低渗透砂岩双重介质储层压裂技术及实践

低渗透砂岩双重介质储层 压 裂 技 术 及 实 践 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 二、低渗双重介质储层压裂实践 三、结论及认识 汇 报 提 纲 由于裂缝及隐式裂缝的发育造成了储层应力敏感性较强。压裂过程中水力裂缝的扩展受天然裂缝影响不完全是沿着最大水平主应力的方向延伸，同时受缝内净压力作用使天然裂缝的开启，增强了工作液的滤失，极易造成压裂过程早期砂堵。 1、面临的矛盾 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 要实现人工裂缝与天然裂缝的有效沟通，同时保证压裂施工的成功率和有效率，必须有相应的压裂工艺技术。 裂缝扩展规律分析 天然裂缝影响并局部改变了油藏中的地应力分布格局。 天然裂缝的张开与闭合使压裂液滤失增强，消耗了驱动水力裂缝扩展的部分能量。 均质孔隙介质中的水力裂缝扩展方向 存在一条天然裂缝情况下的水力裂缝扩展方向 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 2、解决问题的思路 在压缩区域，天然裂缝处于两向挤压作用，只可能产生相对的剪切变形，一般不会导致明显的压裂液滤失现象发生。压缩区内天然裂缝导致的岩石刚度相对降低，可能较显著的改变水力裂缝的几何形状。 在拉张区，天然裂缝发生张性变形或破裂，使得水力裂缝端部拉应力集中部位相对分散，最大张性应力一般不仅仅局限于沿着最大应力方向的一个位置，可能会出现多条短裂缝；同时天然裂缝开启效应导致局部滤失增强。 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 天然裂缝的存在，改变了地层中控制水力裂缝扩展的局部应力条件，形成了混合裂缝扩展模式，水力裂缝不再是沿最大地应力方向扩展的单一裂缝，形成了复杂的多条裂缝扩展模式。 在非单一裂缝条件下，由于裂缝端部的多个位置都有可能同时达到岩石拉伸破裂强度的点，容易造成裂缝分叉。 影响水力裂缝扩展主要表现在两个方面 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 2、解决问题的思路 双重介质低渗透储层压裂诊断技术 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 2、解决问题的思路 压裂延伸压力模式 *),(* DD 1*)()(*),( ) ( 0 )()t (1 ) 545658606264660 想情况下的G 函数曲线实际情况下的G 函数曲线 实际上由于滤失与缝内净压力密切相关，因此 双重介质低渗透储层压裂诊断技术 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 2、解决问题的思路 滤失特征分析 双重介质低渗透储层压裂诊断技术 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 2、解决问题的思路 在单一压裂裂缝模型的基础上，建立了多裂缝的计算模 型，通过多裂缝的描述，定量分析裂缝发育条数、几何 尺寸，正确判断压裂裂缝的复杂程度以及天然裂缝发育状况对压裂过程的影响。 三维净压力拟合及多裂缝分析技术 天然裂缝网络 压裂液在基质及天然裂缝的流动特征 全三维净压力拟合及多裂缝分析技术 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 2、解决问题的思路 常规模型延伸动态 多裂缝模型延伸动态 全三维净压力拟合及多裂缝分析技术 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 2、解决问题的思路 e (mi n )Ne t (MP a ) Sl u a m? mi n )p Co n c (m? Ob se d Ne t (MP a ) 0252. 0336. 0420. 01234567890 10 20 30 40 50 60施 工 时 间 ( m i n )开启的裂缝数(条)开启的天然裂缝计算 然裂缝不断开启，裂缝条数由 3条增加到 8条，最大支撑缝宽为 均缝宽为 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 全三维净压力拟合及多裂缝分析技术 2、解决问题的思路 天然裂缝张开数及滤失系数 施工井 层位、井深 (m) 裂缝张开数 裂缝滤失倍数 2砂组 002砂组 2砂组 2砂组 、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 小型压裂 (析 阶梯排量测试 阶段压力降测试 天然裂缝发育特征分析（ 压力降落分析。 