低渗透油藏整体压裂改造技术-开题报告汇总

1、专题编号:合同编号：性质代码：专业代码中国石油化工股份有限公司2001年提高采收率先导试验项目开题报告项目名称课题名称低渗透油藏整体压裂改造技术专题名称负责单位位：中原油田分公司专题负责人人：刘一江职称：局总工程师研究开发年限：2001年1月至2005年12月2001年8月6日编制编制须知一、向总部申请承担科学研究开发项目、课题和专题时，应先向科技开发部申报本开题报告。二、申报开题者均须同时附送相应资料：1 .新技术探索及小试专题须附查新报告、文献调查总结及探索试验情况介绍。2 .中试及工业试验专题均须按研究开发项目管理办法的规定报相应材料。三、科技开发部根据收到的开题报告及其相应附件进行审议

2、，经审议选定的专题可签订科学技术研究开发项目委托开发合同。四、本开题报告版本自2001年2月起启用。五、几点注意事项：1 .专题名称不得超过20个汉字（一格一字）。2 .专题负责人应是高级工程师（及相当专业技术职务）以上的专业技术职务人员。3 .开题报告经申请单位科技处初审，单位科技负责人审定同意，加盖申请单位（或其科技处）公章后，报科技开发部（一式四份）。4 .本报告纸张规格为A4。3）合注、合采井多，层间矛盾大，分层治理难度大4）历史上欠账多受对外合作的影响，濮城油田三年没有进行过重大开发调整，加之井况不断恶化，油田自然递减由“九五”初期上升到“九五”末的26.20%。对于卫22块油藏一、

3、国内外现状、发展趋势及开题意义1、国内外现状及发展趋势水力压裂技术研究由单井压裂进展为低渗透率油藏整体压裂，是水力压裂近期技术的重大发展。单井压裂技术作为强化采油措施，提出研究的主要目标是增加单井产量；而低渗透率油藏整体压裂技术研究不仅限于提高采油速度范围，它将进一步研究如何与开发并网优化组合以实现提高采收率，以及满足低渗油藏最大限度的获得经济开发的效果。整体压裂技术的基本特点是以油藏作为一个工作单元，进行开发并网与水力裂缝的优化组合设计，并预测其一、二次采油期产量、扫油效率、以及采出程度等动态变化结果；并使用近期发展的水力裂缝诊断与评估方法，检验实际的水力裂缝偏离优化设计所预测的程度，与压后

4、实际效果偏离优化设计预测的程度，使优化设计转化为优化施工，并为进一步改进设计方案与认识地层系性质提供有关资料。这样，就有可能形成：1）抽稀开发井网密度，这也就大幅度降低低渗透率油藏开发井的钻井数量,减少开发投入；非常显然，以口井的压裂成本将远远小于钻井成本。2）在一定程度上成为低渗透率油藏提高采收率的一种方法。低渗透率油藏整体压裂技术是建立在压裂技术与油藏工程的相互交叉研究基础上的边缘技术，也是压裂总体水平有了明显提高的标志。使用整体压裂技术，研究当油藏存在井网与水力裂缝系统及其不同组合时，对低渗透率油藏开发过程的产量与采收率的基本作用：1）只有当水力裂缝的特性与方位适应与低渗透率藏油藏性质与

5、开发并网系统时，才能在油田开发系统中取得较长期的增产与提高采收率；2）应用整体压裂技术，能以水力裂缝来合理抽稀并网密度，实现少投入、多产出，使不具备经济开发的低渗透率边际油藏获得工业应用。中原油田自1985年开始，在油田开发的高速上产阶段，就研究和应用了水力压裂工艺技术，并且成为油田开发与上产的主导措施之一，逐步形成了一套适应于中原油田地质开发特征的改造低渗油（气）层的压裂工艺技术。中原油田已投入开发地质储量3.84亿吨，采出程度为22%二、三类储层储量合计为1.8亿吨，其中空气渗透率小于55父1。9吊的低渗油藏地质储量有1.27亿吨，占投入地质储量的33.1%;另外，从两个剖面上看，目前产出

6、厚度仅占射孔厚度的58.4%,吸水厚度占射孔厚度的48.9%。中原油田在开发过程中，经过反复的井网层系细分和注采调整，大部分油层已进入高含水开发期，综合含水已达到85%目前开发对象正向二、三类储层转移，必须采用先进适用的压裂工艺技术，以便适应油田开发新形势的需要，来保证措施的经济效果。2、开题意义中原油田具有油藏埋藏深、断块小、渗透率低等特点，尤其对于濮城油田，是一个埋藏深、含油层系多、油藏类型多、非均质严重的断块油田。1980年投入开发，是一亿吨级整装大油田，构造相对简单。截止到2000年底，上报探明含油面积89.4km2,探明石油地质储量为15526X104t,动用含油面积71.9km2,

