低渗透薄互储层水平井分段可控穿层压裂工艺技术

1、低渗透薄互储层水平井分段可控穿层压裂工艺技术二一三年三月一、概述二、人工裂缝穿层压裂可行性研究三、可控穿层压裂优化设计方法四、现场试验及效果分析五、结论与建议主要内容一、概述 fdsfsfd储层探明储量约占dddd油田总探明储量的45%，由于丰度低、有效厚度低，直井开发效果差，产能低，处于“多井低效”开采状态油田开发现状: 在“十一五”分段压裂技术的基础上，改造的目标不仅要“多段”，而且要“多层”，实现水平井初期高产和长期稳产 “十一五”水平井分段压裂改造在提高单井产量方面得到了较好效果，但随着葡萄花油层开发的深入，薄互现象加剧，只压裂改造钻遇油层，井控储量损失严重时间丰度104t/km2有效

2、厚度m小层数量水平井钻遇率%2008年17.92.434782009年17.82.146 672010年17.21.35853 油田水平井开发区块分析 开展葡萄花多薄层水平井可控穿层压裂技术研究，确保低丰度葡萄花难采储量有效规模动用改造思路:葡萄花油层可控穿层压裂示意图 d井葡萄花油层钻遇轨迹图砂泥岩薄互层穿层理论模型全三维压裂模拟技术低渗透葡萄花油层水平井可控穿层压裂技术可控穿层压裂优化设计方法施工参数优化施工规模优化穿层控制措施穿层保障措施穿层压裂措施的的可行性研究二、人工裂缝穿层压裂可行性研究l纵向跨度普遍在1031m，整体厚度不大l储层发育为不同泥质含量的砂岩l油层与隔层地应力差一般0

3、.72.0MPal含油砂岩的单层厚度大部分在2m以内p葡萄花薄互层水力裂缝穿层可行性分析 l泥岩隔层的厚度不均（0.59.0m），可能存在一些较厚的泥岩隔层不能被水力裂缝穿透l砂岩至泥岩，自然伽马值增大，导致岩石泊松比、断裂韧性增大，杨氏模量降低，水力裂缝高度、宽度扩展将受到影响有利因素不利因素葡萄花储层物性分析 自然伽马-岩石力学关系曲线l 泥岩隔层的泊松比大、弹性模量小，水力裂缝高度、宽度扩展将受到影响，高断裂韧性也会限制裂缝高度的扩展 葡萄花薄互层水力裂缝穿层总体可行，但需研究薄互层人工裂缝穿层机理，确定裂缝穿层规律与界限p葡萄花薄互层人工裂缝穿层压裂规律分析 针对葡萄花油藏多薄层发育特

4、点，建立了砂泥岩薄互层穿层理论模型，为研究裂缝纵向延伸规律提供模拟平台l在储隔层剖面和施工参数不变情况下，随着隔层泥质含量增大，即隔层岩石应力、断裂韧性等增大，人工裂缝高度减小 葡萄花薄互层穿层模型（5个油层）不同隔层含泥量的裂缝横截面形态（下半部分） l在施工参数不变条件下，不同隔层厚度情况下的裂缝高度变化不大，但由于隔层厚度的增大，裂缝实际沟通油层的数量减少总储层厚度/m隔层厚度/m半缝高/m净压力/MPa沟通的油层数1326.54.7451736.55.0232146.85.243不同隔层厚度对压裂的影响 l在储隔层条件不变情况下，提高施工排量，裂缝高度、宽度增大明显，而增大加砂浓度、施

5、工规模，裂缝高度变化较小，缝宽增大明显不同施工排量情况下裂缝横截面示意图l在相同条件下，从隔层起裂的裂缝由于裂缝中心处在隔层，其地应力较大使得其张开宽度较小，缝宽比从油层起裂缩小约13.2%，而井底压力增大16.9MPa射孔压裂位置缝高/m缝宽（缝口处）/mm隔层起裂24.79.2油层起裂20.010.6 在不同的储隔层及施工参数条件下，人工裂缝纵向延伸状态不同，需要根据储层剖面、物性、水平井钻遇情况及施工能力等综合考虑，进行压裂优化设计，确保人工裂缝有效沟通多油层 隔层起裂和油层起裂的裂缝尺寸比较 p人工裂缝穿层压裂储层判断标准 在葡萄花砂泥薄互层裂缝穿层规律认识基础上，结合裂缝形态监测技术

