压裂防砂技术优化及下步公关方向

1、中石化胜利油田现河采油厂 2013年11月 发言人：张 伟 现 河 采 油 厂 目 录 一、草13沙四油藏概况 二、压裂防砂工艺技术优化及评价 三、存在问题和下步攻关方向 现 河 采 油 厂 草13断块构造上位于东营凹陷南斜坡、草桥纯化镇断鼻带东部。含油面积3.96km2 ,控制储量 778万吨，平均单控7.2万吨。 该块1986年6月注水开发近三十年来，因储层物性、原油粘度的差异性，水驱效果不理想；因 井网瘫痪、储量失控，区块处于低速低效开发，采油速度不到0.1%。本次方案拟重组井网，提高储 量动用程度，稠油开发的潜力较大。 乐安油田草乐安油田草1313块沙四段块沙四段叠合井网叠合井网部署图

2、部署图 1 1、油藏及开发概况、油藏及开发概况 现 河 采 油 厂 埋藏深埋藏深 纵向层系多而薄纵向层系多而薄 纵向非均值性强，渗透率低纵向非均值性强，渗透率低 泥质含量高泥质含量高 沙四储层平均中深1400m1400m（1350-1350- 14501450）。）。压力系数为1.01，油层温 度65，温度梯度则为3.4/100m。 30个含油小层, 隔层一般1-4m，平均有效厚度 17.8m,单层厚度单层厚度0.8-3m0.8-3m。 小层渗透率最低33.610-3um2,最高612.810- 3um2,平均24910-3um2，渗透率级差15.3，孔隙度 为21-26%，平均平均23.7%

3、23.7%。 沙四段二砂层组岩性以灰质岩类为主；三、四砂 层组以粉砂岩、粉细砂岩粉砂岩、粉细砂岩为主，粒度中值为 0.09mm；岩石为灰质泥质胶结，碳酸盐含量10%， 泥质含量11.5%11.5%。 2 2、储层特征及油藏改造难点、储层特征及油藏改造难点 草草13 层位层位 S432 储层特征：储层特征： 现 河 采 油 厂 敏感性强敏感性强 原油粘度高原油粘度高 平 均 地 面 原 油 密 度 0 . 9 0 - 0.97g/cm3，北部为高粘区，南部为 低粘区。纵向上自下而上粘度逐渐 变大。温度上升10度，粘度平均降 低一半。 较强的水敏性较强的水敏性 0 20 40 60 80 100

4、120 12 中等酸敏性中等酸敏性 中等速敏性，并有出砂现象中等速敏性，并有出砂现象 综上所述，草13块沙四段油藏为常温常压中孔中渗普通稠油油藏。由于 储层渗透率低、泥质含量高、敏感性性强，油藏开发难度大，对工艺要求高。 现 河 采 油 厂 井号防砂累液 t累油t 有效期 d 日液t/d日油t/d C621C621高压充填高压充填21976219762099209966666633.9 33.9 0.9 0.9 C13-51C13-51高压充填高压充填11111151511161161.5 1.5 1.0 1.0 C13-60C13-60高压充填高压充填80778077169169332332

5、24.3 24.3 0.4 0.4 C13-79C13-79高压充填高压充填5129512957557523023024.4 24.4 1.3 1.3 C13-113C13-113高压充填高压充填422422727240409.3 9.3 2.3 2.3 C13-114C13-114高压充填高压充填190319034004001651658.7 8.7 1.5 1.5 C13-115C13-115高压充填高压充填31013101147914799909903.0 3.0 1.3 1.3 C13-C13-斜斜127127高压充填高压充填42144214134413449499495.4 5.4

6、0.6 0.6 C13-C13-斜斜128128高压充填高压充填151715173303302742743.6 3.6 1.2 1.2 C13-131C13-131高压充填高压充填645464547417419739735.7 5.7 0.4 0.4 C13-404C13-404高压充填高压充填21468214681874187455655639.4 39.4 4.3 4.3 C13-412C13-412高压充填高压充填50815081212521258668664.2 4.2 1.6 1.6 C13-C13-斜斜413413高压充填高压充填65865887872172172.72.70.40