7、石油地质储量为13593X104to2000年7月，综合含水91.17%,采出程度28.22%,标定采收率34.98%,可采储量4755X104t,剩余可采储量983.77X104t。目前濮城油田开发面临的主要问题是：1）井况的恶化和复杂，使很多的配套治理和挖潜工作难以实现目前濮城油田事故井726口，占总井数的45.7%,造成水驱控制储量损失1458X104t,水驱动用储量损失1195X104to2）层间挖潜难度大，工艺不配套层间挖潜的卡堵、化堵措施无论是工作量还是增产效果仍没取得大的突破，实现老井稳产的难度也越来越大。针对以上问题，对低渗透率油藏进行整体压裂改造，通过压前地层评估，充分应用地

8、质、油藏描述、测井等资料，取得能覆盖油藏整体的输入数据，考虑注采井网以及水力裂缝系统的优化组合，使用水力裂缝与油藏模拟确定优化组合结果，取得最优化设计方案，使整体压裂优化设计覆盖油藏整体，通过水力裂缝诊断与压后评估技术，最大限度地准确取得在油层中实际形成的水力裂缝几何形状、尺寸、特性与方向等资料，检验优化设计实施的结果，使用现场水力裂缝实时模拟分析技术将优化设计转化为优化施工，达到最佳的经济效果。二、研究开发和创新内容、技术路线、技术指标及技术关键根据中原濮城油田及卫22块重点区块地质概况和开发特点，本项目下设几个专题：（1）地应力场及天然裂缝发育研究（2）深井整体压裂优化设计软件的引进与开发

9、（3）深井高压分层压裂管柱研究（4）耐高温粉砂液支撑剂的研究（5）大排量高砂比压裂施工工艺研究（6）不关井速返排液工艺研究（7）压裂裂缝监测技术。研究目标区块为濮城油田沙二上2+3油藏，含油面积14.18Km2,石油地质储量2776.14X104t,目前剩余储量130.66X104t。专题一：地应力场及天然裂缝发育研究一、主要研究内容1 、地应力场分布规律研究2、天然裂缝发育研究3、地层纵向应力剖面研究二、创新内容1 、地应力场分布规律研究2、地层纵向应力剖面研究三、技术路线6四、技术关键1 、油藏数值模拟技术2、地层纵向应力剖面的建立专题二深井整体压裂优化设计软件的引进与开发一、研究内容1、

10、适合于濮城油田深层整体压裂优化设计软件的引进2、压裂数据采集和模块整理(1) 三维裂缝模块(2) 压裂液滤失模块(3) 支撑剂运移模块(4) 井眼及裂缝温度计算模块(5) 裂缝导流能力模块(6) 油藏模拟及压后产能预测模块3 、压裂液和支撑剂数据库的建立4 、裂缝实施监测模块。二、创新内容1、压裂液和支撑剂数据库的建立2、裂缝实时监测模块建立选择适合该地层的压裂优化设计软件三、技术路线模块整理22块地质概况分析建立压裂液、撑剂数据库支7建立裂缝实时监测模块压裂液、支撑剂资料收集四、技术关键1、适合于深层整体压裂优化设计软件2、模块整理3、数据库的建立专题三深井高压分层压裂管柱的研究一、研究内容

11、1 、根据地层不同区块的破裂压力选择封隔器2、优选适合低深地层的耐高压封隔器3、选择最佳的管窜结合方式二、创新内容耐高压封隔器三、技术路线1 、不同区块地层地质资料录取2、历年来压裂数据（破裂压力、停泵压力等）的录取3、优选适合低渗地层的耐高压封隔器；4、选择最佳的管窜结合方式四、技术关键低渗透地层耐高压封隔器的优选。专题四耐高温粉砂液、支撑剂的优选一、研究内容（二）、耐高温粉砂液的优选：1、不同种类压裂液的初评价；2、增稠剂的优选;3、交联剂的优化；4、助排剂的优化；5、洗井方式的确定；6、预前置液的应用；7、压裂的润湿性的研究；8、压裂液的综合性能评价；9、适用于濮城油田的压裂液体系研究（

