（石油与天然气工程专业论文）整体压裂技术在留西油田低渗透油藏开发中的应用.pdf

摘要 李健( 石油与天然气工程) 指导教师：樊灵副教授王玉海高级工程师 水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施，已广泛应用于国内外低 渗透油气田的开发之中，目前水力压裂技术与其它学科交叉、渗透，建立了新的压裂 开发的观念和方法，由一般性的单井增产增注措施发展为低渗油藏经济高效开采的整 体压裂开发。运用低渗油藏的压裂开发技术，既可解决低渗油藏开发投入与产出的矛 盾，又能满足油田开发的采油速度要求，最终提高采收率。华北油田采油三厂所属的 留西油田路4 4 断块为典型的低渗透油藏，初期产量递减快，注水开发后，注水困难， 油井基本不见效，单井产量低，采油速度低，急需进行储层改造，改善油藏开发效果。 因此，经过对国内外储层改造技术分析，针对路4 4 断块井深、物性差、自然产能低、 油层厚度大、发育井段集中以及井距较小的特点，首先对该区块地质条件、油藏特征 进行了充分分析论证；然后利用整体压裂数值模拟软件，考虑压裂裂缝方位处于有利 和不利的情形，进行了路4 4 断块压裂开发的数值模拟研究，以油藏开采1 0 年的采出 程度为主要评价指标，并结合压裂初期的采出程度等因素，综合确定路4 4 断块实施 整体压裂开发的压裂裂缝规模；其次根据路4 4 区块储层特性，对清洁压裂液进行室 内研究和选择；然后进行了压裂工艺技术研究，对压裂液、支撑剂、泵注方式、施工 排量、施工管柱、施工车组的进行了选择。最后进行了施工现场实施分析及压后评估。 通过现场实施证明，该试验及方案取得了较好的效果，对于上述油藏无论从措施增产 效果方面还是提高采收率方面将具有特别的意义。既能达到了提高油藏产能的目的， 同时也证明了该工艺在中低渗透地层应用的可能性，从而为提高该类油田的开发效果 创出一条新路。 关键词：整体压裂技术；低渗透油田；开发应用；油气井增产 a p p l i c a t i o no ft h ei n t e g r a lf r a c t u r i n gt e c h n i q u ei n t h ed e v e l o p m e n to fl o w p e r m e a b i l i t yo i l f i e l di nl i u x i l ij i a n ( p e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yv i c ep r o f e s s o rf a nl i n ga n ds e n i o r - e n g i n e e rw a n gy u h a i a b s t r a c t t h ei n t e g r a lf r a c t u r i n gt e c h n i q u ei sa ni m p o r t a n ti m p l e m e n ti no i lp r o d u c t i o na n dw a t e r i n j e c t i o ni m p r o v e m e n t ，w h i c hi su s e dp o p u l a r l y i nt h el o wp e r m e a b i l i t yo i l f i e l d n o w a d a y s ， n e wc o n c e p t sa n dm e t h o d sa r ed e v e l o p e d ，t h ei n t e g r a lf r a c t u r i n gt e c h n i q u ew h i c hi sm o r e e c o n o m i c a la n dm o r ee f f i c i e n tt a k e sp l a c eo ft h ec o m m o ns i n g l ew e l li m p r o v e m e n t w i t hl o w p e r m e a b i l i t yo i l f i e l df r a c t u r i n gt e c h n i q u e ，t h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nc o s ta n dp r o d u c t i o ni s s o l v e da n dt h ep r o d u c t i o nr a t ea n du l t i m a t er e c o v e r ya r ei m p r o v e d t h el u4 4b l o c kf a u l ti n p r o d u c t i o nf a c t o r yt h i ? e eo fh u ab e io i l f i e l di st y p i c a ll o wp e r m e a