采油新技术与新理论水力压裂技术

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1、采 油 新 技 术 与 新 理 论 (New Technology 80年 代 : 钛 锆 有 机 金 属 交 联 液 满 足了 高 温 地 层 改 造 要 求 , 但 伤 害 高 达 80%目 前 主 要 发 展 低 伤 害 压 裂 液 体 系 3.1.1 中 低 温 硼 酸 盐 延 迟 交 联 水 基 压 裂 液机 理 : 固 体 颗 粒 缓 慢 溶 解特 点 : 易 破 胶 , 瞬 时 交 联 , 抗 剪 切 差控 制 PH值 实 现 延 迟 交 联典 型 配 方 : 成 胶 剂 浓 度 4.79Kg/m3; 交 联 剂 浓度 0.44%;延 迟 释 放 破 胶 剂 浓 度 0,012-

2、.06 Kg/m3; PH=11-13; 交 联 时 间 2?7 技 术 水 平 3.1.2 高 温 地 层 有 机 复 合 硼 酸 盐交 联 水 基 压 裂 液机 理 : 复 合 配 位 体 覆 盖 碱 性 控 制 结 合 力 -控 制 交 联 时 间 氧 化 降 解技 术 水 平 : 有 机 复 合 硼 酸 盐 交 联 剂 耐 温 150C有 机 复 合 硼 酸 盐 交 联 液 在 250度 不 破 胶时 伤 害 60MPa/m 热 稳 定 性 30-80 oC下 8个 月 性 能 基 本 不 变 30-120oC下 2年 性 能 基 本 不 变 耐 冲 刷 性 堵 水 率 99%， 冲

3、洗 100PV后 FRR上 升 备 注 胶 体 突 破 后 继 续 水 冲 ， F RR在 100PV后 还 有 增 加 ， 故 胶 体 在 岩 心 裂 缝 中 粘 附力 增 强 。 4、 应 用 效 果 图 7 XB65井 重 复 压 裂 增 产 效 果 曲 线 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 重 复 压 裂 后 生 产 时 间 ， mon 产 油 、 产 水 和 含 水 率 日 产 油 (t/d) 日 产 液 (m3/d) 含 水 率 (%) 图 8 F7-2井 重 复 压 裂 增 产 效 果 曲 线 0

4、20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 10 12 重 复 压 裂 生 产 时 间 ,mon 产 油 、 产 水 和 含 水 率 日 产 油 (t/d) 日 产 液 (m3/d) 含 水 率 (%)长 庆 油 田 5、 进 一 步 开 展 的 工 作 采 油 新 技 术 与 新 理 论 (New Technology & Theories for Oil-production) 第 七 部 分 ： 整 体 压 裂 改 造 低 渗 油 藏 压 裂 开 发 技 术 目 标 ： 提 高 采 收 率 提 高 单 井 产 量开 发 井 网 系 统 +水 力 裂 缝 系 统 优 化 组 合经

5、济 开 发 低 渗 透 油 藏低 渗 储 量 动 用 与 开 发 面 临 问 题 ： 投 入 产 出油 藏 整 体 压 裂近 期 技 术 应 用 整 体 压 裂 开 发 技 术 概 况 整 体 压 裂 开 发 技 术 轮 廓等 配 套 分 层 应 力 剖 面计 算 技 术 国 外 “ 黑 油 模 型 改 造 ” （ 石 油 工 程 平 台 ） 、 国 内 自 主 开 发 的 整 体 压 裂 数 值 模 拟 软 件 整 体 压 裂 方 案 模 拟 。 国 外 压 裂 软 件 （ 集 总 三 维 及 拟 三 维 软 件 、 全 三 维 设计 软 件 、 ） 、 国 内 自 主 开 发 的 三 维

