压裂改造技术在低渗透中高含水油田的研究与应用

压裂改造技术在低渗透中高含水油田的研究与应用 一 前言二 某油田低渗储层特点三 压裂改造技术优化研究与应用四 认识及结论 前言 某油田经过近40年开采 目前多数区块已经进入中 高含水开发阶段 尤其针对低渗透储层 随着油田深入开发 产量下降 含水上升是该类储层面临的严峻现实 压裂改造作为油田增产的一项有效措施已众所周知 但是 已有资料表明 随着主力油层水淹程度的提高 水淹层渗透率增加 使得高低渗透层间的差异加大 层间矛盾突出 对于这类断块进行压裂增产时 是否会引起含水急剧上升而影响油井正常生产是要面对的关键问题 一 前言二 某油田低渗储层特点三 压裂改造技术优化研究与应用四 认识及结论 某油田低渗储层特点 某油田目前所属的26个开发单元中 低渗透储量占有较大比重 根据初步统计 地质储量3277 104t 占全油田总地质储量的5 0 左右 主要包括某南部高敏感性低渗储层 孔南孔二段低孔低渗储层 周青庄沙三低孔低渗薄互层储层 马西深层低渗透储层等 429 79 6万吨 386万吨 2000 某油田低渗储层特点 1 1某南部高敏感性低渗储层 由于区块规模小 断块复杂 埋藏深度2500 3600m之间 水敏严重 同时油层薄 油水层发育 因此要求压裂液要充分考虑和储层的配伍性以及储层改造技术的裂缝高度控制 压裂液降滤失 及时彻底返排等措施 该类储层1983年投入开发 已累计产油1748 104t 综合含水59 02 中 强水敏 Ki KL 矿化度 mg L 某孔南高敏感性低渗透储层分布面积广 到2004年已探明未开发的石油储量2279 104t 含油面积10 9km2 主要分布在枣园 王官屯 小集油田 主力油组为砂岩储层 厚度在160 200m之间 有效孔隙度13 5 平均渗透率为10 0 108 10 3um2左右 属低渗 特低渗透油藏 某油田低渗透油田特征 1 2孔南孔二段低孔低渗储层孔二段油藏埋藏深度从枣园 王官屯 舍女寺逐渐加深 范围从2120 0 3755 0m不等 油层较厚 油井具有长井段 薄互层特征 孔隙度范围13 0 24 0 渗透率范围1 17 126 0 10 3 m2 储层物性从北至南逐渐变差 原油物性一般 属于中等原油物性储层 油藏压力属正常压力系统 压力系数1 0左右 孔二段低渗透储层原油物性变化大 有的区块原油物性高达 800C 3000mpa s 这种重质稠油特征对压裂效果又很大的影响 另外油层也具有薄互层特点 因此对压裂液的选择要考虑对原油的降粘 以提高原油在裂缝中的流动性 同时根据已经实施的油井压裂效果分析 孔二段油组压裂加砂强度和压裂规模的增加对提高油井压裂效果具有明显的作用 该类储层1985年投入开发 已累计产油1534 104t 综合含水64 02 某油田低渗透油田特征 1 3周青庄沙三低孔低渗薄互层储层 原油性质属轻质低粘低凝油 原油密度平均为0 8357g cm3 粘度3 26mPa s 凝固点23 含蜡8 11 胶质沥青质8 4 温度压力系统 温度梯度为3 4 100m 地层压力系数0 99 1 14 属正常温度 压力系统 周青庄沙三油组岩性致密 渗透率低 非均质严重 泥岩夹层薄 泥质含量高 储层压力低 压后排液困难 产量递减快 周青庄下第三系沙三段地层主要岩性为深灰色泥岩与灰色细砂岩呈不等厚互层 孔隙度13 6 平均渗透率22 3 10 3 m2左右 平均泥质含量11 7 油层为低孔低渗油藏 周青庄沙三段井位图 某油田低渗透油田特征 1 4马西深层低渗透储层 马西深层油藏埋深3786 4031m 含油面积为9 0km2 石油地质储量为712 104t 平均孔隙度为13 9 平均空气渗透率为7 6 10 3um2 由于油层埋藏深 地层温度和压力高 平均油层温度为149 油层原始地层压力为56 78MPa 压力系数为1 473 1978年投入开发 已累计产油248 104t 综合含水79 35 采出程度36 6 一 前言二 某油田低渗储层特点三 压裂改造技术优化研究与应用四 认识及结论 某油田压裂改造技术优化研究与应用 中高含水油田的整体压裂改造技术某油田的整体压裂工艺技术是从油田区块为单元 提高整体开发效果 应用适用的压裂工艺对油水井实施压裂改造 