b i l i t yo i l f i e l d ，i n i t i a l p r o d u c t i o nd e c r e a s ef a s t ，w a t e ri n j e c t i o ni sd i f f i c u l ta n do i lp r o d u c t i o no fs i n g l ew e l li sl o w , w h i c hi sn e e d e du r g e n t l yt ob er e f o r m e dt oi m p r o v er e s e r v o i rd e v e l o p m e n t t h e r e f o r e ，w i t h a n a l y s i so fl u4 4b l o c kf a u l tw h o s ep h y s i c a lp r o p e r t yi sb a d ，n a t u r a lp r o d u c t i o ni sl o w , p a y z o n ei st l l i c k ，w e l ls p a c i n gi ss h o r t ，f i r s t l y , t h eg e o l o g i cc o n d i t i o ni sa n a l y z e d s e c o n d l y , a c c o r d i n gt oa d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g ea s p e c to ff r a c t u r i n g ，f r a c t u r i n gs i m u l a t i o ns o f ti s u s e dt om a k et h er e s e a r c h ，w i t ht h er e c o v e r ya f t e rt e ny e a r sa n dt h er e c o v e r ya f t e rt h e f r a c t u r i n g ，t h ef r a c t u r i n gb r e a ks c a l ei sm a d es u r e t h i r d l y , a c c o r d i n gt ot h er e s e r v o i rp r o p e r t y o fl u4 4b l o c k ，c l e a rf r a c t u r i n gf l u i di sr e s e a r c h e di n d o o r b e s i d e s ，a f t e rt h er e s e a r c ho f f r a c t u r i n gt e c h n i q u e ，f r a c t u r i n gf l u i d ，p r o p p i n ga g e n t ，p u m p i n gm e t h o d ，i m p l e m e n t d i s p l a c e m e n t ，i m p l e m e n tc o l u m n ，i m p l e m e n tm o t o r c a d ea r es e l e c t e d i nt h ee n d ，t h ea n a l y s i s o ff i e l di m p l e m e n ta n de v a l u a t i o na f t e rf r a c t u r i n ga r ef i n i s h e d a c c o r d i n gt ot h ef i e l d i m p l e m e n t ，t h ee f f e c to ft h ee x p e r i m e n ta n dt h ep r o j e c ti sg o o d ，t h ep r o d u c t i o na n dr e c o v e r y o ft h er e s e r v o i ri si m p r o v e dr e m a r k b l y m e a n w h i l e ，i t sp r o v e dt h a tt h et e c h n i q u ei sf e a s i b l e i nl o wp e r m e a b i l i t yf o r m a t i o n k e yw o r d s ：i n t e g r a lf r a c t u r i n gt e c h n i q u e ，l o wp e r m e a b i l i t yo i l f i e l d 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：曰期：年月 