非常规油气开发技术进展PPT课件.ppt

,非常规油气开发技术进展,.,1、横向裂缝优化,.,套管直井裸眼直井裸眼水平井双翼裂缝多条横向裂缝水平井水平井,储层接触面积，m2,储层渗透率，mD,极低渗透率下不同井型获得的储层接触面积,1、横向裂缝优化,.,1、横向裂缝优化,.,地层沉积近水平方向。一个储层由数千个沉积序列构成。地层垂向渗透率（kv）极低，垂向/水平渗透率（kv/kh）通常低于0.01，普遍低于0.001。形成纵向遮挡，流体很难在层间纵向流动。如果纵向渗透率高，油气早泄漏到大气中了。裂缝很难穿过层状序列扩展。层状序列具有不同的机械特性和胶结面，它们能抵抗裂缝延伸。类似于层压木板比单层木板更耐裂。,1、横向裂缝优化,.,缝高评价：示踪剂、裂缝取心、岩石采矿、微地震、测斜仪、地面压力推算。现场监测的物理缝高通常较大，巴内特在30-300m之间，巴肯在90-150m之间，表明纵向上能够被拉开，然而这些纵向裂缝的有效缝长却很小，不能实现长期导流能力。,图4水平井、直井和斜井内的有效缝高通常不足以打开多层内的油气,1、横向裂缝优化,.,巴肯和三叉水平井：高产的巴肯中段与下部高产的三叉层之间隔有巴肯下段页岩层，曾经尝试通过压裂拉开该段，当时水平井钻在三叉层，10级压裂并生产11月后，在巴肯中重钻一口水平井，评价两口井的沟通情况，结果表明，巴肯下段有效地阻挡了纵向扩展。Kv/kh=0.00025，因此许多开发商不得不钻两口井开发巴肯中和三叉。但当三叉层压力衰竭后，从巴肯中段可以向下压开三叉层，但却无法验证裂缝能长期导流。在萨斯卡切温省的浅层巴肯，大型压裂处理曾被监测到向上压窜了上覆Lodgepole水层，并导致大量产水。这些地区，开发商通常会采用小型处理来降低含水。这些重复压裂反而能在提高产油量的同时降低含水率。,1、横向裂缝优化,.,横向裂缝与井筒接触面积极小，要实现与纵向裂缝同样的产量，横向裂缝中流速必须快6250倍，这就要求提高近井裂缝的缝宽、导流能力和长期稳定性。,裸眼井结合纵向裂缝能提供最优的接触（图5a），套管固井结合限流射孔能提供中等接触（图5b），水平井筒与横向裂缝的接触却非常小（图5c）,1、横向裂缝优化,.,凝析油产出需要更高的导流能力。凝析油环会降低裂缝面附近的渗透率。井筒液面以下的裂缝被水淹后可能不再产出油气。钻井时井身的起伏也会形成一些水坑，压制部分裂缝的产能，可尝试钻出上翘的水平井，并尽量减少井身起伏。另外采用润湿性反转的支撑剂或注入化学剂来降低地层的相圈闭也有一定的效果。,1、横向裂缝优化,.,常规桥塞射孔压裂或滑套投球压裂都要求后期过顶替，从而保证井筒清洁，使桥塞坐封和投球顺利。因此许多横向裂缝完井中，近井铺砂浓度较低，存在裂缝区坍塌的风险。另外，由于横向裂缝内油气速度极高，许多井中支撑剂返排问题严重，有些井甚至达到了50t，可能最终导致裂缝坍塌。在巴肯北部的一些井中，早期生产通常会因压窜水层出现含水和H2S增加问题，然而，其中许多井的含水和H2S会快速下降，这也说明裂缝支撑不足导致裂缝闭合。,1、横向裂缝优化,.,模型预测在第一种情况下最终采收率更高，因为裂缝穿深更大，泄油面积也更大。然而，开发商在现场发现，加砂量一定的情况下提高横向裂缝数量（级数）却能大幅提高初期产量和最终采收率。,1、横向裂缝优化,.,在巴内特，曾在原水平井外120m处加密钻井采出了“母井”80%的储量。显然，母井并未采出微地震成像显示的裂缝体积内的全部产量。如果用更多短的、有效裂缝代替大量长的低效裂缝，可能大大提高可采储量。,2、通道压裂,.,通道压裂工艺示意图,2、通道压裂,.,通道压裂工艺示意图,2、通道压裂,.,在页岩油气的直井和水平井中都已成功应用。产量数据表明提高产量32%68%。数字拟合和产量规格化表明效果比常规压裂高出51%左右。现场作业中单井压裂液用量和加砂量大幅降低，不会出现砂堵现象。