安塞特低渗透油田重复压裂技术研究

安塞特低渗透油田重复压裂技术研究 安塞油田从 1983年发现塞 1井开始 ,到目前有油井 2600余口 ,年产油达 200万吨以上 ,单井日产油为 实现了特低渗透油田的效益开发 ,被总公司确定为“安塞模式”。 根据油田开发暴露出来的问题，开展了大量的室内与现场试验，深化地质认识，改进工艺技术，重复压裂技术取得了突破，成为安塞特低渗透油田提高单井产量的最主要手段。 安塞油田地质特征 影响产能提高的主要因素分析 重复压裂技术研究与实践 结论及认识 1、 油藏构造平缓 ， 敏感矿物含量高 安塞油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡 ， 平均倾角小于 5。 ， 为一平缓的西倾单斜 主力油层三叠系延长组属三角洲沉积体系 ， 埋深965结物含量 11% 主要为绿泥石 ， 其次为方解石和浊沸石 。 油藏地质特征 A 2平均 结 物 （% ）绿泥石 水云母 方解石 硅质 长石质 混层粘土 浊沸石 总量安塞油田长 6胶结物含量数据表 油藏地质特征 2、 孔隙结构复杂 ， 储层物性 差 孔隙类型：溶孔 粒间孔 微孔混合型 平均孔隙度 平均空气渗透率 10均有效渗透率 10始地层压力 压力系数 藏地质特征 3、天然微细裂缝发育，有明显的方向性。 A 区微裂缝方位所占比例（ 64块岩芯） 2% 24% 8% 26% 26% 14% B 区微裂缝方位所占比例（ 57块岩芯） 油藏地质特征 天然微细裂缝的发育，对油田开发起到双重作用。 增加了油层的吸水能力，弥补了渗透率的不足； 导致部分井单向突进，含水上升快，水驱效果差，给油田开发和后期储层改造带来了很大困难。 油藏地质特征 区块最小主应力梯度比较接近，平均为 m。 垂向水平最大水平最小 垂向水平最大水平最小 垂向水平最大水平最小区块 A 长 6 2 9 . 6 6 2 3 . 2 8 2 1 . 8 7 29 2 1 . 5 2 0 . 5 2 9 . 3 2 2 . 4 2 1 . 2 9区块 B 长 6 2 8 . 2 6 2 2 . 6 7 2 0 . 1 9 27 2 3 . 3 20 2 7 . 6 23 2 0 . 0 8区块 C 长 6 2 8 . 9 3 2 3 . 8 3 2 1 . 1 1 2 7 . 5 23 20 2 8 . 3 2 3 . 4 2 0 . 5 6区块 D 长 6 3 2 . 7 6 2 3 . 8 1 2 1 . 2 3 34 2 6 . 5 24 3 3 . 4 2 5 . 2 2 2 . 6 7区块 层位三 向 应 力 值凯塞效应法 差应变法 平均油藏地质特征 5 水力压裂形成垂直裂缝，延伸方向以 根据应力分析及井下电视照相、井温测井、微地震测井分析： 长 6油层水力压裂形成垂直裂缝 裂缝高度 8均缝长 伸方向以 均为 油藏地质特征 安塞油田地质特征 影响产能提高的主要因素分析 重复压裂技术研究与实践 结论及认识 影响产能提高的主要因素 1、井网适应性差 受裂缝或沉积微相的控制，平面上水驱方向具有明显的方向性，沿河道或裂缝发育方向上的油井易见到注入水，并很快水淹，而垂直于河道方向或裂缝侧向的油井难以见效。 20 21 22 22 22 23 23 23 23 23 23 24 24 24 24 24 24 24 25 25 25 25 26 026 26 26 26 26 26 27 27 27 27 27 27 28 028 28 28 28 28 28 28 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 30 30 30 30 30 30 30 30 30 31 031 31 31 31 31 31 31 31 31 32 932 32 32 32 33 133 233 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 34 134 34 34 34 34 34 34 34 34 35 935 35 35 35 35 35 35 35 35 35 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 1 037 37 37 37 37 37 37 37 37 37 1 0 38 338 38 38 38 38 1 039 39 39 39 39 39 39 39 39 1 040 40 40 40 40 40 40 41 841 41 41 41 41 41 41 