油田控水压裂技术研究与应用课件

油田控水压裂技术研究与应用 Date 汇报提纲 一、技术应用背景 二、控水剂应用及效果分析 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 四、下步措施及建议 Date 在砂岩地层中，储层流体可能油、气、水三相流动，也可能油水两相流动，由 于水的粘度小，因此流动速度快，而油的速度最慢，这样就会出现了水淹层，或含 水不断上升的现象。 在油田开发进入中后期，一般油层含水增长。从6070%到100%不等。这是由于 人工注入水、边底水锥进的结果。这种边水底水及注入水的“超前”流动，严重影 响油产量。这也是困扰采油工程师的老大难问题，也是油田后期开采的主要矛盾。 一、技术应用背景 Date 吐哈油田目前已进入油田开采中后期，整体含水量上升。主要表现在：温米、 鄯善、丘陵三大中高含水期低渗油田、吐鲁番红连油田边水底水快速上升，目前化 学调剖技术是缓解注水开发油藏平面、剖面、层间三大开发矛盾，增加水驱动用储 量，提高水驱采收率的最有效的技术手段之一。 但对于单井的压裂改造，有没有更好的办法控制层间开采的矛盾呢？比如控制 底水的上升和注水井的锥进？ 一、技术应用背景 Date 针对以上假设，假想在压裂裂缝壁面上的孔隙中，加入一种堵剂，这种堵剂是有 选择性的，见水就死死堵住不放，见油则慢慢溶化，这样就会降低水的渗流速度，相 对增加油的流动速度，也就是增加油井的产油量，减少出水量。 目前已开发引用了这种堵剂，叫做压裂控水剂（YD-1），并在实际应用中取得了 一定的效果。 另一种是通过树脂覆膜陶粒表面的高分子材料的界面张力特性有效地控水增油。 本技术在吐哈已应用了多口井，目前已取得了一定的效果。 一、技术应用背景 Date 一、技术应用背景 二、控水剂应用及效果分析 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 四、下步措施及建议 Date 选择性堵水剂在地层孔隙中作用方式如上图所示，堵水剂遇到油就被溶解，恢 复被堵塞地层孔隙；遇到水则膨胀，使堵塞地层孔隙度大幅度下降，抑制了孔隙出 水，起到了控水增油作用。 二、控水剂应用及效果 1、技术原理 Date 序 号 井号施工时间层位 厚度（m ） 砂量 (m3) 入井液 量(m3) 排量 (m3/min) 最高砂 比(%) 平均砂 比(%) 备注 1湖22-122010-4-15J2X13.318.11313.85036.9控水剂1.2T 2雁6082010-7-7K1S718147.623522控水剂2T 3雁6-592010-7-8Esh2+37.127216.225023.9控水剂1T 4神1262010-7-10K5K61848.9321.25.55029.9控水剂1.5T 5雁2332010-7-14Esh631225.823020.2控水剂1T 6 温西3- 5602 2010-7-20S33-221.66.866.535021.9控水剂1T 7雁新6-132010-8-12ESH2+317.749.3336.32.64023控水剂1.5T 8神1232010-8-21K(4-12)20.338.5319.55.53522.6控水剂1.4T 9牛13-112010-9-7 X21、22 、23 20.620.2149.33.55036.1控水剂1.2t 10牛15-52010-9-15J2X14.721.4135.146540.7控水剂0.8T 2、控水剂使用情况 二、控水剂应用及效果 Date 井号措施前产状措施后产状效果对比 日产 液 (m3/d ) 日产 油 (t/d) 日产气 （*104m3 ） 含水 (%) 日产 液 (m3/d) 日产油 （t/d） 日产气 （*104m3 ） 含水 (%) 日增液 (m3/d) 日增油 （t/d ） 日产气（ *104m3） 含水 (%) 湖22- 12 00008.661.91/74.038.661.91/74.03 雁608000030.241.480.069430.241.480.0694 雁6-59新投87.4813.63/81不可比 神126新投22.4311.320.4636.9不可比 