主要包括 油井压裂改善地层渗流条件 注水井压裂提高注水量 根据地应力方位 储层物性及地下油水关系等 优化压裂参数 改善平面采注关系 采用分选压工艺 改善层间矛盾 根据压后油井供液能力的变化 优化生产压差 选择合理的举升方式 充分发挥压裂效果 某油田先后在南部官142 周青庄沙二三 官984等中高含水断块研究应用了整体压裂改造技术 以官142断块为例 断块储层为中生界块状砂岩 探明含油面积1 1km2 地质储量469 104t 油层埋深中等2430 2640m 纵向上油层单一 集中 含油层段即为砂体顶底界 厚度在35 55m之间 平面上分布稳定 官142断块在1990年以不规则井网170m井距正式投入开发 截止整体压裂改造前 断块共有完钻井32口 总油井数19口 开17口 日产水平255t 综合含水67 1 某油田压裂改造技术优化研究与应用 王16 34井产液剖面 王19 33井吸水剖面解释结果 官142断块油层单一 集中 但由于油层物性的差异 使得油井在实际生产过程中油层动用程度不均匀 存在未动层和动用层 针对这种情况 在满足油层得到完全改造的前提下 对不同的井 优选工艺是必要的 压裂层数较多 井段较长 各层之间油层物性差别较大的井 采用投球分压 油层集中 压裂井段较短 各层之间油层物性差别不大的井 采用合压 对于隔层薄 应力弱且下部有水层的井 控制裂缝高度以防压窜水层 分析 应用下沉式导向剂人工制造隔挡层 控制缝高增长的技术 某油田压裂改造技术优化研究与应用 优化设计裂缝支撑带式油层压裂改造的最主要部分 压裂的目的就是在地层中建立一条高渗透能力的油流通道 使油井在低压差下生产 所以压裂能否达到增产的目的 关键在于能不能在改造层中形成一条非常有效的支撑带 利用软件等手段 对裂缝支撑剖面进行优化设计 王15 32井和王20 33井支撑剖面优化设计 某油田压裂改造技术优化研究与应用 压裂液根据官142区块油层温度96 及控制裂缝纵向延伸的要求 选择初始粘度低 性能稳定的DGZ101压裂液 为了防止粘土膨胀 加入DGZ1220低分子量防膨剂 缝高控制技术对于底部油层出水的油井 填砂埋掉底部油层 采用加下沉式转向剂 降低排量 控制施工规模等方法 控制裂缝向下延伸 达到改造上部油层的目的 例如王20 33井 射孔井段2495 1 2514m 厚度18 9m 压前日产油4 82t d 含水81 底部出水 填砂至2504m 压后日产油17 2t d 含水68 9 某油田压裂改造技术优化研究与应用 不加转向剂模拟支撑剖面图 官38 72井 加2m3转向剂模拟支撑剖面图 2577m 2636m 官38 72井压裂目的层41 50号层 由于距50号层底部8 7m为厚的辉绿岩 而且隔挡层不好 因此采用了控制排量 加入转向剂控制裂缝向下延伸 火成岩顶界2636 5m 50 41 加入2 3m3转向剂模拟支撑剖面图 官39 71井 不加转向剂模拟支撑剖面图 2537m 2597m 2536m 2594m 官39 71井压裂目的层42 52号层 由于距52号层底部6 6m为厚的辉绿岩 中间隔挡层隔挡不理想 采用了控制排量 加入转向剂技术控制裂缝向下延伸 火成岩顶界2600 8m 官984断块部分油井压裂目的层底部距火成岩较近 为控制裂缝纵向向下延伸进入火成岩 采用控制施工排量和加入转向剂相结合的技术 以确保裂缝在油层内延伸 分选压工艺对于含水较高的油井 采用投球选压工艺 投球封高含水层 压开含水低的低渗透层 某油田压裂改造技术优化研究与应用 例如王15 32井 射开25 29号层 5个层厚48m 28 29号层物性较差 投球选压后 日产油由15 44t上升到66 14t 含水由50 2 下降至10 6 分选压工艺 某油田压裂改造技术优化研究与应用 例 王20 34井 射孔井段2443 8 2504m 2层45 2m 压前日产油5 06t 含水9 8 投球分压后 日产油44 2t 含水10 2 对于全井含水较低 无明显高含水层 井段较长的油井 采用先小规模压裂 后再投球分压的工艺 投球压裂前加砂规模较小 控制对高渗透层的改造规模 投球后加砂规模较大 增加对低渗透层改造力度 这样既对整个生产段进行了改造 又改善了层间矛盾 压裂施工 实施效果官142区块共压裂12井次 