6、压 裂 优 化 设 计 软件 整 体 压 裂 开 发 技 术 轮 廓 根 据 储 层 应 力 、 压 力 、 裂 缝 发 育 、 压 裂 液 的 滤 失 特 征 ，：限 流 压 裂 ： 薄 互 层 、 多 层 新 完 井 压 裂 改 造 转 向 压 裂 ： 遮 挡 层 薄 弱 时 控 制 缝 高 的 压 裂 技 术 暂 堵 与 分 步 加 砂 ： 双 重 介 质 低 渗 透 砂 岩 储 层 压 裂 技 术 增 能 助 排 技 术 ： 低 压 地 层 压 裂 技 术 裂 缝 改 向 ： 注 水 开 发 油 藏 的 重 复 压 裂 技 术 自 主 开 发 的 油 藏 压 裂 设 计 与 分 析 系

7、 统 （ FRADS） 整 体 压 裂 改 造 优 化 设 计 低 渗 油 藏 整 体 压 裂 开 发 技 术 已 在 部 分 油 藏 成 功 应 用 低 渗 均 质 整 装 砂 岩 油 藏 ： 吉 林 乾 安 、 大 庆 朝 阳 沟 、 吐 哈 善 鄯 等 油 田 以 直 井 压 裂 投 产 开 发 为 主低 渗 复 杂 砂 岩 油 藏 整 体 压 裂 开 发 技 术 需 开 展 基 础 研 究 裂 缝 性 低 渗 透 油 藏 ： 压 裂 数 值 模 拟 的 技 术 难 度 、 压 裂 工 艺 技 术 难 度复 杂 断 块 低 渗 油 藏 ： 压 裂 数 值 模 拟 的 技 术 难 度 、

8、斜 井 /水 平 井 压 裂 工 艺 技 术 难 度直 井 +水 平 井 整 体 压 裂 开 发 油 藏 ： 压 裂 数 值 模 拟 的 技 术 难 度 、 水 平 井 压 裂 工 艺 技 术 难 度 整 体 压 裂 开 发 技 术 应 用 现 状 整 体 压 裂 数 值 模 拟 在 方 案 设 计 中 的 重 要 性 整 体 压 裂 数 值 模 拟 是 编 制 方 案 的 一 个 强 有 力 工 具 。 油 藏 整 体 压 裂 优 化 设 计 是 建 立 在 水 力 裂 缝 模 拟 和 含 水 力 裂 缝 的 油 藏 数值 模 拟 的 组 合 应 用 基 础 上 。整 体 压 裂 数 值 模

9、 拟 技 术 现 状 改 造 黑 油 模 型 ： 将 裂 缝 长 度 、 导 流 能 力 及 裂 缝 方 位 作 为 油 藏 的 性 质 置入 黑 油 模 型 中 ， 采 用 等 值 渗 流 阻 力 法 、 等 连 通 系 数 法 进 行 模 拟 。 低 渗 砂 岩 油 藏 模 型 、 裂 缝 性 单 渗 油 藏 模 型 、 裂 缝 性 双 渗 油 藏 模 型 以 及 裂 缝 性 油 藏 水 平 井 模 型 都 需 要 改 造 以 适 应 整 体 压 裂 数 值 模 拟 需 要 。 裂 缝 性 油 藏 整 体 压 裂 数 值 模 拟 模 型 开 发 与 应 用整 体 压 裂 裂 缝 性 油 藏

10、 中 渗 流 数 学 模 型流 动 特 点 三 种 渗 流 通 道 ： 孔 隙 介 质 +天 然 裂 缝 +压 裂 裂 缝 压 裂 裂 缝 改 变 了 井 周 围 和 缝 中 的 流 动 特 征 ： 支 撑 裂 缝 导 流 能 力 高 、 缝 中高 速 非 达 西 流 动 出 现渗 流 方 程 +辅 助 方 程 +定 解 条 件油 藏 整 体 压 裂 模 拟 软 件 研 制油 藏 在 既 定 注 采 井 网 系 统 下 的 整 体 压 裂 模 拟 ； 未 投 入 开 发 油 藏 压 裂 开 发 的 整 体 压 裂 模 拟 ； 油 藏 整 体 压 裂 可 控 参 数 的 影 响 性 分 析 渗