雁2331.270.46/5640.621.99/9439.351.53/38 温西3- 5602 000018.320.30.049818.320.30.0498 雁新6- 13 新投观察中不可比 神1237.095.520.152.714.19.520.1615.67.014.00.0112.9 牛13- 11 1.831.04/33.3314.286.07/5012.455.03/16.67 牛15-55.581.17/75.386.211.89/500.630.62/-25.4 3、实施效果对比分析 二、控水剂应用及效果 Date 牛15-5井是三塘湖盆地牛圈湖西山窑油藏整体直井试验区上的一口注水井。钻探 目的是评价牛圈湖中侏罗系西山窑组控制石油地质储量，验证超前注水提高单井产能 的可行性。该井2005年11月5日投注，2007年12月16日停注，累计注水2.0485104m3 。 2008年4月6日至5月30日吞吐采油；5月31日至6月2日转抽，初期产液 22.4m3/d，产油2.25t/d，含水71.1%。 2010年1月4日至16日检泵，初期13.54m3/d，产油8.85t/d，含水23.08%；目 前产液4.7m3/d，产油1.69t/d，含水57.69%。截至2010年6月30日累计产液5060.6m3 ，累计产油2015t。 为发挥该井潜力，提高产能，决定压裂J2x：1545.8-1563.1m层段。 4、牛15-5井案例分析 基础情况 二、控水剂应用及效果 Date 采油井注水井 小层 N15-5N105N107 H (m) K (md) (%) H (m) K (md) (%) H (m) K (md) (%) X213.20 3.20 14.73 4.064.41 16.2 3.90 1.76 14.17 X223.80 2.54 14.45 0.000.02 6.23 4.50 0.70 12.70 X236.00 2.77 13.57 4.900.45 122.50 0.55 12.38 X240.00 0.00 合计13.00 8.96 10.90 对应注水井连通情况 二、控水剂应用及效果 Date 该井为牛圈湖南区一口采油井井， 邻近注水井牛105和牛107井在J3q和J2x累计 注水约为11万方， 2007年11月6日至18日对牛105井J2x进行压降监测，测试结果外推 地层压力27.63MPa 该井对应邻井注水井牛105井和牛107井，压裂过程中防止沟通注水前缘，要求 设计缝长控制在70m以内。 该井采用常规水基压裂液，为有效控制地层水，设计加入适量控水剂。 为严格控制裂缝长度以及控制裂缝缝高延伸过高，排量控制在4.0m3/min左右。 该井中部深度1554m，破裂压力按照0.02MPa/m计算，支撑剂承受最大闭合压力 为27MPa，选择中密高强度宜兴（或阳泉）陶粒，有效提高缝内裂缝导流能力。 (3)实施压裂对策 二、控水剂应用及效果 Date 从现场施工曲线上分析，当加入0.8吨控水剂后泵压增加了2.5MPa，说明控水剂进 地层后有效封堵了微裂缝壁面，起到了很好的降滤作用，同时迫使裂缝沿主要裂缝方 向延伸。从压后效果来看，虽增液不明显，但含水量有明显下降。 (4)压后效果分析 二、控水剂应用及效果 Date 1.对于高含水采油井，压裂时加入一定量的压裂堵水剂（YD-1）是有效的，一 般可降低含水20-30%，增加油量2-3倍。 2.油层物性，特别是渗透率，孔隙度对堵水剂用量影响较大，如果在高渗层施 工首先要防滤失，如果油层出砂还要采取压裂防砂措施。 3.控水增油有效期一般可达到六个月，有的可达到一年。含水上升后，可重复 压裂控水工艺。 4.为提高油田或断块整体采收率，建议进行断块整体压裂控水改造，效果会更 理想。 5、结论及认识 二、控水剂应用及效果 Date 一、技术应用背景 二、控水剂应用及效果分析 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 四、下步措施及建议 Date 覆膜石英砂是通过特殊工艺将复合特种高分子材料镀膜在陶粒或石英砂颗 粒表面，该材料镀膜在陶粒或石英砂颗粒表面后具有耐高温防脱落，在地层中 促进油气透过、阻止地层中的水通过的功能。