,2、通道压裂,.,3、储层转向压裂,.,3、储层转向压裂,.,伍德福德MarcellusFloyd伊格福特HaynsvilBossier巴内特CVLimeOhio煤层,3、储层转向压裂,.,3、储层转向压裂,.,连续油管井下混合压裂示意图,3、储层转向压裂,.,3、储层转向压裂,.,连续油管内的砂浆通过一个混合短节与纯液体混合，混合短节连在连续油管下部的井下工具组件中。,井下工具,3、储层转向压裂,.,(1)不限级数压裂；(2)所有层段压裂和返排一趟完成；(3)一次只压一层，避免漏压层，降低水马力（常规一半）；(4)可利用井下混合和微地震数据对每级进行优化；(5)液体可采用清水、组合压裂液和交联液体系；(6)实现储层转向，扩展分支裂缝，提高储藏改造体积；(7)砂塞分层，无需过顶替，确保近井高导流能力；(8)防止砂堵，出现时用连续油管冲洗快速解决（或上提）；(9)用水量少（桥塞泵送、过顶替,500m3）；,3、储层转向压裂,.,现场应用马塞勒斯3口井，伊格福特1口井，井深2200m，5套管，23/8连续油管施工，30级压裂，平均排量6m3/min。两级之间的时间40分钟（桥塞4小时）,转向,砂堵,砂塞,3、提高裂缝复杂程度,.,间歇压裂,3、提高裂缝复杂程度,.,间歇压裂,3、提高裂缝复杂程度,.,间歇压裂,有效改造体积，千ft3,.,4、国外页岩油开发,巴肯和三叉,结果：产能大大提高,.,4、国外页岩油开发,巴肯和三叉,.,4、国外页岩油开发,尼尔布拉勒,.,4、国外页岩油开发,威金,.,4、国外页岩油开发,伊格福特,应用陶粒（红色）与未知支撑剂（蓝色）的井的累积产量对比（左图显示陶粒12个月产量高出33%，右图是1200m水平段规格化后的对比，陶粒高出38%）,.,5、全通径单球多级压裂新技术,.,5、全通径单球多级压裂新技术,.,5、全通径单球多级压裂新技术,.,5、全通径单球多级压裂新技术,.,5、全通径单球多级压裂新技术,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,水泥,阀门,压裂通道,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,1、连续油管带井下工具下至井底，其中机械接箍定位器校深；2、上提井下工具至最下一级滑套位置；3、封隔器坐封锚定；4、封隔器上部压力增加，与下部产生压差；5、压差达到预定值（20MPa），滑套阀门打开；6、CT留井，从环空泵注压裂液，通过压裂通道压开地层；7、压完后，封隔器解封，上提，压上一层。,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,机械接箍定位器,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,6、连续油管操作滑套的套管多级压裂,.,7、页岩气生产测井后认识,盆地分级参数,平均射孔数据,.,7、页岩气生产测井后认识,炮眼,.,7、页岩气生产测井后认识,每级射孔簇数与低产级数的关系每级射孔簇数越多，不出力簇数越多,各区低产射孔级数（小于20%平均产量）Marcellus和Woodfood可能是因为平面非均质严重,低产级数,良好级数,高产级数,低产级数,良好级数,高产级数,多簇射孔压裂=低效！,.,8、减阻水对岩石的影响,伍德福德MarcellusFloyd伊格福特HaynsvilBossier巴内特CVLimeOhio煤层,.,8、减阻水对岩石的影响,巴肯中巴内特,伊格福特储藏特征,.,伊格福特位于德克萨斯中南部，晚白垩纪地层，产层厚度35-90m。孔隙度6%，渗透率0.003-0.4md。埋深1500-4500m，从东南向西北埋深变浅，因此成熟度逐渐降低，东南部(深度4200m)产干气，中部产凝析气(3000m)，西北端产油(2400m)。