11、透 率 各 向 异 性 时 压 裂 裂 缝 系 统 与 井 网 不 同 组 合井 网 不 同泄 油 形 状 渗 透 率 愈 高 ， 采 出 程 度 也 愈 高 ； 而 渗 透 率 不 同的 各 向 异 性 程 度 与 不 同 缝 长 对 应 的 采 出 程 度 是 不 同的 ， 与 水 力 裂 缝 方 向 相 平 行 的 方 向 渗 透 性 愈 好 ， 采出 程 度 愈 高 。 正 方 形 （ 300300）矩 形 （ 360250）矩 形 （ 450200） 渗 透 率 各 向 异 性 对 不 同 缝 长 的 采 出 程 度 的 影 响 各 向 异 性 数 量 关 系 ky kx 缝 长 变

12、 化 引 起 采 出 程 度 的 变 化 情 况 k kx y5 0.1 1 0.5 5 随 缝 长 增 加 ， 采 出 程 度 变 化 不 大 ， 对 缝 长 不 敏 感 ； 随 缝 长 增 加 ， 达 到 最 大 采 出 程 度 时 ， 矩 形 (450m 200m)矩 形 (360m 250m)正 方 形 (300m 300m)。 k kx y10 0.1 1 1 10 随 缝 长 增 加 ， 采 出 程 度 变 化 不 大 ， 对 缝 长 不 敏 感 ； 随 缝 长 增 加 ， 达 到 最 大 采 出 程 度 时 ， 矩 形 (450m 200m)矩 形 (360m 250m)正 方

13、形 (300m 300m)。 5、 裂 缝 性 油 藏 深 层 /超 深 层 压 裂 技 术井 底 破 裂 压 力 高 井 底 破 裂 压 力 一 般 主 要 受 地 应 力 及 岩 性 的 控 制 。 一 般 说 来 绝 大 多 数 地层 井 底 破 裂 压 力 的 绝 对 值 随 地 层 深 度 的 加 深 而 增 加 。 如 塔 里 木 东 河 塘 石 炭系 6000m的 深 井 ,地 层 破 裂 压 力 普 遍 高 于 100MPa。压 裂 管 路 沿 程 摩 阻 高 对 于 选 定 的 压 裂 液 配 方 系 列 和 管 柱 结 构 ， 井 段 越 深 ， 沿 程 摩 阻 损 失 越

14、大 ， 摩 阻 的 增 加 ， 直 接 减 少 了 作 用 与 地 层 的 实 际 有 效 作 用 力 。 因 此 ， 对 降低 摩 阻 提 出 了 更 高 的 要 求 。 施 工 注 入 方 式 选 择 性 差 由 于 必 须 考 虑 采 取 保 护 套 管 的 措 施 防 止 套 管 超 压 ， 在 选 择 进 液 方 式 时 只 能 侧 重 选 择 油 管 进 液 。 采 用 油 管 压 裂 通 常 选 用 3 1/2in油 管 ， 或 采 用 复 合油 管 管 柱 。 压 裂 液 性 能 要 求 高 由 于 压 裂 井 段 深 （ 5000m） 、 地 层 温 度 高 （ 120 ）

15、， 所 以 要 求 压裂 液 应 具 有 良 好 的 耐 高 温 、 耐 剪 切 、 低 摩 阻 等 性 能 ， 同 时 要 求 压 裂 液应 具 备 良 好 的 延 迟 交 联 性 能 ， 以 有 效 利 用 施 工 设 备 水 功 率 。 压 裂 支 撑 剂 性 能 要 求 高 由 于 压 裂 井 段 深 ， 地 层 闭 合 压 力 大 ， 要 求 支 撑 剂 具 有 高 强 度 、 高 导流 能 力 ， 一 般 都 选 用 强 度 较 高 的 成 都 陶 粒 作 为 支 撑 剂 。 施 工 过 程 中 易 出 现 砂 堵 压 裂 过 程 中 缝 宽 小 、 裂 缝 的 高 滤 失 都 可