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部f - j ( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他 复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名： 指导教师签名：一 日期： 日期： 年 月日 年月日 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第1 章前言 ， 1 1 课题的来源及研究意义 华北油田公司留西油田路4 4 断块2 0 0 4 2 0 0 5 年期间投产，油井总井数3 0 口，开井 3 0 口，日产液1 6 6 6 t ，日产油1 2 5 5 t ，含水2 4 3 ，累计产油9 3 5 0 8 t 1 0 4 t ，采油速度o 7 0 ， 采出程度1 4 4 。注水井开井8 口，日注水1 1 3 3 m 3 ，月注采比0 5 7 ，累计注水7 3 3 5 0 1 0 4 m 3 , 累计注采比0 5 2 ；该断块为典型的低渗透油藏，初期产量递减快，注水开发后， 注水困难，油井基本不见效，单井产量低，采油速度低，急需进行储层改造，改善油藏 开发效果。 水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施，已广泛应用于国内外低渗 透油气田的开发之中，目前水力压裂技术与其它学科交叉、渗透，建立了新的压裂开发 的观念和方法，由一般性的单井增产增注措施发展为低渗油藏经济高效开采的整体压裂 开发。运用低渗油藏的压裂开发技术，既可解决低渗油藏开发投入与产出的矛盾，又能 满足油田开发的采油速度要求，最终提高采收率。 因此，经过对国内外储层改造技术分析，路4 4 断块油层厚度大、发育井段集中以 及井距较小的特点，进行区块整体压裂试验，若该工艺能试验成功，对于上述油藏无论 从措施增产效果方面还是提高采收率方面将具有特别的意义。既能达到了提高油藏产能 的目的，同时也证明了该工艺在中低渗透地层应用的可能性，从而为提高该类油田的开 发效果创出一条新路。 1 2 国内外压裂技术研究现状 压裂是指在井筒中形成高压迫使地层形成裂缝的施工过程，通常指水力压裂。水力 压裂是指应用水力传压原理，从地面泵入携带支撑剂的高压工作液，使地层形成并保持 裂缝，是国内外广泛应用的行之有效的增产增注措施。由于被支撑剂充填的高导流能力 裂缝相当于扩大了井筒半径，增加了泄流面积，大大降低了渗流阻力，因而能大幅提高 油气产量，提高采油速度，缩短开采周期，降低采油成本。 水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施，已广泛应用于国内外低渗 透油气田的开发之中，目前水力压裂技术与其它学科交叉、渗透，建立了新的压裂开发 的观念和方法，由一般性的单井增产增注措施发展为低渗油藏经济高效开采的整体压裂 开发。 第1 章前言 油藏整体压裂的工作对象是从全油藏出发，就是将压裂缝长、缝宽、导流能力与一 定延伸方位的水力裂缝置于给定的油藏地质条件和注采井网之中，然后反馈到油藏工程 和油田开发方案中，从而优化井网、井距、井数及布井方位，以取得好的开发效果和效 益。 从这个意义上说，水力压裂已从一项单纯提高单井产量的战术手段，发展成为经济 有效地开采低渗透油藏不可或缺的战略措施，故整体压裂又称油田开发压裂。 运用低渗油藏的压裂开发技术，既可解决低渗油藏开发投入与产出的矛盾，又能满 足油田开发的采油速度要求，最终提高采收率。 本课题通过采用油藏整体压裂改造技术，进行储层改造，改善油藏开发效果。在区 块整体压裂数值模拟研究的基础上，确定最佳的裂缝穿透比和裂缝导流能力，为单井压 裂方案设计提供依据。 自从1 9 4 7 年7 月世界第一口压裂井在美国堪萨斯州大县h u g o t o n 气田k e l p p e r l 井 成功压裂以来，5 0 多年间已有超过1 5 0 万井次的水力压裂作业。压裂技术经历了4 个发 展过程： ( 1 ) 由单井的增产增注进展到整个油藏的总体压裂优化设计； ( 2 ) 低渗透油藏“压裂开采 进展到“压裂开发”； ( 3 ) 在优化设计方面，使用的水力裂缝几何模型已由二维进展到三维模型； ( 4 ) 压裂规模从小型进展到大型压裂作业 在八十年代后期之前，国内低渗透油田开发的基本做法是立足单井压裂和注水开 发，开发方案中( 如注采井网、类型、密度、井排方向及注采关系等) 基本不考虑压裂 工艺措施的影响，而单井的压裂措施也没有兼顾整体开发要求进行优化，也就是说，开 发方案、完井方案和后期的工艺措施方案之间基本是孤立制定和分别实施的，这样在开 发后期便会逐渐暴露出一些难以调整的开发矛盾，制约了油田的开发水平。 九十年代初，国内首次在吐哈油田鄯善三间房低渗油藏进行了在己定开发井网条件 下，水力裂缝与井网系统的优化组合研究，设计与实施都取得了重大的成功，使吐哈鄯 善油田获得了高效经济开发。 