这种多层覆膜技术使覆膜石英砂 的性能比同类产品具有更优异的性能：破碎率低、耐热湿性能好、酸溶解度小 、同压裂液匹配性好、石英砂表面覆膜后，石英砂表面均匀、表面更光滑，导 流能力好。该镀膜材料能达到压裂支撑剂各项要求，长期导流能力好，有效期 长。 20/40石英砂 20/40覆膜石英砂 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 1、覆膜石英砂技术特征 Date 骨料：石英砂/陶粒/核桃壳/特殊 材料等 包覆层（高分子材料：低密/高强） 厚度：10-12m 2、覆膜石英砂基本原理及相关参数 提高强度 工艺目的：降低密度 增强功能 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 1.型号1.QXS-P-691.QXS-P- 52 1.圆 度1.0.821.0.81 1.球 度1.0.841.0.82 1.视 密 度（g/cm3）1.2.501.2.54 1.体积密度（g/cm3）1.1.531.1.55 1.浊 度（NTU）1.141.20 1.粒径范围(mm)1.0.4250.851.0.425 0.85 1.酸溶解度（%）1.0.61.0.8 1.52 MPa破 碎 率（%）1.1.0.82 1.69MPa破 碎 率（%）1.0.891.3.11 1.86MPa破 碎 率（%）1.2.671. 1.60MPa导流能力（ 2） 2.铺置浓度，7.5kg/m2 1.35.71. Date 该陶粒是预固化树脂覆膜低密支撑剂，应用于油气田压裂增产技术。该产品使 用覆膜专用设备和多层覆膜技术将化工材料覆膜在陶粒的表面。这种多层覆膜技术 使树脂覆膜陶粒的性能比同类产品具有更优异的性能：破碎率低、耐热湿性能好、 酸溶解度小、树脂对陶粒表面覆膜均匀、表面更光滑、同压裂液匹配性好、导流能 力强。可提供从超低密到高密不同密度的树脂覆膜陶粒。 树脂覆膜低密陶粒 1.型号QXTPQXT-H 1.圆 度1.0.861.0.9 1.球 度1.0.871.0.9 1.视 密 度（g/cm3）1.2.321.2.61 1.体积密度（g/cm3）1.1.341.1.55 1.浊 度（NTU）1.241.22 1.粒径范围(mm)1.0.4250.851.0.4250.85 1.酸溶解度（%）1.2.91.2.5 1.69MPa破 碎 率（%）1.0.7 1.86MPa破 碎 率（%）1.1.61.0.8 1.102MPa破 碎 率（%）1.1.4 1.60MPa导流能力（2 ） 1.581.74 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 3、覆膜陶粒基本特征 Date 这种高分子覆膜材料在压裂中也可充当支撑剂使用同时又具有透油阻水功效， 使用时利用压裂泵通过携砂液将其送入油气井的压裂裂缝中，当压裂地层闭合后， 地层压力将高分子覆膜材料挤压一起，这时材料颗粒之间形成相互贯通的毛细管， 当油气和水通过该毛细管时，由于该高分子覆膜材料是通过调配，通过高温处理的 物质，及其亲油疏水。 当油气迅速浸润毛细管壁，管中液面呈凹形，形成的弯曲液面产生的附加压力 指向毛细管，试验发现该通道有利于油气通过高分子材料覆膜材料形成的毛细管； 而水不能浸润该高分子覆膜材料毛细管壁，因毛细管中液面成凹形，形成的弯曲液 面产生的附加压力背离毛细管，阻止水通过毛细管，从而实现促进油气透过、阻止 水通过的功能。 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 4、覆膜支撑剂控水原理 Date 油导流能力水导流能力油水导流比 20/40增强石英砂阻水 支撑剂 10（MPa）157.73103.591.52 20（MPa）132.8982.341.61 30（MPa）102.6767.291.53 40（MPa）85.3956.731.51 20/40石英砂阻水型10（MPa）172.69119.531.45 20（MPa）135.695.681.42 30（MPa）94.2571.251.32 