扶余油层注水开发过程中地应力场变化特征研究

1、扶余油层注水开发过程中地应力场变化特征研究一、前一、前 言言二、水力压裂测地应力和裂缝二、水力压裂测地应力和裂缝三、裂缝地应力测试三、裂缝地应力测试四、地应力变化特征四、地应力变化特征五、注水井裂缝与采油井的高含水五、注水井裂缝与采油井的高含水六、措施与建议六、措施与建议七、茂七、茂 401401 注水井储层裂缝测试成果对注采井网的评价注水井储层裂缝测试成果对注采井网的评价研究内容一、前 言 油田构造地应力分布 油藏内应力的作用12 大规模的地质构造运动之后，留下的只是纵横不同类型的断层，断层形成之后，地质构造运动方向性的挤压应力消失，又以断层为母体产生新的应力场，由于地质构造运动，把整体的岩

2、层剪断开不同类型的断层，正断层的剪切面一般在30度左右，在断层的斜面上，集中了垂向重力和断层滑移的反推力，这个力的方向就是断层面倾斜方向。油田地应力场就附近断层滑移造成的应力场，由于断层滑移造成水平地应力不同方向的应力差，水平最大主应力方向大多数与断层走向迹线垂直，在地应力差较大的地层，水力裂缝延伸方向与断层走向垂直。 在油藏内部还有一种孔隙压力支撑的力，为内应力，这种内应力的发展演化，贯穿着油藏的地质历史留下来的天然裂缝和各向异性渗透一样的演化痕迹，在以月份或小时为单位的不同时间坐标轴上， 油藏的内应力， 都在因采出或注入液体而发生着戏剧性的变化。这些人为产生的孔隙弹性应力的大小，有时基本改

3、变应力的方向，由一条水力裂缝变为多条水力裂缝，也能使水平裂缝变垂直裂缝。注水开发的老油田水淹水窜，使油层驱动变差，都与内应力变化有直接关系。 头台油田注水开发已十多年，内应力有多大的变化，注水井和老区压裂井裂缝有多大变化， 裂缝与含水的关系， 加密的优化井位，加密井的压裂规模等都是这次研究的内容，其目的使油田在稳产时间更长。二、水力压裂测地应力和裂缝 水力压裂瞬时停泵测地应力1水压致裂裂缝监测系统示意图地面套管微地震法测水力压裂裂缝地面套管微地震法测水力压裂裂缝2多条裂缝求多条裂缝求4545度夹角地应力度夹角地应力3 一条裂缝 瞬时停泵同步进行 二条裂缝或三条裂缝瞬时停泵同步进行 12如茂J6

4、1-92井茂J61-92井压裂施工曲线茂J61-92井裂缝测试成果图1.5方/分排量茂J61-92井裂缝测试成果图2.5方/分排量茂J61-92井裂缝测试成果图 压裂70分钟裂缝形态 三、注水过程测裂缝和地应力 当出第一条缝时记录井口压力+液柱压力 当出第二条缝时记录井口压力+液柱压力 压力/裂缝夹角X90度=水平最大主应力如茂9-15井茂9-15井储层裂缝分布图茂9-15井储层裂缝分布图茂9-15井注水压力试验曲线 茂J64-90井加密井裂缝和注水井裂缝的关系 茂111井 茂62-92井 茂J61-92井（压裂井） 茂J64-90井储层裂缝分布图 茂J64-90井储层裂缝分布图茂111井储层

5、裂缝分布图茂62-92井储层裂缝分布图 裂缝与高含水的采油井 加密井压裂规模突出两大问题源31-12井储层裂缝分布图源31-12井储层裂缝分布图源31-12井储层裂缝分布图源31-12井储层裂缝分布图源35-15井储层裂缝分布图源35-15井储层裂缝分布图源35-15井储层裂缝分布图源35-15井储层裂缝分布图四、地应力变化特征四、地应力变化特征 通过茂J61-92井，新井压裂，得出水平最大主应力与水平最小主应力差2MPa,如图。 长期注水使油层的内应力提高，造成水平应力差变得非常小。 茂 J61-92 井三向应力分布图如下表井井 号号压压力力/ /M MP Pa a注注入入量量方方/ /天天

6、裂裂缝缝数数/ /条条压压力力M MP Pa a注注入入量量方方/ /天天裂裂缝缝数数/ /条条H H- -h h/ /M MP Pa a茂60-8612.8317212.8410020.01茂58-9010.1520210.2310030.06茂J61-888.202038.7010030.5茂J59-9010.1140110.7210030.61茂J62-8811.1120111.1810030.07茂60-9011.0920111.1510030.015茂62-907.002017.0610030.06茂60-927.20110.9243.72茂64-905.812015.8810030

7、.07茂62-925.992036.0610030.07茂1116.382026.6510030.27茂J8-1512.4120112.4910030.08茂9-1511.7320111.8510030.12茂10-1311.7520312.0510040.3茂40111.7835411.951004源45-179.5010112.24032.7源39-158.7010110.054031.35源35-1510.3110112.04031.7源31-1215.510118.233.642.70源35-810.012112.13032.10源12-10810.310112.74042.40 老区