12、二）、支撑剂的优选：1 、不同粒径的支撑剂破碎率研究；2、不同粒径下的导流能力研究；3、单颗粒强度的筛选评价；4、支撑剂加工工艺的优化。、创新内容1、压裂液润湿性研究2、单颗粒支撑剂强度的筛选评价;三、技术路线1、耐高温粉砂液2、支撑剂的优选不同粒径的支撑剂破碎率研究不同粒径下的导流能力研究9单颗粒强度的筛选评价支撑剂加工工艺的优化四、技术指标1、压裂预前置液表面张力020mN/m界面张力00.1mN/m,岩心伤害率05%2、压裂液在160c条件下、剪切速率170S1、剪切2小时粘度100mPas；压裂液抗盐10万mg/L;压裂液残渣0300mg/L;岩心伤害率010%。3、支撑剂80MPa下

13、破碎率07%;导流能力40仙m2-cm。五、技术关键改善压裂液润湿性专题五大排量高砂比压裂施工工艺研究一、研究内容1 、分析整体区块井网布局对压裂施工规模的影响；2、不同排量、砂比情况下对裂缝几何尺寸的影响；3、不同排量、砂比情况下对施工的影响；4、优化压裂施工参数，确定大排量、高砂比压裂施工工艺；5、整体压裂优化方案的研究；6、经济评价技术研究。二、创新内容整体区块井网布局对压裂施工规模的影响三、技术路线四、技术指标排量3.5m3/min,平均砂比30%。10专题六不关井速返排液工艺研究一、研究内容1、不同破胶剂对快速返排的影响；2、复合破胶工艺技术的研究；3、压裂过程中液体温度在井筒中的变

14、化情况;4、压裂过程中液体温度在裂缝中的变化情况;5、返排最佳时机的确定；6、现场施工工艺研究。二、创新内容1、压裂过程中液体温度在井筒中的变化情况；2、压裂过程中液体温度在裂缝中的变化情况；三、技术路线复合破胶工艺技术的研究压裂过程中液体温度在裂缝中的变化情况压裂过程中液体温度在裂缝中的变化情况现场施工工艺研究四、技术指标1、破胶化水液粘度04mPas；2、破胶化水时间01.5h0五、技术关键返排最佳时机的确定。专题七压裂裂缝监测技术一、研究内容1、裂缝测试手段分析与优选;11返排最佳时机的确定2、裂缝方位预测；3、裂缝方位的拟合；4、监测结果对比二、创新内容裂缝方位拟合。三、技术指标测试符

15、合率达到80%四、技术路线1、收集裂缝监测资料，分析测试结果；2、分析对比各种测试技术的测试原理；3、现场裂缝监测；4、分析压裂区块的裂缝大体走向，预测压裂方位，为压裂设计提供依据。五、技术关键分析压裂区块的裂缝大体走向，预测压裂方位。12三、查新说明，国内外文献和专利检索、分析报告书摘要（另附国内外文献和专利检索、分析报告书及本专题已申请和授权的专利清单）13四、市场和需求，技术经济分析及经济效益、社会效益预测通过该项目的展开，为濮城油田的整体开发提供合理依据，提出整体压裂改造的技术方案，具有重要的经济效益和社会效益，并在中原油田同类油田推广应用，预计投入产出比1:2.2。14五、开题条件（

16、包括技术准备、人员情况*、现有仪器设备及实验室条件）（一）、技术准备我们是从事压裂工艺技术研究室是专业化的科研攻关队伍，近10年来，先后取得15项局级以上科研成果，其中国家科技进步奖1项，省部级3项；另外已同过总公司鉴定的有2项（待评奖），其中“深层特低渗压裂工艺优化技术”为“国际先进水平”；“系列消防垢工艺技术”为“国内先进水平”。曾研究出HT-21高温低伤害压裂液，羟丙基月瓜胶与有机硼交联冻胶压裂液，HSMP-1型及STB型高强度支撑剂等为代表的当时处于国内领先水平的一批科研成果，为我国油层改造工艺技术的发展做出了应有的贡献。现有压裂设计软件FracPraSTIMX等；多年来，通过多项科研

17、成果的研究，科研仪器、设备系列配套，人员素质科研能力不断提高，已成为中原油田科技攻关的主力军。目前，对该专题的研究已调研、收集、整理了一批有关的技术资料，掌握了国内外现有技术状况与研究发展动态。在压裂优化设计的研究与应用方面已进行了多年的探索与应用；在裂缝强制闭合技术方面一在现场进行了应用，现在需要进一步完善；在压裂液研究方面，已进行了高温低伤害压裂液的研究；在1996引进了AEO-4A裂缝检测仪进行过多口井的现场裂缝检测试验。该项目现根据研究内容、技术路线、技术指标等要求，制定了相应的研究试验方案，做好了正式立项后开展全面研究的一切技术准备。（二）、人员情况1、中原油田分公司项目领导组组长：