7、.4 C13-C13-斜斜414414高压充填高压充填53053033533561618.7 8.7 6.0 6.0 C13-454C13-454高压充填高压充填964596451859185940540524.3 24.3 4.2 4.2 C13-455C13-455高压充填高压充填218621864374377227224.0 4.0 0.3 0.3 1616口口12.712.71.91.9 草13沙四块早期生 产井全部防砂，直井定 向井防砂方式均为高压 充填，多数油井存在低 产低液情况。 分析原因认为，高压分析原因认为，高压 充填改造地层能力有限，充填改造地层能力有限， 需要对防砂方式重

8、新选需要对防砂方式重新选 择，防砂同时加强对地择，防砂同时加强对地 层改造。层改造。 2 2、前期工艺适应性及难点分析、前期工艺适应性及难点分析 1、高压充填防砂方式产能低 现 河 采 油 厂 注汽压力普遍偏高，有 1 口井因注汽压力高而停炉。本区块埋藏深、渗透率低是导致 注汽困难得主要因素，需要配合储层改造，才能改善注汽效率。 因此，结合储层高泥质、低渗透的特点，草13沙四方案提出以压裂防砂为技术突破，改善 注采剖面，低效水驱转热采的技术路线，达到充分提高储量动用程度和油藏采收率的目的。 注汽设备：亚临界锅炉，高真空隔热油管+热采封隔器 井号井号砂组砂组 注汽注汽 压力压力 配注配注 量量

9、周注周注 气量气量 注汽注汽 干度干度 渗透率渗透率孔隙度孔隙度 泥质含泥质含 量量垂直井身 MpaMpa(t)(t)(t)(t)(%)(%)1010-3 -3m m2 2% % %m 草草13-13-平平82 82 Es44Es4418.418.410001000100310037070未测未测未测未测11.1811.181196.61196.6 草草13-13-斜斜459 459 Es43Es434-6 4-6 18.8418.8412001200115011507070567.483567.48330.56730.56720.08520.0851275.351275.35 草草13-13

10、-平平9090Es43Es43121215001500150315037171238.163238.16327.82327.82314.714.71308.51308.5 草草13-13-斜斜413413Es43Es432-4 2-4 20.320.31500150075875870-3570-35476.414476.41429.49729.4976.8336.8331361.31361.3 草草1313沙四井注汽情况统计表沙四井注汽情况统计表 2、常规热采注汽压力高，注汽质量差 现 河 采 油 厂 目 录 一、草13沙四油藏概况 二、压裂防砂工艺技术优化及评价 三、存在问题和下步攻关方向

11、现 河 采 油 厂 结合前期工艺适应性评价分析及储层泥质含量高、渗透率低的特性，优选结合前期工艺适应性评价分析及储层泥质含量高、渗透率低的特性，优选压裂压裂 防砂工艺防砂工艺，实现，实现增产和防砂的双重增产和防砂的双重效果。效果。 1 1、工艺优选、工艺优选 （1）压后地层流体流动特征 径向流 双线流 （2）裂缝可以避免和缓解岩石的破坏 （3）裂缝可以降低流动冲刷携带砂粒的能力 （4）裂缝内充填的陶粒对地层砂粒有阻挡作用 双线流 生产压差降低 流动压力梯度降低 + 双性流 裂缝表面积 流速大幅度降低+ 增产及防砂机理：增产及防砂机理： 现 河 采 油 厂 2、裂缝参数优化-缝长 模拟井例：草1

12、3-斜818井 压裂模拟 软件：Meyer2010, 模拟输入:地应力梯度、岩石性质参数、渗透率和孔隙度、油藏压力、滤失系数、流体参数、井内管柱参数 井距设计井距设计300300米，从裂缝方向监测以及裂缝模拟设计以及排距行距的限制，同时依据数模，米，从裂缝方向监测以及裂缝模拟设计以及排距行距的限制，同时依据数模， 当裂缝半长大于当裂缝半长大于70m70m时，累产油量不再有明显增加，且单储净产油有所降低。加砂裂缝半缝长选时，累产油量不再有明显增加，且单储净产油有所降低。加砂裂缝半缝长选 择择7070米左右为宜。右图为实验井半缝长模拟结果，在米左右为宜。右图为实验井半缝长模拟结果，在55m-75m

