重复压裂技术讲座2004.ppt

重 复 压 裂 技 术,张士诚 王鸿勋 石油大学 （北京） 2004年7月,一、重复压裂技术的进展,已压裂过的层段，由于油藏或工艺方面原因，产量递减到需要进行二次或更多次压裂，才能维持设计产量，这种压裂作业称为重复压裂。或者说同井同层再次压裂就是重复压裂（以下简称复压）。,重复压裂的定义,国外重复压裂技术的发展,直到80年代末，复压的主要目的是在一次压裂的基础上，获得比原来裂缝导流能力与缝长要高要长的复压裂缝。,1987年,瓦宾斯基等人对美国能源部多井实验场c透镜状砂体的三口实验井进行了应力测试研究，结果证实了应力场改变的提法。,1994年，赖特等人进一步证实了在同一井段中初次压裂形成的填砂裂缝所引起的地应力变化，使复压的裂缝在倾角及方位上都有改变，实验证明，经过复压，水力裂缝方位与倾角发生变化，使裂缝向未曾泄油区域发展，从而沟通了新的微隙。有利于储量的动用，也增加了油气井的产能。,1999年，里夫斯等人对gri重复压裂的研究进行了总结。认为目前业界复压经验较混乱，应当在选井、问题的诊断及工艺选择与设计方面下大功夫，才能取得重复压裂的成功。对于复压潜力大的选井工作，气井低产的原因，开发非压裂的复压技术这几个关键问题，如能取得技术上的改善，重复压裂仍然是具有活力与效益的方法。,2000年，塞布里斯于汇总了巴尔奈特裂缝性页岩气层三口井的复压转向成功经验及工作方法。得出结论：通过复压，改变水力裂缝的转向，可以使产量成倍地增长。,2001年与2003年，关于科罗拉多州瓦腾贝尔格油田科德尔致密砂岩气层及堪萨斯西南切斯特油井复压成功经验的文章分别被发表。,结论,重复压裂可获得很好的增产效果；,水力裂缝周围应力场换向，复压的裂缝在倾角及方位上会有改变；,选井、问题的诊断、工艺选择与设计决定复压是否成功；,复压成功的关键在于如何选井。,二、重复压裂的选井,主要内容,（1）开发有效、省钱并可靠的复压井的选井方法； （2）对形成低产的不同原因进行识别与分类； （3）开发非压裂增产技术；,重要法则：,“85/15”,选井条件：,分别从油藏性质与完井效率分析油气井动态，潜力井为高渗透率且具有高表皮系数的井。,分析方法：,比较生产动态法,构成认定法,生产样板曲线拟合法,在一定生产区块内，对比每口井与其周围井的生产动态，查明哪些低产井可以作为复压的对象。把井的生产动态分成几个阶段，以洞察其成为低产井的原因。,比较生产动态法,缺点： 不能明显地区别某些处于高渗透率带的高产井，可能改善成为在经济上最有利的复压井。因此，不能单独使用生产对比法来区分油藏物性变化或完井伤害的影响。,生产样板曲线是由计算结果绘制成的系列图版。双对数座标上无因次产量与无因次时间形成包括半缝长、渗透率、有效厚度参数在内的若干曲线，系列图版中有油气藏形状、表皮系数及可变压缩系数、粘度对油气井生产动态影响的各种图版。将油气井产量随时间的变化绘制于图版相同的座标系上，与系列图版相对比，拟合较好的参数，即油气井的实际参数，如表皮系数的大小、渗透率的高低等。如此可分析出压裂井动态的影响因素。,生产样本曲线拟合法,缺点： 此方法的不足之处首先它是对单层研制出来的，用于多层可能使分析结果失去正确性；其次是由于生产数据的不稳定性以及输出数据的相互依赖性，很难得出唯一的结果，最后，使用此法需要知道每口井油气层的有效厚度，这样就需要大量的解释工作，以及对岩性的评价工作，从而增加了费用。,并行运用三个方法的流程图,各种方法所需资料数据汇总表,对绿河盆地恩罗昂油气公司经营的约300口开采弗兰蒂尔地层进行复压选井。 储层性质见下表：,选井 实例,三种选井方法结果比较： 结果表明： 选出来的候选井并不一致，每种方法选出来的井，只是用这种方法挑选出来属于较好的，对于其他方法，这些井就不是较好的候选井，各有自己选择的着重点。生产动态法选出的是产量较低的井，构成认定法选出的是次好的井，生产样板曲线拟合法选出的是最有潜力的井。 对复压井真接获利的是那些累积产量非常高及进行过大型压裂的井。,经上述分析后，再对可能属于15%-20%的应优先考虑的候选井进行审查。其目的是确定它们在复压中可能出现的其它情况，从而制定出复压步骤与设计。确定出要进行复压的目的层，设计好施工步骤，即可估算所需费用，及进行增产量预测。 最后对复压井进行试井，试井步骤要简化，且尽量减少花费、节约时间。,选井步骤：,（1）首先分析前次压裂的具体情况及压后生产动态； （2）如果还有可能通过措施改善油气井的生产情况，针对先前压裂所出现的问题加以改进； （3）现场工程师应保证设计的压裂液的流变性，实时地对工艺措施进行有效地修正。 