解释技术由二维发展到全三维，即利用净压力模拟分析计算地层的滤失系数、裂缝几何尺寸，判断储层天然裂缝发育程度。 3、压裂工艺研究 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 限流压裂工艺技术 实现多层同时压开 ， 必须满足各层的最小破裂压力要求 ， 分析及试验表明 ，对于 p p f、 要实现多层同时压开 ， 必须调整 p 以看到限流压裂通过调整射孔数目和孔径 ， 可以达到同时压开各层的目的 。 前置液阶段 : 携砂液阶段： 8.0.0裂工艺研究 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 “悬塞”压裂技术 为了有效减少微裂缝对压裂施工效果的影响，结合室内试验研究，现场应用了加砂压裂过程支撑天然裂缝和人工通道铺砂双效方法，既支撑天然裂缝，提高其导流能力，又可降低压裂液的大量滤失，提高压裂液的施工效率，形成主裂缝通道，达到双效改造的目的。 支撑开张微裂缝 3、压裂工艺研究 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 高砂比小陶粒控缝技术 现场实践证明采用 小陶粒的浓度对于控制由于天然裂缝（裂隙）引起的过量滤失和裂缝复杂性非常敏感，要求达到较高的浓度才能有效控制滤失。从现场 12井次的压裂施工数据看，采用适当的造缝程序和滤失控制方法后可以有效控制过量滤失或是裂缝复杂性问题，提高了低渗双重介质储层压裂施工的成功率。 3、压裂工艺研究 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 双转向控缝技术 针对薄隔层、间互层、邻近水层的油藏压裂，采用优化配套工艺，实施分层应力模拟、筛选射孔方案、双向裂缝控制等技术，获得了较好的效果。 技术突破：可实现 生 产 层 生 产 层 生 产 层 生 产 层 生 产 层 生 产 层 3、压裂工艺研究 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 二、低渗双重介质储层压裂实践 三、结论及认识 汇 报 提 纲 储层物性较差，层内、平面非均质性严重天然裂缝发育 岩 性：粉砂岩 孔隙度： % 渗透率： 油水关系复杂 ， 含油饱和度低 1、松南长岭凹陷 腰英台油田储层特征分析 二、 低渗双重介质储层压裂实践 多层、薄层，砂泥岩间互层发育 单层厚度 数 4井号 改造井段 m 层 数 单层厚度 m 5层 4层 4层 6层 缝发育岩心与不发育岩心的渗透率变化对比 裂缝发育岩心与不发育岩心的渗透率降低幅度对比 从损失绝对值看渗透率损失较大，应该主要是微裂缝闭合导致的，表明 随着围压的增加，裂缝发育的 围压逐渐减小时， 说明增压过程对天然裂缝的渗透率的伤害是比较大的，并且这种伤害具有不可逆性。 该试验结果对压后生产制度的优化有一定的指导意义，应适当的控制生产压差、保持合理的注水时机，避免由于孔隙压力减少、有效围压的增大导致天然裂缝渗透率发生不可逆的降低，影响开采效果。 2、应力敏感性评价 二、 低渗双重介质储层压裂实践 静态与动态杨氏模量对比 静态与动态泊松比对比 3、岩石力学参数对比分析 取青山口组储层岩芯，得出了该储层不同位置及深度的岩石力学参数和最大、最小水平主应力大小。 储层的动态泊松比在 态杨氏模量在 104态泊松比在 态杨氏模量在 104 岩心动静态力学参数实验表明，动静态力学参数间存在着很好的相关关系，因此通过对计算结果的修正利用测井资料解释结果进行垂向应力剖面的计算、预测裂缝缝高的发展是可行的。 二、 低渗双重介质储层压裂实践 东北工区压裂井最大、最小主应力统计表 井 号 层位 压裂井段 (m) 破 裂 压 力 (最小 主应力 (最大 主应力（ 最小主应力梯度（ m） 最大主应力梯度（ m） 22222222222果表明最大、最小主应力分布区间较大，反映了储层复杂的油藏特征，其中 近垂向主应力梯度值，表明压裂过程中易形成复杂的裂缝系统即垂直缝与水平缝共存，增加了施工难度。 3 、岩石力学参数对比分析 二、 低渗双重介质储层压裂实践 4 、压裂裂缝参数优化 应用裂缝性致密油藏数值模拟方法对腰英台油藏进行了裂缝参数优化。 地层压力 石压缩系数 1/层水压缩系数 1/下水粘度 下原油粘度 油的压缩系数 1/下原油密度 746 kg/层水的密度 1000 kg/油井井底流压 10 水井井底压力 40 层深度 2100 m 注采井完井半径 m 地层孔隙度 层厚度 m 二、 低渗双重介质储层压裂实践 随裂缝长度增加，油井日产量、累积产量和采出程度等相应增加，但当裂缝长度大于 30加的幅度越来越小。因此，选择裂缝长度为 30 60 4、 压裂裂缝参数优化 二、 低渗双重介质储层压裂实践 随着裂缝导流能力的增加，油井累积产量和采出程度也相应增加，但当裂缝导流能力大于 加的幅度越来越小，据此可以确定裂缝导流能力。 