13、55m-75m之间。之间。 13-13- 819819 13-13- X818X818 1.5 1.6 1.7 1.8 300 350 400 450 500 550 600 20406080100 累积产油量累积产油量(104t) 单储净产油单储净产油(t/t) 裂缝半长裂缝半长(m) 单储净产油 累积产油量 井号井号半缝长模拟结果（半缝长模拟结果（m m） 草草13-13-斜斜81881871.9571.95 草草13-81913-81970.5370.53 草草13-13-斜斜82182156.856.8 草草13-13-斜斜83183159.6659.66 草草13-13-斜斜8288

14、2832.132.1 草草13-82013-82072.1272.12 草草13-13-斜斜82782759.5459.54 草草13-13-斜斜83083070.03170.031 草草13-13-斜斜82982977.58977.589 草草13-13-斜斜82582556.57156.571 草草13-82313-82350.70750.707 草草13-82413-82463.85563.855 草草13-82213-82271.82471.824 草草13-72413-72459.9159.91 草草13-72013-72051.51451.514 平均值平均值61.6561.65

15、现 河 采 油 厂 2 2、裂缝参数优化、裂缝参数优化-缝长缝长 井号 统计 方位( 度) 进水裂 缝长度 (米) 西翼进 水裂缝 长度( 米) 东翼进 水裂缝 长度( 米) 进水裂 缝高度( 米) 倾角 (度) 倾向 主缝 走向 草13-斜 818 北东 76.3 117.361.855.538.75西北北东70 草13-斜818井近井裂隙分布图 裂缝长度58.6米 缝高38.7米 主缝北东70度 从监测情况分析，草从监测情况分析，草1313沙四段进水半缝长检测结果沙四段进水半缝长检测结果55.555.5127.6m127.6m，平均，平均87.4m87.4m，基基 本符合设计要求本符合设计

16、要求。 草草1313沙四段压裂井人工裂缝参数及进水裂缝尺度沙四段压裂井人工裂缝参数及进水裂缝尺度 井号井号 统计方位统计方位 进水裂缝长度进水裂缝长度 m m 西翼进水裂缝长度西翼进水裂缝长度 m m 东翼进水裂缝长度东翼进水裂缝长度 m m 进水裂缝高度进水裂缝高度 m m 倾角倾角 倾向倾向主缝走向主缝走向 草草13-13-斜斜818818北东北东76.376.3117.3117.361.861.855.555.538.738.75 5西北西北北东北东7070 草草13-81913-819北东北东70.770.71601608282787856560 0直立直立北东北东7070 草草13-

17、82013-820北东北东70.470.4171.07171.0796.0696.0675.0175.0125.0125.013 3西南西南北东北东4040 草草13-13-斜斜821821北东北东56.256.2194.7194.711311381.781.744449 9东南东南北东北东5555 草草13-13-斜斜828828北东北东66.566.5245.3245.3127.6127.6117.7117.729.329.33 3东南东南北东北东6060 草草13-13-斜斜831831北东北东43.643.616016081.2881.2878.7278.7217.317.38585西

18、北西北北东北东4545 现 河 采 油 厂 增加导流能力的大小与增产效果密切相关，通过优选的支撑剂和低伤害工作液体 系来提高裂缝的导流能力，综合考虑各方面的影响，确定本块进行改造时最优导流能 力为900-1400 md.m 3 3、裂缝参数优化、裂缝参数优化导流能力导流能力 草草13-81813-818井裂缝导流能力与产能比预测关系模拟结果井裂缝导流能力与产能比预测关系模拟结果 导流能力 产能比 现 河 采 油 厂 形成短宽裂缝、达到端部脱砂效果是压裂防砂的基础，施工前必须开展数 值模拟（Gohfer,StimPlan,FracPro PT，Meyer）。推荐采用Meyer2010软件进 行压