九十年代后期，9 7 - - 一9 9 年国内首次在长庆油田靖安z j 6 0 试验区( 6 5 k m 2 ) 根据“开发 压裂”方法的概念及其技术系统在低渗油藏未确定开发井网条件下，进行了开发井网与 水力裂缝系统的优化组合研究，达到同样开发效果少打6 口井。共压裂3 4 口生产井， 初期平均单井日产量为9 1 5 吨，半年后单井日增产量比邻近区块普通压裂井高1 3 吨， 中国石油大学( 华东) 工程硕上论文 注水4 5 个月后，见效程度达8 1 ，而非试验区注水4 6 个月，见效程度只有5 0 ， 其设计与实施技术都有很大的发展，比原压裂投产的开发方案，在投资回报率与净现值 增长方面都有重要的突破。 另外，大庆、胜利、大港、中原等油田也进行了区块整体压裂开发并取得了显著效 果。 目前国内外形成了以下1 4 方面的压裂技术体系： ( 1 ) 整体优化压裂技术 ( 2 ) 开发压裂技术； ( 3 ) 重复压裂技术； ( 4 ) 大型压裂技术； ( 5 ) 高砂液比和端部脱砂压裂技术； ( 6 ) 斜井、水平井压裂技术； ( 7 ) 深井、超深井压裂技术 ( 8 ) c 0 2 泡沫压裂技术； ( 9 ) 清洁压裂液技术； ( 1 0 ) 清水加砂压裂技术； ( 1 1 ) 压裂充填防砂技术； ( 1 2 ) 裂缝性碳酸盐岩压裂技术； ( 1 3 ) 煤层气压裂技术； ( 1 4 ) 小井眼压裂技术。 近年来，随着华北油田进入中后期深度开发，勘探开发程度和难度进一步加大，油 田每年低渗透油藏探明储量占总探明储量的比例不断增加。在老油田稳产上产对储量资 源需求日益强烈的形势下，如何把低渗透复杂油藏更加经济、有效地开发动用，成为这 个油田增储上产的一个重大课题。围绕为油田稳健发展提供新的资源支撑，进一步加大 低渗透油藏研究和开发建产力度，明确主攻方向，大打低渗透油藏开发进攻仗，使这些 油藏保持较高的生产能力，夯实油田稳产基础。 1 3 课题研究的目标 本课题研究目标就是通过采用油藏整体压裂改造技术，进行储层改造，改善油藏开 发效果。在区块整体压裂数值模拟研究的基础上，确定最佳的裂缝穿透比和裂缝导流能 第l 章前言 力，为单井压裂方案设计提供依据。 1 4 课题研究的主要内容 ( 1 ) 进行留西油田压前储层分析； ( 2 ) 进行整体压裂方案设计，确定该区块压裂裂缝穿透比和最佳导流能力； ( 3 ) 进行整体压裂工艺技术研究； ( 4 ) 进行水力裂缝诊断与压后评估技术研究。 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 第2 章留西油田路4 4 断块地质特征分析 2 1 地质特征 本地区钻遇地层自上而下有：第四系平原组，上第三系明化镇组、馆陶组，下第三 系东营组、沙河街组沙一段、沙二段、沙三段以及古生界地层。其中沙河街组沙三上段 是该断块的目的层段。 沙河街组沙三上段上部，为绿灰、深灰色泥岩、灰褐色油页岩、泥灰岩夹浅灰色细 砂岩；中部为厚层状灰褐、浅灰色细砂岩、灰质细砂岩夹深灰色泥岩；下部为深灰色泥 岩与浅灰色细砂岩、灰质细砂岩不等厚互层，局部夹灰黑色炭质泥岩。自然电位曲线上 部基本平直，局部呈“指状负异常；中部呈“块”状负异常；下部呈“指 状、“漏 斗 状负异常。视电阻率益线上、下部呈“尖刀”状中、高阻；中部呈“块”状、“峰 “状高阻。 沙三段井段长，应用层序地层学理论，将其划分为4 个次一级层序，分别对应i 、 i i1 、i i2 、i i i4 个油组。 2 1 1 构造特征 路4 4 断块构造为由路4 4 东断层、路4 8 东断层和4 3 1 北隐伏断层等三条断层控制 形成的单斜断块，断块内地层西南倾，地层倾角1 2 2 5 。，顶点埋深3 1 0 0 m ，幅度2 1 0 m ， 圈闭面积0 7 k m 2 。 2 1 2 储层特征 路4 4 断块沙三上段以辫状河三角洲体系为主，河口坝发育，主要物源来自东部剥 蚀区。 岩石特征 区内e s 3i i 含油范围储地比6 5 4 5 ，储层岩性为砂岩。据路4 4 薄片分析，储层 岩性为细粒长石砂岩，碎屑物含量中，石英4 9 5 7 n ，平均5 3 3 ，长石含量3 5 一- - 4 1 ，平均3 8 2 ，岩屑6 - - - 1 1 ，平均8 5 。岩屑以酸性喷出岩为主。胶结物以方解石 和白云岩为主，少量杂基含量5 - - 2 3 ，平均1 1 6 。风化中，分选中一好，次圆状。 粒径一般0 1 - - 0 2 5 m m ，胶结类型有孔隙，接触一孔隙，以孔隙式胶结为主，颗粒问呈 线一点、点、点一线接触。孔隙类型以粒间溶孔为主。 e s 3 i i i 钻遇地层厚1 0 0 m 左右。储层岩性为砂岩，该油组在留西二台阶分布广泛， 第2 章留西油 l 路4 4 断块地质特征分析 含油范围内储地比7 0 - 4 0 。据路4 3 井薄片分析：岩性为长石细砂岩，碎屑成分石英 占4 9 - - - 5 2 ，平均5 0 ，长石占3 5 4 2 ，平均3 8 5 ，岩屑占7 1 4 ，平均1 1 5 ，以酸盐喷出岩为主，胶结物以方解石，白云石为主，含量6 - 2 4 ，平均1 3 。