8、新井压裂取得地应力差和新区注水取得的地应力差，一般 2.71.7MPa 之间，老区个别水井还有较大的应力差，其它水井水平应力差非常小 0.60.01MPa。五、注水井裂缝与采油井的高含水五、注水井裂缝与采油井的高含水 任何注水开发的油田，注水井在储层附近都产生裂缝，这些裂缝有好的一面，因裂缝比基岩孔隙渗透高几百倍或上千倍，这些裂缝增加油藏的卸油能力，在水井会改善驱动效果和降低注水压力，但裂缝也有坏的一面，注水井注入的水，在油藏先通过裂缝在到基岩孔隙中心，然而裂缝方向与采油井直对的的井，就会出现水淹水窜现象，裂缝与采油井接近注水偏流使采油井出现含水。裂缝距采油井较远的井，又得不到驱动，出现供液不

9、足现象低产，所以躲开裂缝进行井网布局，是非常重要，也是提高采收率的主要工作。 在茂 11 区块，共测 11 口注水井，在水井的东西的采油井，几乎全部被水淹掉被迫关井，在其它方向只要注水裂缝与接近的采油井同样出现含水或高含水。 源 261 区块，共测 6 口井，在注水井北西向是油田构造运动时产生微裂缝主要方向，因此注水裂缝延伸，先开启的缝均是北西向。在水井北西向的采油井与裂缝进的均出现水淹水窜和含水，在其它方向与裂缝接近的采油井，也出现含水现象。六、措施与建议六、措施与建议 根据茂 J61-92 井，压裂井段 12511261 m，油层厚 10 m，压裂 180 方，压裂排量 2.5 方/分加砂

10、 30 方。压裂 30 分钟油层产生三条缝，缝长约 420米，压裂 55 分钟造缝 700 米，70 分钟造缝 800 米，并出现与其它井有沟通现象，加密井压裂规模有些偏大，如图 1-12。在茂 111 地区加密井压裂规模不宜太大，因加密井距注水井都比较近。 建议 10m 油层用液 70 方左右，排量 2.5 方/分、加砂 20 方，压裂液地面粘度 800010000SPa，3m 油层压裂液用量 50 方、加砂 12 方。在试验区加密井压裂因地层裂缝向上窜，可用茂 9-21 井的压力曲线进行分析如图 1-13，压裂在 16 分钟内施工结束，用液大约 40 方，裂缝向上窜不会太多，这样可造多条短

11、的缝。 加密井压裂规模的建议1茂J61-92井不同时间下的裂缝形态压裂施工曲线图看裂缝变化 头台油田，注水开发10多年，注采比大约4:1左右，油田注水在开发初期，注水压力在12MPa左右，现在注水压力上升到13-15MPa，造成注水井附近内应力上升，掩盖构造产生的应力值，使井孔周围水平应力差趋向于零，由于注水压力的增高,再加上井孔周围的岩石抗张强度，水侵之后强度的降低，在东西缝的基础上又增加两条缝，即北东38度和北西25度左右，这三条缝的夹角近似等分60度左右。但茂10-13井南出现天然裂缝，打调整井时要注意这条缝，我们把一区三口井裂缝成果图投影在构造井位图上，如图。 2一一区区躲躲开开注注水

12、水井井裂裂缝缝打打调调整整井井的的建建议议 调整井是老油田改善开发效果的主要手段，调整井打好后，能改变注水驱动效果，又能达到增油，为此调整的井位确定非常重要。即主要考虑南北地应力不均和断层的影响，同时更主要躲开注水井裂缝，布在两条缝中间为佳，如采油井距某一条缝近一些，注入储层的水就会偏流，井位定在两条缝中间，另外还要钻井中靶一定要准。缝两侧方向最好小于5m。试验的打加密井，要以三口水井为中心打加密井，井位图上用表示，并把井位设计绘在构造井位图上，本技术人员没有搞过井网布局，只根据裂缝分布提出的建议，仅供领导和专家参考！ 注：裂缝分布根据断层走向和注水量多少而变，不是一个定数。 对三区的建议对三

13、区的建议 油田三区经过领导精心规划打破常规进行大规模的打加密井和油水井组调整，取得较好的成就，使油田又换发青春，在油田南部，即茂111井区附近，上述工作还在继续，在目前本人还想不出新的政策，因为很完美。根据测裂缝及动态关系看，还有十几口井已被水淹，这些井高含水的主要原因是裂缝，这些井都可上措施，如茂63-87井认为含水是断层来水，可以堵水，这口井含水会下降，油还会上升。又如茂62-90井的裂缝，使茂63-89井、茂61-91井高含水及茂J63-96井含水上升，如这口井进行调剖，这三口井的含水都会下降，推荐的堵剂PDT-2型，其特点；即能堵又能被解堵，而且堵而不死，长效堵剂，堵后限压注水，今后油

14、田这工作很多，因加密井井距较近，早晚会出现高含水。 不管是堵水和调剖，除堵剂外，更主要是工艺，达到即堵水又不污染或少污染地层，才算是成功的堵水或调剖。3 老油田每年都要有一定费用进行堵水或调剖，达到油田稳产增油的主要措施。三区和二区如进行小型堵水或调剖，每口井费用一般1520万元作业（包括作业施工），如每年投10口井计算，投入费用150200万元，如20口井调剖后每天增40吨，每月1200吨一年增油14400吨，按每吨1500元计算，每年增加经济效益21603000万元，去掉成本和管理费纯效益1860万元。如按最低计算，每天增20吨、每年经济效益930万元，堵水调剖有效期12年。 调剖堵水工艺非常重要，让地层少污染，又能堵水又能增油