审查某井能否成为复压对象，必须考虑几个因素，目的是对前次增产措施进行批判地学习，以免重蹈过去的错误：,注意事项：,（1）对上次压裂措施中的电子仪器与作业数据，进行全方位的复查，做一次完整的净压力分析，不仅包括与压裂软件在理论上的拟合，也是对管线阻力损失与不同流变性质、支撑剂阶段进入缝口时的压力评估。 （2）油气井的井况对复压措施是很重要的，固井情况应于复查。老井进行措施前，消除作业中的风险是最基本的工作。,注意事项：,（3）要进行油气藏与生产分析，当前的油层压力及预期的压力递减都与井中管柱尺寸与压裂液的选择有关。要检查岩心，不稳定试井与生产数据。建议采用反生产指数技术评估生产动态并导出油气藏关键参数。,深入地了解初次压裂井的地质-油藏-压裂工艺是保证成功地进行复压井设计与施工的前提。,三、复压井增产的机理,一种是在原有水力裂缝的基础上，进行缝长的延伸，增强导流能力等措施以扩大水力缝的泄油范围，这种方法可以称之为老缝新生。,另一种则是由于初压填砂缝的存在，在其附近出现两个水平应力大小的换位及应力场的换向，新缝的倾角及方位角不同程度地偏离了老缝，新缝在未泄油区的扩展，增加了油气井的产量。,老缝新生,分析初次压裂井低产的原因，得到有关复压方面研究的关键性结论： 为了有效地清理填砂裂缝，需要使填砂“流床化”。 使天然裂缝涨开并冲洗，也是有效清理的一个重要方面。 无论是填砂裂缝或是天然裂缝中，若存在天然气饱和度，对清理的有效性会得到改善。,生产诱生的应力场,裂缝转向,若孔隙压力所引起应力差大于初始 最大与最小水平压力差值,则复压 后的裂缝垂直于初始裂缝!,裂缝转向,北向不同距离的不同应力差,诱生应力差，在数值上先增后减!,生产诱生的应力场,如何确定进行复压的最佳时机 ?,裂缝转向,生产3年半后1200英尺长裂缝周围的孔隙压力分布,生产诱生的应力场,裂缝转向,初始应力差较小时，极易发生垂向延伸。,复压的最佳时间，应该是初次缝很长，复压缝进入地区的孔隙压力仍然很高的时期。,初压缝长，将能获得复压转向的极大利益。,两个水平应力基本上相等，复压裂缝无疑将会出现转向。,裂缝转向,填砂裂缝诱生的应力场,距缝面距离与诱生应力的关系曲线,诱生应力x： x /p = 1- x / 3b,应力反转条件,若v h h ，则老缝是垂直的，新缝也是垂直 的但成正交，如果垂向应力是垂直的，井眼也是垂直的，这种结论可能不现实，因为新缝易于顺老缝扩展。但井眼是倾斜的或应力场与垂直成偏角（地层倾斜），上述情况则是可能的。新缝将从不同的孔眼起裂，与原裂缝成某些角度。如果射开另外一些层系（煤层），将能增加这种机会。 若v h h ，则有利于形成水平裂缝，这种水平裂缝也改变应力分布，导致形成第二条垂直缝。,塞布里兹复压裂缝转向示意图 初压与复压缝的方位图,用于生产模拟的油藏基础数据,生产2年零4个月时的综合敏感参数曲线,四、重复压裂矿场实例,巴尔奈特裂缝性页岩气井复压水力裂缝转向增产试验 切斯特油井的初压及复压经历,1巴尔奈特裂缝性页岩气井复压水力裂缝转向增产试验,选择三口初次压裂井进行试验，其压裂工艺参数如下表:,复压规模比初压大一倍,c井复压前后的生产曲线,复压后产量曲线,复压前产量曲线,将c井复压前后的生产曲线处理在双对数座标上 ，如下图所示：,线性流的特点,对气井实测累积产量进行不同情况下的拟合,原裂生产，未经复压,进行2倍于初压缝长的复压,稍短于初压缝长，且与其成90o位差,选择a井进行复压措施，主压裂分成四个阶段进行，如下所示：,由地面倾斜仪测到的、作为时间函数的复压裂缝方位角的变化，如下图所示：,同样对a井的生产历史进行如c井的拟合,重复压裂后的井增产量与复压缝在未与初压缝平行前的长度约成线性关系。如果复压缝中途转向，其增产量则不如呈垂直的整个缝长。从实效出发，设计复压缝长，限于预期的垂向长度。,2切斯特油井的初压及复压经历,初次压裂施工参数曲线,支撑剂进入孔眼，净压升高,净压再次升高，砂堵！,复压施工参数曲线,二次复压施工参数曲线,重复压裂后，生产情况大为改善，油、水、气日产量分别为17.5 m3、15 m3及1415 m3，有效半缝长17.7m。,将三次压裂成果汇总如下表所示：,切斯特油层e 2# 井的重复压裂是成功的，表现在以下几方面： 修复了前两次压裂对油层及裂缝造成的伤害； 对重复压裂对象e2#井，利用裂缝分析系统、油藏工程软件，仔细地分析了先前压裂施工情况及生产动态，以确定