4、 压裂裂缝参数优化 二、 低渗双重介质储层压裂实践 井 号 层 位 改造层段 m 支撑半缝长 m 平均铺砂浓度 kg/2I 2I 2I 2I 2I 2I 2I 2I 2I 2I 结论：最佳油井裂缝半长 30裂缝导流能力 场 12井次的压裂裂缝参数结果基本与优化设计一致。 4、 压裂裂缝参数优化 二、 低渗双重介质储层压裂实践 井 段 (m) 厚度 (m) 孔密 孔 /米 孔数 岩性 孔隙度 % 含油饱和度 % 渗透率 10-3测解释 6 19 灰色粉砂岩 层 次压裂，当低砂比（ 12砂子进入地层时，压力突然上升，导致脱砂。 5 、压裂技术实践 二、 低渗双重介质储层压裂实践 后采用小型压裂，通过阶梯排量的变化来计算延伸压力，用阶梯压力降的变化来分析近井地带是否存在“曲折”摩阻。 二、 低渗双重介质储层压裂实践 5 、压裂技术实践 010 22:30 23:00 23:30010011:45:48, (m = (00:43:27, (Y = (Y = 0:13: 利用小型压裂的分析结果，认为该区块提前脱砂是由于压裂过程中天然裂缝发育，形成了复杂的裂缝网络导致的，而不是近井地带存在“曲折摩阻”影响的，因此在下步加砂压裂过程中应以控制天然裂缝形成的过量滤失为主要目标。 压力降分析 二、 低渗双重介质储层压裂实践 5 、压裂技术实践 早期非直线特征特别明显，表现为较强的天然裂缝闭合过程。 二、 低渗双重介质储层压裂实践 5 、压裂技术实践 前期施工存在较强的应力敏感性，第二条裂缝的张开仅需要比施工净压力高 净压力为 2条天然裂缝逐渐开启形成较大的压裂液滤失网络，裂缝滤失系数是基质滤失的 9倍，当净压力增加到 缝滤失系数是基质滤失的 明缝内净压力增加 2倍，天然裂缝引起的滤失增加 10倍。 通过小型压裂测试分析结论制定了相应的工艺对策，压裂获得了成功，突破了压裂瓶颈。 二、 低渗双重介质储层压裂实践 5 、压裂技术实践 目前在腰英台储层青一段油藏共实施限流压裂 9井次，成功率 90%，取得了较好的压裂效果。 4个，施工过程中套压曲线反映了地层微裂缝得到了有效控制，施工过程达到了设计的目的 在近井地带形成了较高的导流能力。 5 、压裂技术实践 限流压裂工艺技术 二、 低渗双重介质储层压裂实践 部 压裂目的层 孔 21个，套压曲线反映了压裂裂缝缝高控制较好，井温曲线测试也证实了这一结果，裂缝缝高为 5 、压裂技术实践 限流压裂工艺技术 二、 低渗双重介质储层压裂实践 塞”压裂技术，不能有效控制天然裂缝的发育，施工初期形成了 5条天然裂缝，随着压裂规模增大到一定程度，天然裂缝开启的条数由 5条增加到 8条，同时净压力随着裂缝的增加逐渐变大，表明形成了复杂的天然裂缝网络，而压裂液效率随着加砂量的增加在逐渐减少，由最初的 35%左右下降到了 15%左右，工裂缝宽度受到限制，当砂比达到 12%时，裂缝内形成局部砂桥，导致了提前脱砂。 5 、压裂技术实践 “ 悬塞”压裂技术 二、 低渗双重介质储层压裂实践 01234560 20 40 60 80 100施工时间( m i n )张开的裂缝条数(条)e (mi n )ie n l u e n 120. 0 150. 针对提前砂堵的风险，在 塞”压裂技术，在施工初期形成了天然裂缝，但采用“悬塞”压裂技术后使天然裂缝开启的条数由 5条减少到 1条，表明已形成主裂缝，压裂液效率由 25%上升到 32%。 5 、压裂技术实践 “ 悬塞”压裂技术 二、 低渗双重介质储层压裂实践 工区内共实施“悬塞”压裂技术 15井次，成功率 100%，达到了双效改造油藏的目的。由于该技术的成功，d,增产倍数达到了 6倍左右，增产效果显著。 说明前期加入的高砂比小陶粒有效的控制了裂缝的复杂性，降低了压裂液的滤失，增加了压裂液的效率，确保了施工的正常进行。 5 、压裂技术实践 高砂比小陶粒控缝技术 二、 低渗双重介质储层压裂实践 阶段 1为 塞”加入过程，随着15%的砂比进入裂缝，油压由 270升了大约 3于天然裂缝的影响人工裂缝对 15%的砂浆浓度较为敏感。 阶段 2为高砂比小陶粒的加入过程，砂比最高为 30右，阶段 15%的砂浆度进入裂缝后，油压稳定在28阶段 1相比压力变化平稳， 段 1为转向剂加入阶段，阶 段 2为前置液阶段，压力变化平稳，反映转向剂起到了控缝作用。 井温曲线解释 计算机压裂参数模拟 压裂层 2、 3 压裂层 2、 3 压裂层深度 裂层深度 后井温异常段 后井温异常段 缝支撑高度 缝支撑高度 、压裂技术实践 双转向控缝技术 二、 低渗双重介质储层压裂实践 在腰英台油田应用上述工艺技术后提高了压裂改造的成功率和有效率，其中 产油 平均单井增油 d，目前已累计增油3000t，增产效果显著。 6、压裂技术实施效果 二、 低渗双重介质储层压裂实践 一、低渗双重介质储层压裂面临的矛盾及对策 二、低渗