6、，确定了人工裂缝穿层界限，为可控穿层压裂的有效实施提供了储层判断依据l 隔层GR值 120 APIl 隔层、储层GR差值 70 APIl 隔层厚度 4.5 ml隔层与油层应力差 5 MPal 整体厚度23ml 总层数9层穿层压裂储层判断标准： 统计近三年施工的100多口井，依据人工裂缝穿层界限，具有穿层条件的施工井占87%N254-342井监测缝高解释结果PI1 0.8mPI1 0.8mPI2 0.8mPI2 0.8mPI3 1.0mPI3 1.0mPI4 2.1mPI4 2.1mPI6 0.8mPI6 0.8m裂缝有效高度22.5m储层储层 厚度厚度 GR GR 裂裂缝剖面测试结果缝剖面测试

7、结果隔层GR180API，厚度5.4m，裂缝窄，长期生产能力差隔层GR120API，裂缝向下延伸4.5m隔层GR120API，厚度3.8m，裂缝有效支撑钻遇段：砂岩穿层压裂非钻遇段：泥岩穿层压裂穿层压裂 结合穿层压裂理论模型和人工裂缝全三维模拟技术，根据水平井钻遇情况及储层发育特点，形成了葡萄花储层水平井砂岩穿层压裂优化设计方法，并探索了泥岩穿层压裂优化设计方法穿层压裂优化示意图l提高施工排量、压裂液粘度l加大施工规模l提高平均砂比l前置液阶段砂段塞处理，提高缝内净压力l优化射孔方向、酸处理降低破裂压力l提高前置液比例，增大造缝能力l低砂比、长时间施工l加砂末端高砂比保缝口宽度l间断加砂砂岩泥

8、岩3 可控穿层压裂优化设计方法 前置液比例优化( 60% )，增大造缝能力 施工排量优化( 4.0m3/min )，增大水力裂缝穿透能力 增加施工排量，人工裂缝高度增大增加前置液比例，人工裂缝高度增大 d油田发育多个薄油层(P4-1、 P4-2、 P5-1、 P5-2 、 P6-1) ，但只钻遇一个油层，储层总体厚度14.6m，最大隔层厚度3.0m优化后支撑缝宽常规压裂支撑缝宽隔层支撑缝宽隔层支撑缝宽1.4 mm隔层支撑缝宽隔层支撑缝宽0.4 mmP6-1层支撑缝宽层支撑缝宽1.2 mm砂岩层无有效支撑缝砂岩层无有效支撑缝P4-1P4-2P5-1P5-2P6-1处理后压力上升处理后压力上升4.

9、7MPa，净压力上升，提高，净压力上升，提高了裂缝穿透能力了裂缝穿透能力 穿层控制措施优化，根据储层剖面特点，前置液阶段采取三段支撑剂段塞处理，增加净压力，以利于携砂液通过隔层 加砂规模优化( 由15m3提高到25m3 ) 采用3寸压裂管柱和降阻剂，降低压裂液沿程摩阻 增加压裂液粘度，提高携砂性能和裂缝宽度62mm管柱摩阻图版76mm管柱摩阻图版压裂液粘度与水力裂缝宽度模拟压裂液粘-时曲线 措施优化后，隔层处裂缝宽度增大2.5倍，铺砂剖面均匀，支撑裂缝沟通了5个薄层优化后铺砂剖面常规压裂铺砂剖面 dd钻遇段人工裂缝检测结果（侧视图）葡萄花储层整体得到改造P1P1层层:1.0m:1.0mP2P2

10、层层:0.5m:0.5mP3P3层层:2.0m:2.0mP4P4层层:1.5m:1.5m16.4m18mdfc井非钻遇段人工裂缝检测结果（垂直井筒走向侧视图）射孔段在泥岩层直井储层剖面裂缝沟通了4个薄油层测试结果表明，水平井段钻遇部位与非钻遇部位都达到了穿层目的，提高了薄油层储量动用程度四、现场试验效果及分析l高钻遇井：实施砂岩穿层压裂36口井，初期平均日产油6.5t，与以往同区块水平井对比，平均单井产量提高20%l低钻遇井：泥岩穿层压裂9口井，初期平均单井日产油5.2t，与同区块平井产量相当在储层条件逐渐降低情况下，穿层压裂试验井效果显著射开2044-2050m人工裂缝形态泥岩砂岩 南219

11、平292 Fracture Penetration (m) 40 80 120 160 122.63 min 1360 m TVD 1380 1400 1420 Stress (MPa) 22.0 26.0ShaleShale 0.000 0.800 1.600 2.400 3.200 4.000 4.800 5.600 6.400 7.200 8.000Proppant Coverage Kg/m24.6m1.4m1.1m2.9m dfc井水平段长461m，钻遇砂岩只有121m ，通过只压裂一层泥岩段沟通油层试验，获得压后初期日增油7.8t的良好改造效果为葡萄花储层低钻遇水平井提高单井产能，提供了有效的技术途径五、结论与建议l针对dcdc