风 化中，分选中一好，次圆状，颗粒粒径一般o 1 5 o 3 0 m m ，胶结类型以薄膜一孔隙式 为主，颗粒间呈点接触。孔隙类型以粒间溶孔为主。 岩石物性特征 e s 3i i 油组：据路4 4 井岩石物性分析的孔隙度1 1 1 2 1 4 ，平均1 5 5 ( 9 块样 品) ；渗透率1 6 1 - - 1 4 9 1 0 - 3 心，平均5 5 1 0 - 3 心( 9 块样品) ；据路4 3 井岩石物性 分析的孔隙度1 2 1 - 2 0 4 ，平均1 4 9 ( 2 0 块样品) ；渗透率o 6 2 - - - , 1 8 8 1 0 。3 岬2 ，平 均3 9x1 0 。3 岬2 ( 2 0 块样品) 。为低孔低渗透储层，说明该断块的储层物性较差。 相邻断块留1 7 井区，据留4 5 9 井取芯分析，e s 3i i 油组岩心分析4 0 块，平均孔隙 度1 6 5 ，平均渗透率为7 0 1z1 0 。g a - n 2 。 e s 3 i i i 油组：该断块没有取心资料。相邻断块留1 7 井区据留4 5 9 井岩心分析，6 1 块样品的平均孔隙度1 8 6 ，平均渗透率为2 2 1 1 0 。3 岬2 。 由上述对比，留1 7 断块储层物性好于路4 4 断块；留1 7 断块e s 3 i i i 油组的油层物 性要好于e s 3i i 油组。 2 1 3 油层分布特征 依据e s 3 段含油特点，经过井间对比，纵向将e s 3 划分3 个油组。其中，i i 油组进 一步划分为i i1 、1 1 2 两个油组。本断块油层主要分布在e s 3i il 、e s 31 1 2 油组。见下表 1 - 1 。 从断块己完钻井的油层解释看，该断块油层分布稳定，对比关系良好。低部位路4 4 井在沙三段i i 油组钻遇i 类油层7 4 7 m 1 8 层，i i 类9 2 m 3 层，油层底界为3 3 0 3 m ；路 4 3 一l x 井解释i 类油层6 3 6 m 2 2 层、i i 类6 8 m 2 层，油层底界为3 2 9 0 m ( 垂深) ；路4 3 3 x 井解释i 类油层4 2 2 m 1 6 层、i i 类7 8 r n 4 层，油层底界为3 3 5 2 m ( 垂深) ，路4 3 1 5 井 解释i 类油层3 2 2 m 1 3 层、i i 类1 4 2 m 6 层，油层底界为3 2 8 3 m ，路4 3 1 9 井解释i 类 油层5 2 0 m 1 1 层、i i 类2 1 0 m 6 层，油层底界为3 2 8 7 m 。从上述各井油层分布可以看出， 构造高部位的路4 4 、4 3 1 x 、1 5 、一1 9 井的油层底界深度为3 2 8 3 - - - 一3 3 0 3 m ，上下相差2 0 m ， 油水关系相对统一。 6 中国石油大学( 华东) t 程硕十论文 2 。1 4 流体性质 根据路4 4 井和路4 3 - 1 x 井地面原油分析，i i1 油组地面原油密度0 8 9 4 6 9 c m 3 ，粘 度5 6 m p a s ，凝固点为2 7 。c ，含蜡量较低为8 1 ，含硫量为o 5 ，胶质沥青质3 7 1 。2 油组地面原油密度0 9 1 1 3 - - 一0 9 2 9 2 9 c r n 3 ，粘度2 1 5 9 - - 一2 9 9 m p a s ，凝固点为2 8 3 1 ，含蜡量为7 5 - - - 1 0 5 ，含硫量为0 8 ，胶质沥青质5 6 4 。总体上原油性质较差。 2 1 5 地层压力和温度系统 路4 4 井i i1 和i i2 油组地层测试资料测得的原始地层压力为3 3 6 8 3 5 7 7 m p a ，地 层压力系数为1 0 9 - - - 1 1 1 ，地层温度1 1 7 6 1 2 2 。c ，地层温度梯度3 3 。c 1 0 0 m ，属正常 的温度压力系统。 2 2 储层岩石敏感性 根据路4 4 井1 块岩样、路4 3 井3 块岩样的粘土矿物分析资料( 表2 1 ) 统计：粘 土矿物含量平均为3 6 ，其中高岭石相对含量1 5 - - 一4 2 ，平均3 0 7 ，伊蒙混层1 8 5 1 ，平均3 7 2 ，伊利石2 0 3 6 ，平均2 8 8 ，绿泥石最少为3 3 。 表2 - 1 留西油田岩样粘土矿物含量数据表 t a b l e 2 - 1t h em i n e r a lc o n t e n to fc o r es a m p l ei nl i ux io i l f i e l d 层 粘土矿物相对含量 泥质 井号深度m岩性描述( )含量 位 高岭石绿泥石伊利石 伊蒙间层 ( ) 路4 4 3 1 6 6 9i il褐色油浸细砂岩1 5 0 2 03 2 05 1 o3 3 3 3 6 5 6 褐色油浸细砂岩3 7 o2 o2 0 。