,1、多生烃窗口,伊格福特储藏特征,.,地层非均质性严重，矿物组成差异大，主要是钙质泥岩和白垩岩，钙质30-90%，还有石英、粘土等。根据沉积又分为上、下两层，下层为海进段，为富含有机质的黑色页岩，交错分布着钙质页岩、斑脱岩、石灰岩和粉砂岩；上层为海退段，含有裂缝发育的灰岩、钙质页岩和斑脱岩，长期以来上层采用少量酸化即可产油。,2、矿物组分差异大,4个县的伊格福特层岩性差异,伊格福特储藏特征,.,伊格福特储层较软（布氏硬度22），应力差异较大，更容易形成两翼裂缝。杨氏模量（2E6）低，塑性较强，容易出现支撑剂嵌入。因此，需要采用组合压裂液置入更高浓度和更大粒径的支撑剂，从而充分提高导流能力。,3、储层脆性低,不同杨氏模量VS闭合应力下嵌入模拟,嵌入粒径,闭合应力,psi,伊格福特储藏特征,.,现场压裂中，井下高温高压给压裂设计和施工带来困难，许多井温度达到160，地层压力达到77-85MPa，导致施工中无法提高排量。现场许多井出现第1级（水平井端部）出现压不开的问题。,4、储层高温高压：,伊格福特多级压裂技术,.,施工工艺(1)12m315%HCl。盐酸与酸溶性水泥和地层内的碳酸盐岩反应后，降低施工压力。(2)注入8m3线性胶段塞驱替，随后注入20m3浓度为29kg/m3和20m359kg/m3的低砂比线性胶段塞。通过注入段塞，扩大炮眼和降低近井摩阻。压力会先升后降。(3)提高排量和线性胶粘度，到线性胶达到28mpa.s时，开始泵注硼交联胍胶。(4)先加15t30/50优质白砂，然后加45t20/40目棕砂，最后用55t20/40目优质白砂（或涂料砂）尾追。,全部采用水平井多级压裂，主要采用桥塞射孔压裂。早期为14级压裂，现在20级。每级加砂117t，用液1760m3。,伊格福特压裂技术,.,伊格福特压裂技术,.,1、分段原则：寻找有利部位，并将相似应力岩石设计为一段。,压裂设计,低脆性层段（绿色）通常表现施工压力较高，难于压开,伊格福特压裂技术,.,2、射孔原则：寻找高脆性（红色）部位，在“相似”岩石射孔射孔簇长度不大于井筒直径2-4倍（0.3-0.6m）射孔簇数结合砂量、缝长，通常要求铺砂5kg/m2,均匀布孔在“相似”岩石上射孔,压裂设计,伊格福特压裂技术,.,水平段脆性：通常靠裸眼测井获得，缺乏该数据时，哈里伯顿公司常利用CHI模拟软件推算获得。直井导眼（或邻井水平段）石油物性数据与水平井的垂深、钻速、Gr测井和泥浆测井相比对，推算水平段的物性。,压裂设计,高脆性（红色）,高柔性（绿色）,伊格福特压裂技术,.,3、压裂液：脆性决定裂缝形态决定：主裂缝组合液优于减阻水,月峰值产油量对比,压裂设计,伊格福特压裂技术,.,4、支撑剂：嵌入试验确定提高导流能力：优质陶粒（套管+桥塞）优于石英砂大粒径、高砂比、防止过顶替（砂塞）,压裂设计,不同杨氏模量VS闭合应力下嵌入模拟,嵌入粒径,闭合应力,psi,伊格福特69MPa下嵌入测试结果300-700um,伊格福特压裂技术,.,红色：陶粒+桥塞压裂蓝色：白砂+滑套压裂,压裂设计,4、支撑剂：嵌入试验确定粒径和强度提高导流能力：优质陶粒（套管+桥塞）优于石英砂大粒径、高砂比、防止过顶替（砂塞）,伊格福特压裂技术,.,压裂设计,5、压裂程序,第一压裂级的设计排量为7.2m3/min，但初期在3.2m3/min排量下，压力达到70MPa。现场花了3小时尝试提高排量，都未能成功，其间在100目砂29.7kg/m3时差点砂堵。随后进行了补射，排量略有提高（4m3），但一加100目砂，压力立即升高（曾尝试线性胶段塞驱替）。由于井口压力限制，放弃。,伊格福特压裂技术,.,压裂设计,5、压裂程序,第二级将射孔方案改为8簇射孔，每簇0.3m，6孔，60。前置液放弃100目砂，注入用HCl后，交替注入30/50目支撑剂和线性胶，排量稳定后注入30/50和20/40支撑剂，砂比逐渐由0.25磅/加仑升至1磅/加仑，每次