要突破非常规关键技术，更要优化集成常规技术,打破勘探开发界面，消除专业壁垒，实施团队一体化运行模式是非常规井成功的关键。设计上，要密切油藏、钻井、压裂完井等不同专业、不同环节间一体化优化；实施运行上，注重多专业间技术支撑、多部门协调配合，提高运行质量。,（五）要实施一体化项目团队管理,2012年组织讨论会和现场技术交底300余次，制订了中石化第一部非常规通用技术规范。,结 束 语,2013年非常规以单井经济可采储量最大化为出发点，更加突出效益观念。以非常规理念和技术，规模效益实施浊积岩、砂砾岩和常规低渗储量，效益攻关滩坝砂。提高实施质量和效果，有效降低单井投入，实现非常规效益发展。,汇报完毕谢谢,