41 41 42 742 42 42 42 42 42 42 42 0 1 643 043 43 43 43 43 43 43 43 43 43 44 844 44 44 44 1 045 45 45 45 46 46 46 46 1 547 48 48 51 国 1塞 201塞平 3塞平 5塞平 63塞 5- 1塞 5- 3塞 5- 422 26 26 30 31 32 32 32 32 32 34 38 38 40 40 42 42 45 46 49 新 34 区块裂缝分布图 10条裂缝上有注水井 26口，侧向油井 108口，平均单井产能仅 影响产能提高的主要因素 表现在动态上，主侧向油井产量和压力差异大，平面矛盾突出。 主向和侧向油井压力对比0246810121998年 1999年 2000年 2001年主向油井 侧向油井影响产能提高的主要因素 2、 投产改造程度相对较低 02468101214161820 40 60 80 100裂 缝 长 度 / 供 油 半 径 增产倍数 k = 0 . 3k = 0 . 5k = 0 . 7根据垂直裂缝增产曲线优化分析 ， 安塞油田最佳穿透比在 70% 左右 。 长 6层裂缝穿透比与增产倍数 影响产能提高的主要因素 安塞油田初期改造程度相对较低，未能充分发挥生产潜力。 加砂量： 18 排量： 比： 30平均缝长： 透比： 50% 影响产能提高的主要因素 区块 统计井数油层厚度投产压裂加砂量模拟裂缝半长 31 3B 29 8 6平均 60 4利用压裂软件模拟， 60口井平均裂缝半长 透比 54%。 影响产能提高的主要因素 3、 人工裂缝导流能力下降 （ 1）地层压力下降使地层渗透率发生不可逆转的下降 长 6油层为特低渗透油层，微裂缝发育，因此油层压力的变化将引起储层渗透率的变化。用王窑区岩样进行的应力敏感实验，在净有效覆压下，孔隙度损失为 如果恢复地层压力，那么孔隙度可恢复到原来的98%；而渗透率仅能恢复到后来的 50而且还具有渗透率越低，其孔渗损失越严重的特点。 影响产能提高的主要因素 净 有 效 覆 压 - - 覆 压 渗 透 率 交 汇 效 覆 压 ， M P 03 效 覆 压 - - 覆 压 渗 透 率 交 汇 效 覆 压 ， M P 03（ 2）地层压力下降导致渗流阻力增加 地层压力降到饱和压力以下，引起地层原油脱气，形成油、气、水三相渗流，油相渗透率下降；同时脱气使原油粘度增大，渗流阻力增加。 影响产能提高的主要因素 （ 3）随着流体采出，闭合压力增大，支撑剂破碎率增加 随开发时间延长 ， 地层流体不断被采出 ， 孔隙压力下降 ， 支撑剂承受的闭合压力增加 ， 支撑剂嵌入量 、 破碎率均呈增加趋势 ， 裂缝有效导流能力下降甚至闭合 ， 表现出地层深部堵塞的特征 。 影响产能提高的主要因素 支 撑 剂 破 碎 率 与 闭 合 应 力 关 系 曲 线0510152025303520 25 30 35 40 45 50 55 60闭 合 应 力 M P ) 砂 早期的压裂液如甲叉基龙胶 、 田箐 、 香豆液等 ， 残渣高 ，破胶不彻底致使压裂液残液滞留地层 ， 造成伤害 。 地层内由于外在与内在因素形成的无机垢 、 有机垢堵塞造成油层渗透率下降 。 （ 4）、地层堵塞加剧 影响产能提高的主要因素 安塞油田地质特征 影响产能提高的主要因素分析 重复压裂技术研究与实践 结论及认识 1、 压裂支裂缝产生研究 重复压裂能否产生新裂缝问题，是油藏重复改造的重要研究内容。应力场的变化在一定范围内有可能使重复压裂裂缝垂直于或不同于初次压裂裂缝的方位。应力场改变主要有两方面： （ 1）初次压裂的裂缝引起了近井地带孔隙压力的重新分布和支撑裂缝使地应力场改变。 （ 2）从初次压裂的裂缝中产出液体，在裂缝周围油藏中的压力梯度发生变化，也影响到应力场。 重复压裂技术研究与实践 美国 67口井的复压测试试验，复压缝偏移初次缝 30； E E 重复压裂技术研究与实践 实验表明，经过多次重复加压，可使岩样形成多条裂缝，且裂缝形态不同。 重复压裂技术研究与实践 实现压裂转向的工艺条件： 定向射孔 射孔方位平行于水平最小主应力方向 压裂液粘度 裂缝转向半径与压裂液视粘度成正比 堵老缝压新缝 旧缝张开后 ， 泵入足够强度的化学 /物理堵剂 ， 井底压力升高 ， 在一定的水平两向应力差条件下 ， 产生二次破裂 。 重复压裂技术研究与实践 根据安塞油田长 6油层水平应力差值小（ 1 3微裂缝较发育的特点，选取了缝内暂堵作为重复压裂技术。 