19、裂防砂施工设计。 ：以“水力 裂模型”为基础，并考虑了短 宽缝及端部脱砂的条件，满足 疏松砂岩油藏压裂防砂的需求 本区块压裂防砂施工参数模拟设计标准： 缝长50100m(本区块地层改造为主）；缝宽5-10mm；铺砂浓度5-10kg/m2；裂缝导流能力900mD.m； 施工排量3.54.5m3/min，最高砂比80%以上； 以小型压裂测试进行参数调整。 4 4、施工参数优化、施工参数优化 现 河 采 油 厂 模拟井例：草13-斜818井 压裂模拟 软件：Meyer2010, 模拟输入:地应力梯度、岩石性质参数、渗透率和孔隙度、油藏压力、滤失系数、流体参数、井内管柱参数 模拟结果 项 目 排量 m

20、3/mi n 加砂 量m3 缝长(m) 缝高 (m) 缝宽 (mm) 导流能 力md.m 平均铺 砂浓度 12.83050.0438.677.67.6954.29.59.5 23.03051.0338.97.2956.78.6 3 935.1 207.5 4 894.9 206.2 本区块渗透率低，以地层改造为主，兼防砂，优选原则：保证缝宽的基础上，选择缝长长，导流能力高的裂缝 现 河 采 油 厂 在室内开展5种压裂液优化评价实验：5 5、压裂材料优选、压裂材料优选压裂液压裂液 序序 号号 项目项目 胍胶胍胶 （0.6%0.6%） 1#1#清洁携砂液清洁携砂液 （0.6%0.6%） 2#2#清

21、洁携砂液清洁携砂液 （0.6%0.6%） 3#3#清洁携砂液清洁携砂液 （0.6%0.6%） 4#4#清洁携砂液清洁携砂液 （0.5%0.5%） 1 1外观外观淡黄色粉末淡黄色粉末白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末无色透明胶块无色透明胶块 溶解性溶解性 溶解快溶解快 均匀均匀 不能挑起不能挑起 溶解快溶解快 均匀均匀 能挑起能挑起 溶解较快溶解较快 均匀均匀 不能挑起不能挑起 溶解快溶解快 均匀均匀 不能挑起不能挑起 溶解快溶解快 均匀均匀 不能挑起不能挑起 2 2 耐温耐剪耐温耐剪 切性切性 mPamPas s 20209090606091.691.660.160.1（3030

22、）39.939.9（3030） 404073.573.5474775.475.457.157.133.133.1 606058.958.9424253.253.250.650.622.722.7 808041.641.619.419.432.332.340.640.615.015.0 3 3 耐剪切性耐剪切性 mPamPas s 63.00-71.6663.00-71.6629-1.1629-1.16 49.1249.12- -68.9168.91 58.8-68.358.8-68.324.0-25.724.0-25.7 4 4残渣含量残渣含量 % %0.630.630.640.640.580

23、.58 5 5沉降速度沉降速度 m/minm/min0.013240.013240.035470.035470.015130.015130.009680.00968 6 6动态悬砂性动态悬砂性 混砂均匀，沉降后混砂均匀，沉降后 可快速搅匀可快速搅匀 砂粒存在抱团现象砂粒存在抱团现象 ，但也能搅拌均匀，但也能搅拌均匀 砂粒存在抱团现象砂粒存在抱团现象 ，但也能搅拌均匀，但也能搅拌均匀 混砂较均匀，无明混砂较均匀，无明 显抱团现象，沉降显抱团现象，沉降 后可快速搅匀后可快速搅匀 7 7有机氯有机氯0 00 00 00 00 0 实验对比了5种携砂液性能，优选无残渣、动态悬砂性能较好3#清洁携砂液。

24、 现 河 采 油 厂 6 6、压裂材料优选、压裂材料优选支撑剂支撑剂 尺寸：根据D50 = (5-6) x 地层砂d50，d50=0.09mm， 支撑剂尺寸为0.425-0.85mm0.425-0.85mm。 “石英砂的强度较低，开始破碎的压力约为20MPa，破碎后将大大降低裂缝的导 流能力，加入受嵌入、微粒运移、堵塞、压裂液伤害（滤饼和残渣）及非达西 流动、时间等因素的影响，其导流能力可降低到原来的1/10或更低一些。” - -引自采油技术手册第九分册P493 井号 闭合压力 兆帕 草13-斜81815 草13-81923 草13-斜82123.2 草13-斜82720.2 草13-斜830