16、 能 导 致 砂 堵 ， 引 起 砂 堵 原 因有 两 种 ： 近 井 带 脱 砂 ； 裂 缝 端 部 脱 砂 。 这 两 种 脱 砂 在 施 工 曲 线 上 有 不同 特 征 。 近 井 筒 摩 阻 大 ， 主 裂 缝 难 以 有 效 延 伸 由 于 天 然 裂 缝 系 统 ， 存 在 近 井 筒 “ 多 裂 缝 现 象 ” 和 “ 裂 缝 迂 曲 现 象” ， 导 致 主 裂 缝 延 伸 有 限 。 如 ： 江 汉 盆 地 深 层 裂 缝 性 断 块 油 藏 测 试 压裂 分 析 表 明 近 井 筒 摩 阻 高 达 7-26MPa。 大 密 度 射 孔 ， 降 低 地 层 破 裂 压 力优

17、 化 水 力 裂 缝 设 计 ， 求 取 裂 缝 支 撑 长 度 在 地 层 评 估 的 基 础 上 对 压 裂 的 施 工 规 模 ， 水 力 裂 缝 的 几 何 尺 寸 ， 水 力裂 缝 在 垂 向 和 水 平 方 向 的 延 伸 进 行 预 测 。 建 议 使 用 全 三 维 水 力 裂 缝 模 拟 及优 化 设 计 技 术 ， 该 技 术 根 据 三 维 弹 性 理 论 计 算 裂 缝 的 几 何 尺 寸 ， 同 时 考 虑缝 内 压 裂 液 呈 二 维 流 动 ， 能 够 较 为 真 实 地 描 述 水 力 压 裂 过 程 ， 计 算 出 较 为精 确 的 裂 缝 形 态 以 及 裂

18、 缝 内 部 支 撑 剂 分 布 剖 面 。 以 获 得 最 大 ， 最 经 济 的 压后 产 量 为 目 标 函 数 来 优 化 裂 缝 支 撑 半 长 。压 裂 油 藏 数 值 模 拟 从 油 藏 整 体 出 发 ， 研 究 水 力 裂 缝 对 油 气 产 量 及 扫 油 效 率 的 影 响 ， 以 及 注水 对 生 产 动 态 的 影 响 。 压 裂 改 造 技 术 对 策 压 裂 改 造 技 术 对 策提 高 压 裂 效 果 的 关 键 ： 降 低 压 裂 液 的 伤 害 1、 减 少 进 入 地 层 的 液 体 量 减 少 前 置 液 量 2、 减 少 压 裂 液 残 渣 含 量 使

19、 用 优 质 、 低 聚 合 物 、 清 洁 压 裂 液 、 变 配 方 压 裂 液 体 系 3、 提 高 返 排 率 提 高 破 胶 剂 浓 度 、 改 变 破 胶 剂 加 入 方 式 、 强 制 闭 合 技 术 4、 提 高 裂 缝 长 期 导 流 能 力 使 用 与 地 层 匹 配 的 支 撑 剂 、 提 高 砂 比 消 除 裂 缝 弯 曲 摩 阻 ： 对 滤 失 较 大 的 地 层 ： 前 置 液 加 粉 陶 段 塞 对 滤 失 不 大 的 地 层 ： 前 置 液 加 低 砂 比 段 塞 采 用 前 置 液 较 携 砂 液 更 高 粘 的 双 组 分 压 裂 液 体 系 防 止 多 裂 缝 产 生 ： 减 小 射 孔 井 段 ： 施 工 初 期 采 用 高 排 量 ， 并 尽 快 提 升 排 量 到 设 计 值 ： 前 置 液 加 入 支 撑 剂 段 塞 ： 压 前 注 入 诊 断 测 试 ， 分 析 近 井 摩 阻 、 多 裂 缝 、 微 裂 缝 和 液 体 滤 失高 强 度 支 撑 剂 的 选 择 与 评 价 应 选 择 粒 径 规 范 合 格 ， 适 合 高 闭 合 压 力 下 高 强 度 ， 高 导 流 能 力 的 支撑 剂 ， 即 随 着 闭 合 应 力 的 增 加 ， 导 流 能 力 下 降 应 较 缓 。