40（MPa）50.3636.251.39 16/20石英砂阻水型10（MPa）220.98175.251.26 20（MPa）168.26139.981.24 30（MPa）119.87101.681.18 40（MPa）87.5875.361.17 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 5、覆膜支撑剂导流能力对比 Date 井号 施工 层位 施工井段 有效厚 度(m) 前置液 量(m3) 携砂液 量(m3) 携砂液 排量 (m3/min ) 控水支 撑剂量 (m3) 最高砂 比(%) 平均砂 比(%) 延伸压 力梯度 (MPa/m) 温西3- 5695 S412394.3-24006.420.429.52.83.62013.10.0199 30403.311.24533.20.0207 温西3- 438 S322288.6-2297.99.36152.54.517.36038.40.0194 温西3- 4501 J2s32377.9-2382.04.13031.53.010/14.56038.60.0192 神新109K1tg2039.0-2051.010.5100.4133.85-5.538.25533.50.0222 米平2（ 喷射） J2S12858-286066.3652102.849.94024.70.0179 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 6、压裂施工参数及效果对比 Date 井号措施前产状措施后产状效果对比 日产 液 日产 油 日产 气 含水 (%) 日产 液 (m3/d ) 日产油 日产气 （ *104m3 ） 含水 (%) 日增 液 (m3/d ) 日增油 （t/d ） 日产气 （ *104m3 ） 含水 (%) 温西3 -5695 000.033.533.925.4/5.233.925.4/1.7 温西3 -4501 200.120.910.74/0.8 米平2 温西3 -438 0.810.61/7.624.3418.330.67.623.5317.720.60 神新 109 新投24.08.00.0860不可比 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 Date 7、温西3-5695井案例分析 油层基本数据 该井于2010.4.11完井。2010.4.26射s41投产，初期日产液15方，含水1.5%；目 前不供液。为提高该井产能，现要求压裂s41。 从测井解释成果表上来看，目前S41层离下面水淹层仅1.9米，怎样有效控制底水上 升是本次压裂的重点。 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 Date (2)压裂设计思路与原则 该井压裂层段2394.3-2400m，从测井曲线来看，压裂目的层与下部水淹层仅相 距1.9m，中间无隔层，因此，为抑制底水上升，保证压后效果，控制缝高是关键。 该井为二次开发井，常规压裂液残渣滞留伤害较大，为降低储层二次伤害，同 时考虑缝高控制要求，采用低聚物压裂液体系。 为控制缝高延伸，施工排量控制在3.0-3.5m3/min，同时采用二次加砂方式，其 目的是让陶粒沉入裂缝底部，起到人工遮挡作用，以限制裂缝向下延伸。 考虑到该井实际情况，施工排量受限，缝宽较窄，为保证施工成功，适当控制 砂比施工，设计最高砂比45%左右，同时尾追涂履砂，以防支撑剂回流和地层出砂。 本次加砂所用陶粒采用控水支撑剂，有效控制水线推进。同时第一次加砂中采 用变粘度方式施工，目的是有效地加大裂缝壁面滤失，防止缝高在纵向上向下延伸沟 通下部水层。 三、树脂覆膜支撑剂应用及效果分析 Date 从施工曲线上看：本次二次加 砂，第一次施工施工排量 2.8m3/min，从套压的延伸情况 来看，缝高基本上在受控范围 内。第二次施工排量3.3m3/min ，总加砂量14.8方。压后由前 期的不供液到日增油25.4方。 而且有效期很长。充分说明控 水支撑剂起到了很好的控制底 水作用。 (3)压后效果分析 三、树脂覆膜支撑剂应用