04 1 o3 4 3 3 6 5 8 i il 油浸细砂岩1 8 03 03 2 o4 7 04 3 路4 33 3 6 6 3 油浸细砂岩 3 7 o5 o 2 4 o 3 4 03 5 3 5 6 8 2 油浸细砂岩 3 5 o 4 o2 9 03 2 03 2 3 5 6 9 4 油浸细砂岩4 2 04 03 6 o1 8 03 6 平均值3 0 73 32 8 83 7 23 6 粘土矿物的含量比较低，外来流体对储层可能造成的伤害不会很大，敏感性矿物中 伊利石蒙脱石混层相对含量较多，蒙脱石混层的膨胀作用及伊利石晶层分散运移，可能 对储层造成一定的伤害。 ( 1 ) 储层岩石的速敏性 7 第2 章留两油 1 路4 4 断块地质特征分析 从路4 4 并和路4 3 井i i1 油组储层2 块岩石速敏性实验结果看，随着流动速度的增 加，储层渗透率变化不明显，为无速敏。 ( 2 ) 储层岩石的水敏性 表2 2 岩样水敏性评价综合成果表 t a b l e 2 2t h ee x p e r i m e n t a le v a l u a t i o no fw a t e rs e n s i t i v i t ya b o u tc o r es a m p l e 井号取样 空气地层水次地层水去离子水水敏水敏 深度 渗透率渗透率渗透率渗透率 指数程度 ( m )( 岬2 )( 脚 1 2 )( 岬2 )( 岬2 ) 路4 43 1 6 6 7 50 0 7 70 0 3 7 6 0 0 3 8 80 0 3 6 9o 2 7 弱水敏 中等偏弱 路4 33 3 6 5 6 70 0 2 2 0 0 1 4 80 0 1 4 80 0 0 9 8 40 3 1 水敏 从实验的结果看，水敏指数为0 2 7 - - 0 3 1 ，储层岩石的水敏性表现为弱中等偏弱 水敏。 ( 3 ) 储层岩石的酸、碱敏性 路4 3 井i i1 油组1 块样品的流动酸敏试验结果，注酸前地层水渗透率0 1 3 7 1 0 3 岬2 ，注酸后地层水渗透率o 1 1 9 x1 0 3 岬2 ，酸敏指数o 8 7 。岩样为中等偏弱酸敏。 路4 3 井i i1 油组1 块样品的流动碱敏试验结果，临界p h 值6 0 ，碱敏指数o 7 3 ， 为强碱敏。入井液体要考虑尽量不用碱性液体。 2 3 开发特征 由于储层物性差，试采井低产低能，因此制定了路4 4 断块超前注水实施方案。 但在实施过程中发现，实施效果难以达到方案要求，因此从2 0 0 6 年开始连续投入新井， 井区新井投产已接近尾声，在投产过程中发现断块存在以下问题： ( 1 ) 油井产能普遍较低 路4 4 断块构造破碎复杂，井区小而零散，路4 4 井区及路4 3 1 8 、4 3 2 8 井区属于注 采完善井区，其余井区均是天然能量开发。 天然能量井区目前油井1 0 口，日产液4 8 2 t ，日产油4 5 5 t ，综合含水5 6 ，平均 单井日产液4 8 t ，日产油4 6 t ，平均动液面测不出，处于低能量生产。 注采完善井区共有开发井3 8 口，其中油井3 0 口，日产液8 6 5 t ，日产油7 0 8 t ，综 合含水1 8 2 ，注水井8 口，日注水8 3 7 m 3 ，平均单井日产液5 8 t ，日产油4 7 t ，仍然 处于低产状况。 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 ( 2 ) 油藏物性差，注水困难 油藏投入注水井8 口，仅路4 3 1 5 井吸水较好，其余注水井吸水困难，从表2 3 可 以看出，已经有4 口井注不进。( 表2 3 ) 表2 - 3 路4 4 断块注水井吸水状况统计表 t a b l e 2 - 3t h es t a t i s t i c so fa b s o r b i n gi nl u 4 4 井号投产时间初期注水目前 累计注水备注 日注水干压油压日注水干压油压( m 3 ) ( m 3 ) ( m p a )( m p a )( m 3 ) ( m p a )( m p a ) 路4 3 1 5 2 0 0 5 0 75 2 1 3 2 5 3 0 56 8 13 53 3 81 8 1 3 4 路4 3 1 72 0 0 5 0 81 3 53 3 93 303 53 49 1 6 注不进 路4 3 2 0 2 0 0 5 0 81 33 43 3 503 53 3 95 7 8 注不进 路4 3 2 92 0 0 5 0 7l1 63 2 53 2o3 53 42 7 3 7 注不进 路4 3 1 8 2 0 0 6 3 1o73 5 23 403 53 3 53 3 注不进 路4 3 2 82 0 0 6 3 1 08 33 5 23 463 53 3 54 5 1 吸水困难 合计 1 8 0 2 7 4 1 9 第3 章留西油田路4 4 断块整体压裂优化分析 第3 章留西油田路4 4 断块整体压裂优化分析 3 1 历年压裂效果分析 本文选取了两个测试数据集，通过这些数据对给出的层次递归算法和软件构件聚该 地区自2 0 0 2 年以来该区块共压裂8 口井( 表3 1 ) 。 