25、16.7 草13-斜83134.2 草13-斜82815.5 草13-82022.1 草13-斜82923 草13-斜82519 草13-斜82221 合计/平均22.2 根据小压测试结果，草13沙四区块平均闭合压力22.2MPa，且后 期考虑热采开发，为保障裂缝导流能力及避免热采溶蚀效应，采用 陶粒作为支撑剂 草13闭合压力统计表 现 河 采 油 厂 7 7、压裂防砂工具优化设计、压裂防砂工具优化设计 大规模施工需求 高 产 防 砂 7in井眼 外径为108mm 热采筛管 筛套环空为 25.5mm，保证充填层厚度 压裂防砂大规模施工，要求施工过程中，满足大规模施工需要，同时在防砂后，满足 高

26、产、挡砂的需要。 根据所选用的砾石尺寸0.425-0.85mm，建议区块采用热采绕丝筛管，筛缝0.3mm。 热采绕丝筛管 预留膨胀段预留膨胀段 热采绕丝热采绕丝 普通绕丝普通绕丝 现河现河工艺工艺 草草1313块压裂防砂施工情况统计表块压裂防砂施工情况统计表 井号井号 压裂井段压裂井段跨度跨度层数层数 储层储层 厚度厚度施工日期施工日期 最大最大 排量排量 破裂破裂 压力压力 延伸延伸 压力压力 半缝长半缝长 设计设计 砂量砂量 实际实际 砂量砂量 加砂加砂 强度强度 米米米米个个米米方方/ /分分兆帕兆帕MPaMPam m方方方方方方/ /米米 草13-斜8181373.3-1414.441

27、.1314.7201303143.6151661.830302 草13-8191314.6-1330.115.5610.620130527423178240403.8 草13-斜8211411.4-1456.044.6416.1201307013.823.21511343432.7 草13-斜8271359.0-1388.429.41021.6201307303.820.215.184.135351.6 草13-斜8301358.0-1394.936.9723.4201370314.216.714.5128.435351.5 草13-斜8311407.9-1423.615.7310.72013

28、0701334.215.481.327.525.52.4 草13-斜8281398.0-1450.852.81226.7201307144.115.515.7127.645190.7 草13-8201353.1-1390.837.7427.6201307184.122.11996.14531.71.1 草13-斜8291392.5-1430.838.3426201307124.1231777.64039.51.5 草13-斜8251340.1-1379.539.4719.6201308194.1191556.635351.8 草13-斜8221382.1-1430.348.2424.22013

29、07124.1211671.83533.51.4 草13-斜8241389.8-1420.130.3514.7201309074.2171563.930302.0 草13-8231318.3-1352.634.3514.5201309154.2151450.725251.7 草13-7241317.5-1359.542619.8201309234.221.3 15-1759.937331.7 草13-斜7201342.3-1381.138.8314.9201310043.920.41951.526261.7 合计合计/ /平均平均1515口口36.3 36.3 5.5 5.5 19.0 19.

30、0 4.0 4.0 20.4 20.4 16.0 16.0 80.4 80.4 35.2 35.2 32.1 32.1 1.8 1.8 截止目前，草13区块沙四段已实施压裂防砂改造15井次，平均单井加砂量32方。 8 8、矿场效果评价、矿场效果评价 现河现河工艺工艺 草13沙四共实施压裂防砂15口，全部冷采生产，平均单井初增5.45.4吨/天，相比充填防砂， 平均单井增幅达1.8倍，生产72天，累增油4237吨,取得了较好的投产效果。 注汽效果有待进一步评价。 草草1313块沙四段压裂防砂生产效果统计表块沙四段压裂防砂生产效果统计表 井号井号投产层位投产层位投产时间投产时间 初初 期期目目 前

31、前 （ 201301105 201301105 ） 累液累液 (10(104 4t)t) 日产液日产液 (t)(t) 日油日油 (t)(t) 含水含水 (%)(%) 动液面动液面 (m)(m) 日液日液 (t)(t) 日油日油 (t)(t) 含水含水 (%)(%) 动液面动液面 (m)(m) 生产生产 天数天数 （d d） 累油累油 (10(104 4t)t) CQC13-X81838-10-46-72013.3.1714 5.660.0 1071 5.11.5701279158 0.04410.1348 CQC13-81928-10+31-32013.5.2836 683.1 161 40.