施工时加砂疏通老裂缝后加入暂堵剂，使裂缝停止延伸，随着压力的上升，将会产生新的支裂缝和沟通部分天然微裂缝，使泄油面积大大增加；同时应用高砂比压裂技术，在缝内或缝口实现脱砂，提高裂缝导流能力。 模拟图 重复压裂技术研究与实践 从压裂施工曲线上分析，在加入蜡球暂堵前表现为正常的老裂缝开启过程，当加入蜡球后裂缝延伸压力有多次波动 。 表明有新裂缝产生或微裂缝沟通。 压力 ，间 堵压裂施工曲线 重复压裂技术研究与实践 压裂裂缝测试表明，采用暂堵压裂技术，形成的裂缝系统中产生了支裂缝，支裂缝的规模较小，与主裂缝垂直。 3#井： 压裂时首先出现一条东西向裂缝，方向北偏西112度，裂缝长度110米，随后出现一条较短的裂缝，长 30米，方向北东132度。 重复压裂技术研究与实践 潜入法地震测试结果： 侯 1031井主裂缝方位为北东向 38度，东翼长 东向约 130度有次裂缝产生，长度约为 30米。 监测过程回放 重复压裂技术研究与实践 2、暂堵剂优选 暂堵剂选用油溶性蜡球，并根据安塞油田原油特性及地层温度进行了改性处理。施工用量为每米油层 20井生产后，蜡球被原油逐渐溶解，从而使堵塞解除，不会对油层造成污染。 30内容 溶解时间（小时） 煤油 原油 含水原油 活性水 配方 A 3 8小时不溶 配方 B 7 7 23 8小时不溶 重复压裂技术研究与实践 3、 压裂液体系选择 针对安塞油田酸敏、弱水敏及强水锁效应，以储层敏感性研究为基础，经大量室内配伍性实验、配方筛选与评价，选用了羟丙基胍胶（ 基压裂液体系。 压裂液配方： 基 液： 联剂： 砂 +联比： 100： 12复压裂技术研究与实践 时间（m i n ） 开始 10 30 50 60 90 100粘度（m P a . s ）597 518 311 138 100 80 75 抗温 、 抗剪切性 （ 45 、 170 破胶性能 （ 45 ） A P S 加入量 破胶时间 破胶粘度 破胶时间 破胶粘度( 占原胶体积% ) s 7 2 8 2 4、 选井选层研究 选井选层是压裂成功的前提 ， 在此方面重点研究了区域井网适应性 、 地层天然微裂缝发育情况 、 油藏数模剩余油分布 、 地层压力恢复水平 、 地层物性条件等 ， 确定了二次压裂选井选层标准 。 （ 1） 有较好的水驱条件 ， 区域井网完善 ， 水驱双向或多向受效； 重复压裂技术研究与实践 （ 2） 充足的物质基础 ， 可采储量在 50%以上 （ 3） 适宜的压力保持水平 地层压力保持水平，是重复压裂增产的能量基础。复压实践表明，地层压力保持水平越高，措施后产量越高。安塞油田通过加强注水和注采调整，地层压力普遍上升，是近年来重复压裂效果趋好的直接原因。根据大量复压井资料表明，地层压力保持在原始压力 80 100时，复压效果最好，而超过 100%时，重复压裂后含水大幅上升，效果变差。 重复压裂技术研究与实践 0 80 100 120 140 160压力保持水平 %当年日增油量 重复压裂技术研究与实践 （ 4） 油井含水在 30%以下 ， 注水见效周期较长或不见效油井 油井含水程度表征着注水开发油田的水驱特征 ， 在一定程度上反映了注入水推进速度 、 水驱前缘位置与平面注采关系 ， 是选择重复压裂时机的重要依据 。 数值模拟及矿场实践证实 ， 重复压裂效果随含水率的增加而变差 。 重复压裂技术研究与实践 含水 日增油量 重复压裂技术研究与实践 重复压裂技术研究与实践 蜡球暂堵重复压裂作为提高单井产量的主体技术， 为确保复压效果，将重复压裂分成成熟区、培养区、潜力区三类区域，采取强化注水，提前培养为充分提高油井产能 ,进行了压裂工艺参数优化与攻关试验，主要在加砂强度、蜡球加入时机与加入量、施工参数方面进行了试验， 保持了较高的增产水平。 5、重复压裂技术试验情况 重复压裂技术研究与实践 序号 井 号 措施前 措施后 加砂强度 m3/m 暂堵 剂量 kg/m 日增油 t/d 日产液 (日产油(t) 含水(%) 日产液(日产油(t) 含水(%) 1 0 3 均 10 均 重复压裂改造工艺技术 研究实践与完善 不同加砂强度措施效果对比表 序号 井 号 措施前 措施后 加砂强度 m3/m 暂堵剂量 kg/m 日增油t/d 日产液(日产油(t) 含水(%) 日产液(日产油(t) 含水(%) 1 比井 验井 段加入暂堵剂效果对比表 重复压裂技术研究与实践 重复压裂技术研究与实践 在单井试验和井组试验取得成功后，开始在安塞油田部分区块推广试验，采用整体连片复压技术，配合注水调整，增产效果十分明显。 200120%。 年度 施工井数 (口） 有效率 （ %） 有效平均日增油 （ t) 当年平均单井增油 （ t)