表3 1 历年压裂井基本情况 t a b l e 3 - 1t h eh i s t o r yo ff o u n d a f i o na b o u tf r a c t u r i n gw e l l 井层井段厚度压裂工艺加砂压前日产压后日产 日增油 序 号位 ( m )( m ) j 置 亘 ( t d ) 号 油水油水 ( m 3 ) ( t d )( m 3 d )( 抛)( m 3 d ) 1 路4 8e s 33 4 3 6 3 4 4 8 7 4 一次加砂2 5 8o 5 8 o5 8 9 5 6 5 5 3 1 2留8 8 1 6e s 33 4 2 8 3 4 6 62 2 二次加砂 2 6 05 3 61 6 41 1 5 53 5 66 1 9 3 留4 0 5e s 3 31 2 2 31 5 7 21 3 2 f o 9 0 4 1 4 5 01 8 2 0 3 6 4路4 3 2e s 33 4 6 7 4 3 4 9 32 5 6一次加砂4 0o 4 22 4 8 97 3 06 8 8 5 路4 3 5e s 33 2 51 6 3 2 7 7 8 1 9 4二次加砂2 5 69 5 7o1 9 4 95 3 99 。9 2 6路4 3 7e s 33 6 9 0 4 3 7 0 9 61 9 2二次加砂2 4 9 75 2o1 9 6 801 4 4 8 7 留4 6 2e s 33 1 4 8 6 3 1 5 5 o 6 4 二次加砂1 2 o3 3 6o 5 4 5 1 6 12 0 9 8留8 0e s 33 4 5 8 4 3 5 0 8 01 4 4一次加砂2 0 5 2o 6o1 10 5 平均 | |3 33 4 9 44 3 6 1 从压后结果看平均单井增油6 1 t d ，单井最高增油1 4 5 t d 。其中一次加砂工艺有4 口井，采用两次加砂工艺的3 口井，一次加砂工艺平均单井增油4 7 2 t d ，两次加砂工艺 的井平均单井增油8 8 们，从压后结果看，两次加砂压裂效果要好于一次加砂的压裂效 果，从加砂强度看一次加砂压裂井的平均加砂强度为1 5 m 3 m ，两次加砂工艺的平均加 砂强度为1 0 m 3 m ，二次加砂工艺加砂强度低于一次加砂的强度。初步看来该地区两次 加砂工艺效果要好于一次加砂工艺，主要因为两次加砂压裂增加了裂缝宽度，这样裂缝 的导流能力增加，从而效果较好。 分析己施工井的渗透率和孑l 隙度( 表3 2 ) 看这些井基本类似，相差不大，初步认 为压裂效果的差别不是渗透率和孔隙度影响的。从含油饱和度看除路4 8 井含油饱和度 为1 2 6 外，其它井基本类似，只从这一方面难以看出对压裂效果的影响。 1 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士论文 表3 - 2 已施工井地质参数 t a b l e 3 2t h eg e o l o g yp a r a m e t e ro f c o n s t r u c t e dw e l l 井号层位井段厚度目的层跨度渗透率孔隙度含油饱和度 序号 ( m )( m )( m )( 1 0 。3 心)( )( ) 1 路4 8e s 3 3 4 3 6 3 4 4 87 4 1 2 o 1 0 9 2 7 l1 0 9 1 2 7 3 6 1 2 6 2留8 8 1 6e s 33 4 2 8 3 4 6 62 23 8 o| 1 3 6 1 5 94 0 0 7 2 o 3留4 0 5e s 33 1 2 2 3 1 5 7 21 3 23 5 2压裂未成5 2 3 8 0 o 4路4 3 2e s 33 4 6 7 4 3 4 9 32 5 62 5 60 0 2 13 4 25 5 1 5 11 4 1 6 6 1 5路4 3 5e s 33 2 51 6 3 2 7 7 81 9 42 6 2o 0 1 3 2 1 66 o 1 7 54 0 2 5 7 4 6路4 3 7 e s 33 6 9 0 4 3 7 0 9 6 1 9 2 1 9 2o 1 7 _ 4 1 77 5 1 1 619 5 5 6 5 7留4 6 2e s 3 31 4 8 6 31 5 5 0 6 46 4 0 4 3 5 7 4 1 5 13 1 4 _ 4 2 9 8留8 0e s 33 4 5 8 4 3 5 0 8 01 4 44 9 5f| 平均 | 从施工情况看( 表3 3 ) ，留4 0 5 井采用活性水作为压裂液旋工两次未压开地层，失 败原因主要为压裂用液体为活性水，采用此累液体虑失快，施工时难以形成裂缝较窄支 撑剂加入。留8 0 井前置液采用瓜胶液，携砂液采用活性水施工施工完成，其它井均采 用瓜胶作为压裂液，施工成功，从此看出，对于该区块采用活性水作为压裂液是不可行 的。从已施工井井段跨度看，压裂目的层跨度较小，除留8 0 井跨度为4 9 5 m 外，其它 井均小于4 0 m ，这些井均未采用分压工艺。对比压裂效果，采用一次加砂和二次加砂工 艺，效果都有好、差。