32、70100134121 0.02230.4802 CQC13-X821310-11+48-92013.7.417.7 5.171.1 1124 9.63.8601268104 0.05020.1207 CQC13-X83146-82013.7.614.47.945576 14.47.9451196102 0.07290.1516 CQC13-X828311+43-92013.7.1810.26.536946 10.26.5361211900.03970.0896 CQC13-82039-11-43+(6-8)2013.7.2213.55.956571 13.55.956973860.03760

33、.0866 CQC13-X82741+（3-8)2013.8.37.54469682.41.6311278740.022 0.0436 CQC13-X830310+11+44+（6-8)2013.8.413.28.13865311.75.156910730.04810.0958 CQC13-X82939-11+43-82013.8.1313.82.87912407.51.8761240670.00700.0742 CQC13-X825311+4（3+4）+（6-9)2013.8.2414.46.75361812.66.1511247530.03250.0748 CQC13-X822 39-11

34、+4(1-4）+（6+9)2013.9.415.99.83892517.110.737911420.03620.0664 CQC13-X824310+11+43+4+6+72013.9.1095.143105463.1471281360.01210.0331 CQC13-823310-11+4(6-8）+92013.9.1812.30.29848827.60.299824280.00040.0442 CQC13-72428+3（2-7）+（9-10）2013.9.2635.44.28816435.44.288139160.00560.0494 CQC13-X72032+3+11+4（4+5）2

35、013.10.105.12.64911555.12.6491156280.00300.0197 小计小计1515口口15.515.55.45.465.465.414.614.64.14.172.172.172720.43370.4337 1.56471.5647 现河现河工艺工艺 目 录 一、草一、草1313沙四油藏概况沙四油藏概况 二、压裂防砂工艺技术优化及评价二、压裂防砂工艺技术优化及评价 三三、存在问题和、存在问题和下步攻关方向下步攻关方向 现河现河工艺工艺 存在问题存在问题 2 3 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 9 1 0 1 1 1 2

36、3 4 5 6 7 8 9 E s3 E s41 E s42 E s43 E s44 E k 井 号 自 然 电 位 小 层 序 号 砂 层 组 号 电 测 解 释 感 应 岩 性 描 述 沙 三 段 下 部 “ 纯 泥 岩 段 ” 标 准 层 灰 色 、 深 灰 色 泥 岩 、 油 页 岩 、 生 物 灰 岩 、 泥 灰 岩 等 。 为 “ 特 殊 岩 性 段 ” 标 准 层 。 灰 色 泥 岩 、 粉 细 砂 岩 呈 互 层 ， 下 部 偶 见 薄 层 棕 红 色 泥 岩 。 1 41 42 43 44 层薄、夹层多，储层非均质性强层薄、夹层多，储层非均质性强，渗透率及粘度变化大，渗透率及

37、粘度变化大； 2砂层组砂层组 3砂层组砂层组4砂层组砂层组 各小层纵向粘度分布图各小层纵向粘度分布图 本区沙四段纵向上划分为本区沙四段纵向上划分为4 4个砂层组，个砂层组，3535个小层。其中：个小层。其中： 1 1砂层组砂层组5 5个小层（大部分剥蚀掉），个小层（大部分剥蚀掉），2 2砂层组砂层组1010个小层，个小层， 3 3砂层组砂层组1111个小层，个小层，4 4砂层组砂层组9 9个小层。个小层。 2 2、3 3、4 4砂层组含油，共计砂层组含油，共计3030个小层。个小层。 方案拟划分两套层系井网开发。方案拟划分两套层系井网开发。 草13块沙四段分小层渗透率柱状图 现河现河工艺工艺 目前的工艺技术瓶径：目前的工艺技术瓶径： 草13-斜828井压裂模拟结果 草13-斜818井压裂模拟结果 统计统计1515口口压裂防砂井的压裂防砂井的油层数据油层数据发现，平均单井发现，平均单井油层跨度油层跨度35.135.1米米，最大跨度最大跨度达达65.765.7米米。 从压裂模拟情况看，笼统压裂防砂必然从压裂模拟情况看，笼统压裂防砂必然存在各层改造不均匀，甚至有小