低渗透低砂泥岩薄互层油藏分段压裂水平井技术研究

低渗透低砂泥岩薄互层油藏分段压裂水平井技术研究

在中国未利用石油地质储量的情况下，低渗储量占60%以上。这是中国石油工业稳定发展的重要潜力，也是未来石油工业可持续发展的方向。由于低渗油藏渗流半径小,经济极限井距小,单井产量低,采用直井井网经济效益差。各种水平井开发配套技术便应运而生,已成为低渗透油田有效的开采技术。本文以特低渗透低丰度油藏樊147块为例,利用数值模拟技术,在直井井网优化设计的基础上,采用分段压裂水平井代替直井,确定了直井与水平井井网的合理配置关系,研究了水平井压裂裂缝条数、水平井的优化参数,采用连续油管喷砂射孔结合分段压裂技术实现了水平井分段压裂,体现了水平井分段压裂技术在有效开发薄互层低丰度特低渗透油藏中的作用与效果。1储层及油层厚度沙四上为滨浅湖相沉积,储层以席状砂、坝砂为主。地层厚度变化不大,反映古地形平缓。测井上,自然电位曲线呈较低的负异常,视电阻率曲线呈中–高阻的梳状尖齿,幅度变化较大。樊147块油藏埋深平均2700m,属中深埋深,储层岩性为细粒岩屑长石砂岩为主,部分含碳酸盐、泥质,颜色多为棕褐色,岩性致密。矿物成分主要为石英和长石,其中石英含量最高,平均为48%,长石含量平均为35%,岩屑含量为17%,磨圆较差、呈次棱状,接触关系为点–线接触,胶结类型为孔隙式胶结。粒度中值最大为0.121mm,最小为0.109mm,平均0.115mm,分选系数1.4,分选中等。孔隙度为13.3%,有效渗透率在0.6∼2.4mD,平均1.5mD,为低孔特低渗透储层。油层厚度薄,呈砂泥岩薄互层状,如表1所示。纵向上在50m含油井段内有9个含油小层,平均单层厚度仅2.4m,单井油层厚度6.8m。油层下部有水层,水层与油层之间隔层厚5∼10m。利用Petrel软件建立了三维地质模型(图1),包括构造模型、属性模型,在对储量拟合和试采井生产历史拟合的基础上,利用ECLIPIC软件进行了数值模拟和优化。2井网布置方案在油藏开发过程中,开发井网部署和井距的确定是油藏开发成功的关键,也是影响油藏最终采收率和开发效益的关键因素之一。根据樊147块油藏发育特点,由于油层薄,全部利用直井开发效益差,因此采用水平井–直井联合的井网形式,如图2所示,分段压裂水平井相当于几口直井并联。针对樊147地质特点,利用数值模拟技术,共设计了五点矩形、反九点、菱形五点、菱形(水平井注水)、排状注水以及相应注采反转井网形式,不同井网形式井距分别为300×150、400×200、500×250时,共30种不同布井形式进行对比分析。综合分析,得出结论是400×200(井距×排距)反九点井网为最优开发井网。该井网采出程度较高、注水波及面积较广、有利于后期开发调整。平面位置优化:该块开发方案设计井网以反五点法直井注采井网为基础,演化为平直结合的反五点法井网,方案设计注采井距300m,樊147—平2井代替了原井网中的3口直井,根据注采井网要求,樊147—平2井设计水平段长680m。垂向位置优化:本区纵向上发育12、13、14小层,13层为该区主力小层,因此,樊147—平2井水平段设计目的层为13小层。设计A靶点垂深2753.0m,B靶点垂深2698.5m。设计A靶点距离油层顶1.0m,距离油层底3.0m,B靶点距离油层顶0.5m,距离油层底0.5m(图3)。3压裂水平井压裂特性研究水平井压裂一口压裂水平井相当于多口直井,水平井多段压裂形成多裂缝系统。3.1裂缝离散化机制如果水平井走向沿着最小主应力方向,分段压裂后产生多条垂直于水平井行的无限导流裂缝,其物理模型见图4。根据叠加原理,裂缝单元j中心处的壁面压力为本单元压力与全部其他单元的压力干扰之和,即考虑裂缝表皮效应,裂缝单元j的缝内压力为由于无限导流裂缝内部压力处处相等,均为井筒压力因此,获得NF个压力方程再加上流量约束将每条裂缝划分成n段,则共有NF=n×nf个裂缝单元,裂缝离散化机制见图5。假设各裂缝单元的流率是均匀的,单元i的中心为(xDi,yDi),单元半长为LfDi,流率为˜qDi,则单元i对单元j中心产生的压力干扰为3.2采后裂缝流率分布考虑无限大储层中水平井存在3条正交短裂缝情况,流体只通过裂缝产出。取裂缝间距为200m,裂缝半长为18m、CD=10、Sf=0.5,在定产量生产条件下,生产时的裂缝流率分布见图6。单裂缝的流率分布表现出两端高中间低的特征,由于裂缝间距大,裂缝间干扰较小,3条裂缝的流率相差不大。4分段压裂试验射孔段的确定:樊147块泄油半径110m,结合油层分布和固井质量,确定相邻射孔段间距不小于220m。樊147块樊147—平2井水平段长度680m,经过优化射孔方案:上部2909∼3000m,由于与下部水层隔层小,只射孔不压裂;中部:3249.5∼3248.5m和底部3532.5∼3531.5m采用喷砂射孔,孔数均为6孔。连续油管喷砂射孔累计用20/40目陶粒砂10800kg,累计用喷砂液435m3。两段压裂累计加砂126.5t,压裂液量486m3。薄互层低丰度特低渗透油藏分段压裂后取得了显著的效果。压裂井稳定日产油是相邻直井稳定日产油的2∼4倍。由于水平井的供油面积是直井的6倍,所以水平井采油速度低,比直井递减慢见图7。樊147块薄互层特低渗透油藏水平井分段压裂技术的成功应用为同类油藏进行了有益的探索。5水平井分段压裂+薄互层油藏地层的早长井3倍(1)直井与水平井联合注采井网最优的井网方式是反九点注水。(2)直井压裂在薄互层特低渗透油藏中的效果有限,而水平井分段压裂可以沟通薄互层特低渗透油藏多个油层,水平井分段压裂后的产能是直井产能的3倍,且产能递减速度明显低于直井。(3)由于一口分段压裂水平井