留8 0 井采用一次加砂工艺日增油0 5 t d ，留4 6 2 井采用二次加砂 工艺日增油2 0 9 t d ，留4 0 5 井施工未成不能说明问题，其它井日增油达到5 0 t d 以上。 第3 章留西油田路4 4 断块整体压裂优化分析 表3 - 3 施工情况表 i a b l e 3 - 3t h es i t u a l i e no f c o n s t r u c t i o nw o r k 破裂 目的层施工排量 序井段厚度压力 用液量 加砂量日增油 井号层位跨度压力( m 3压裂液 备注 号 ( m )( m )( m p a( m 3 )( m 3 )( 们) ( m )( m p a )m i n ) ) 3 4 3 6 0 施工成功 l路4 8e s 3 7 41 2 o6 4 66 2 24 92 4 4 62 5 8 瓜胶 5 3 1 3 4 4 8 o一次加砂 3 4 2 8 0 施工成功 2留8 8 1 6e s 3 2 2 3 8 o6 2 36 2 32 73 2 7 81 7 7瓜胶6 1 9 3 4 6 6 0 二次加砂 3 1 2 2 0 3 留4 0 5 e s 31 3 23 5 2|活性水3 6压裂未成 3 1 5 7 2 3 4 6 7 4 施工成功 4 路4 3 2e s 3 2 5 62 5 65 6 56 3 54 93 4 1 24 0 改性瓜胶 6 8 8 3 4 9 3 0一次加砂 3 2 5 1 6施工成功 5 路4 3 5 e s 31 9 42 6 25 2 35 6 45 o2 2 0 02 5 6 改性瓜胶 9 9 2 3 2 7 7 8二次加砂 3 6 9 0 4 施工成功 6路4 3 7 e s 31 9 21 9 25 4 66 5 33 42 1 1 62 4 9 7改性瓜胶1 4 4 8 3 7 0 9 6二次加砂 3 1 4 8 6 施工成功 7留4 6 2e s 3 6 46 45 5 o 6 3 92 71 4 4 01 2 o瓜胶2 0 9 3 1 5 5 0 二次加砂 3 4 5 8 4 瓜胶施工成功 8留8 0e s 3 1 4 4 4 9 5 6 7 46 9 4 4 42 0 8 82 0 5 2 0 5 3 5 0 8 0 活性水一次加砂 3 2 压裂必要性分析 ( 1 ) 渗透率低 从岩石物性上看e s 3i i 油组：据路4 4 井油层部位取芯岩石物性分析资料统计的孔隙 度1 1 1 2 1 4 ，平均1 5 5 ，渗透率1 6 1 1 4 9 1 0 一；a m 2 ，平均5 5 x1 0 一g r n 2 ；利用测 井资料计算的路4 4 区块平均孔隙度为1 3 7 ，渗透率为1 3x1 0 。3 9 r n 2 。说明路4 4 区块为 1 2 中国石油 学( $ 东) 工程硕论文 匾磊f 第3 章留西油田路4 4 断块整体压裂优化分析 果。 另外，大庆、胜利、大港、中原等油田也进行了区块整体压裂开发并取得了显著效 3 3 压裂可行性分析 ( 1 ) 地层压力有利于压裂 该地区为新开发区块，地层压力为原始地层压力，压力系数为1 0 5 1 2 4 ，为正常的 压力系统，有利于压裂措施的实施。 ( 2 ) 压裂能提高油井产量 自2 0 0 2 年以来该区块共压裂1 2 口井，从压后结果看平均单井增油8 9 t d ，单井最 高增油1 9 4 t d ，效果显著，从此可以看出在该区块进行压裂改造是可行的。 ( 3 ) 压裂工艺及设备能够满足要求 路4 4 区块油层深为3 0 0 0 3 4 0 0 m ，属于中深地层，目前压裂工艺、压裂用材料能够 满足此类地层的要求。 目前国内外压裂设备主要有1 5 0 0 型和2 0 0 0 型压裂车组，设备能力能够满足要求。 3 4 整体压裂方案优化 路4 4 断块的储层物性较差，属低孔低渗储层，压裂是增加单井产量，提高油藏开 发效益的重要技术措施。为确定油藏压裂开发的裂缝参数，有必要开展压裂开发数值模 拟研究。本项目根据该区块特点，利用整体压裂数值模拟软件，考虑压裂裂缝方位处于 有利和不利的情形，进行了路4 4 断块压裂开发的数值模拟研究，以油藏开采1 0 年的采 出程度为主要评价指标，并结合压裂初期的采出程度等因素，综合确定路4 4 断块实施 整体压裂开发的压裂裂缝规模。 3 4 1 油藏整体压裂数值模拟模型 3 4 1 1 数值模型的建立 本文中在建立油藏整体压裂数值模拟数学模型时，作了如下假设： ( 1 ) 油藏布井方式为反五点井网和反九点井网； ( 2 ) 油藏中只有油、水两相，且每一相的渗流均服从达西方程； ( 3 ) 地层岩石及流体微可压缩，地层具有非均质和各向异性； ( 4 ) 油、水井压裂后产生对称于井眼的双翼垂直裂缝，裂缝高度等于油层厚度； ( 5 ) 忽略流体的垂向流动，油水呈二维平面流动，油水间无质量交换。 1 4 中国石油大学( 华东) t 程硕士论文 由质量守恒原理，得油、水曲布目渗流时的基本偏微分万程： v ( k i l o p ov p o ) + g 。：昙( 印。s 。) o ( 1 ) v ( 坚巫咒) + g 。：昙( 印。s ，) w (