18、刘一江副组长：王法轩15成员：李宗田吴信荣刘长松李明志李凤霞赵宇新苗宏王安培李兴应张玉坚2、专题负责人：李明志3、主要研究人员名单序号姓名职务技术职称主要科研成果1刘一江分公司副经理高级工程师多次获总公司科技进步奖2王法轩分公司副总师教授级局，多次获总公司科技进步奖3李宗田采油院院长高级工程师多次获总公司科技进步奖4吴信荣采油院副院长高级工程师多次获总公司科技进步奖5刘长松科长工程师多次获总公司科技进步奖6李明志室主任高级工程师多次获总公司科技进步奖7李凤霞工程师多次获局级科技进步奖8苗宏工程师多次获局级科技进步奖9赵宇新工程师多次获局级科技进步奖10王安培高级工程师多次获局级科技进步奖11李

19、兴应高级工程师多次获局级科技进步奖12张玉坚工程师多次获局级科技进步奖三、仪器设备为开展该专题研究，拥有的相应的主要进口和国产仪器设备28种31台套（详见下表），有水电配备齐全、通风排气设备良好的实验室二十余间，可系统有效的开展该专题的室内研究试验工作。16序号名称数量备注序号名称数量备注1Fann-50旋转粘度“1台美国产16AEO-4E裂缝监测仪1台国产2Fann-35旋转粘度计2台美国产17分光光度计2台国产3RV-20旋转粘度计1台德国产18MYL压力机1台国产4RV-2旋转粘度计1台德国产1944C2-A单颗粒强度仪1台国产5剪切历史模拟器1套美国产20标准分样筛1套国产6大管道流变

20、仪1套美国产21WGE-III密度计1台国产7渗透率测定仪1套美国产22Emm-7实体显微镜1台国产8动态岩芯伤害仪1套美国产23万分之一天平2台国产9恢复渗透率测定仪1套国产24千分之一天平3台国产10高温高压滤失仪2套美国产25干燥、恒温加热设备1批国产11MTE导流仪1套美国产26泡沫压裂液试验评价装置1套美国产12岩芯加工机1台美国产27K12界面张力仪1台德国产13表面润湿仪1台美国产28RS150流变仪1台德国产14超低界面张力仪1台国产15高压反应釜1台国产合计：28种31台套17六、计划进度和考核目标（按年度写出各年度安排，跨年度的内容分年度填写；负责单位应包括协作单位。）年份

21、序号工作内容试验规模及应达到的指标起止时间（月一月）试验地点验收方式*负责单位及负责人备注20011地应力场及天馆缝发K究地应力场分布规律研究。1-12采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩2整体压裂设计软件弓进与开发压裂数据集M模块整理。1-12采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩3深井高压分层压裂管柱研究据不同区块的破裂压力选择封隔器19采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩4耐高温粉砂液支撑齐胧选1、优选压裂液，进行压裂夜地初评价。2、优选支撑剂：不同粒泾的破5W研究、导流能力研究。1-10米油工程技术研究院采油二厂、采油三厂

22、审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩5月jE量、高砂比压裂位L上M究1、分析整体区块井网布局对压裂施工规模的影响；2、不向排量、砂比情况下对裂缝几何尺寸的影响分析；1-12采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩6不关井速训液工艺研究破胶剂的筛选与破胶剂的现场施工nw究，册次，破胶外液粘度w4mPas；硼交化ZW间W1.5h112采油工程设研究院、采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩7压裂裂缝监测技术优选裂缝监测手段，现场进行裂缝监测的次，符合率达90%1-12采油工程设研究院、采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩8现场实施优化

23、设计与施工5井次，工2成功率90%112采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩18200211、天然裂缝发育研究2、深井高压分层压裂管柱研究3、压裂液的优选4、他工艺碇完5、裂缝监测技研究1、研究濮城油田、卫2如火区块天然裂缝发育情况；2、增榔RJ、交联通助排剂的优选；在160c条件下、剪切速1700、剪切2、时粘度K00mPa；&排量、砂比对施X的影:向。4破胶工艺技术研究1-12米油工程技术研究院采油二厂、采油三厂审查中原油田分公司采油工程事业部，王法轩200321、地应力场册£2、软件的开发3、井速返排泣L艺研究1、地层纵向应力剖面研究；2、软件模块整理；&支撑剂强度的优选；4整体压裂优化方案的脸及现