其中水井1井次 合压9口 填砂后压裂1口 转向剂压裂2口 投球压裂3口 从压后效果来看 不仅提高了断块的生产能力 同时有效地控制了含水的上升 区块日产水平由最低的202t上升到299t 综合含水由70 仅上升到72 并得到有效控制 区块采油速度由1 5 上升到2 5 累计增产原油6 8 104t 增加注水量3 35 104m3 实施效果比较明显 某油田压裂改造技术优化研究与应用 官142断块压裂效果统计 重复压裂技术油井重复压裂是对同一口油井或油层段实施两次以上的压裂施工 达到提高油井产能的目的 某油田针对中高含水地层 为进一步提高油田开发效果 先后在马西深层 周青庄等油田研究应用了重复压裂改造技术 以马西深层低渗透油藏重复压裂改造技术为例 在投入开发的初期 该油田油井普遍进行了压裂改造 获得了很好的增产效果 在油田的开发过程中 依据油井出现的矛盾 又先后在49口井上进行了103井次的重复压裂 再一次使油井恢复高产 说明重复压裂技术在该油田中高含水开发阶段是延长油井自喷期和增产的有效途径 某油田压裂改造技术优化研究与应用 重复压裂时机选择在马西油田地层压裂变化的各个阶段进行重复压裂25井次 通过对重复压裂井的效果分析 地层压力的高低对重复压裂效果起着主导作用 某油田压裂改造技术优化研究与应用 经过模拟研究 马西油田重复压裂的有利时机为地层压降不低于22 为宜 2 3 地层压力 MPa 无效井次占施工井次的百分比 53 3 35 44 52 压裂液根据马西油田油层埋藏深 地温高的特点 重复压裂选用了 高温压裂液 其性能为热稳定性 150 下恒温100min粘度仍可保持100mPa s左右 滤失系数 0 38 10 3m min1 2 可延迟交联 泵送时磨阻 现场实测 直径88 9mm油管内 注入速度3m3 min时 在清水磨阻的50 左右 高温下破胶水化彻底 残渣浓度为0 84 3 5 之间 某油田压裂改造技术优化研究与应用 压裂规模马西油田井距500m 油水井进行压裂后 裂缝半长大于130m 马西油田油层连续性较好 水驱程度达87 以上 波及系数0 708 需要重复压裂的部分井含水达40 以上 最高已达90 为防止重复压裂造成水窜 选择施工规模不大于首次压裂规模 加砂量控制在首次加砂量的50 90 支撑剂油层闭合压力为30 40MPa 在这一闭合压力下 高强度陶粒在35MPa闭合压力下 5kg m3的浓度 导流能力大于80um2 cm 强度较高 选用高强度陶粒作为支撑剂 某油田压裂改造技术优化研究与应用 注液方式压裂施工从油管及油管与套管环形空间同时注液的方法 即油套混进方式 压裂方式采用什么样的压裂方式取决于油井的实际生产情况 因此油井重复压裂之前 应尽量通过地层测试等手段 针对性选择压裂方式 某油田压裂改造技术优化研究与应用 1 合压压裂层段较短 油层少且较集中的油井 可采用合压方式 即可达到压裂增产的目的 如 港深5 5 2井 该井压裂层段为3813m 3842m 总长只有29m 射开油层厚度为21 6m 采用合压方式 压前6 0mm油嘴生产 日产油12 07t 压后4 0mm油嘴生产 日产油34 41t 效果明显 2 投球分选压该方式主要适用在经地层测试 在已射开的油层中存在未动层或微产层 且压裂层段长 由于某种原因不宜下封隔器的油井 实施效果统计49口井103井次的压裂改造效果 有效率为84 6 平均单井日增油20 28t 平均有效期17个月 累计增油62 63 104t 通过投球等选择性压裂 使老层产能得到提高 非主力层得到挖潜 提高了油井产液量 控制了含水比 某油田压裂改造技术优化研究与应用 如港深5 3井 该井补孔压裂后 产油量增加20多倍 含水却下降20个百分点 分析认为 压裂前油井存在严重的层间矛盾 有能量较高的未动层 通过投球选择性压裂 压开未动层 降低了层间矛盾 原产液含水较高的油层则相对转为非主力产液层 达到了提高单井产量 控制含水的目的 压裂施工 马西深层重复压裂效果统计 一 前言二 某油田低渗储层特点三 压裂改造技术优化研究与应用四 认识及结论 认识与结论 1 在某低渗透中高含水油田实施的整体压裂改造和重复压裂工艺是可行的 加快了断块的开发速度 控制了含水的上升 2 整体压裂改造中