长庆油田超低渗储层压裂改造技术研究

长庆油田超低渗储层压裂改造技术研究

作为中国石油可持续发展的战略替代品，鄂尔多斯盆地是一个典型的低渗和特低渗油区。2006年，长清油田累积储油储量15.583.08吨，低渗和特低渗油气储量90%以上。姬塬油田长4+5油层和西峰油田的长8油层是长庆具有代表性超低渗储层,也是长庆油田的重点产建区块,针对储层低渗、低压、低产的开发难点,提出了“多裂缝压裂工艺”,并在现场应用中取得了良好的效果。一、低渗透和储存层的开发困难和新方法1.储层物性分析(1)岩性细,物性差,储层渗流阻力大。姬塬油田长4+5油层厚度10～30m,平均油层中部深度2340m,储层岩性为粉细～细粒长石砂岩,石英含量27.19%,长石含量为41.88%。根据大量的物性分析结果表明,长4+5储层渗透率为0.66×10-3μm2,属于超低渗油层。西峰油田长8油层厚度在5.0～25.0m之间,油层埋深2100m左右。储层岩性主要为黑色、灰黑色细-中粒岩屑长石砂岩。颗粒分选中等,粒径一般0.1～0.5mm,最大0.8mm。长81平均孔隙度为10.9%,平均渗透率0.95×10-3μm2;长82层平均孔隙度为11.8%,平均渗透率0.54×10-3μm2。(2)非均质性强,单井控制泄流面积小。陆相沉积决定了沉积微相变化大,沉积后成岩作用改造强烈,使得储层在宏观、微观上均表现出强烈的非均质性。2.单井油藏流体渗流特征(1)非达西渗流特征明显,高效驱替压力系统难以建立。流体在特低渗多孔介质中流动时,由于低渗透砂岩储集层的孔隙结构(喉道细小)和表面物理性质极为复杂,导致固体内表面附近流体性质的改变,流体的渗流特征不再符合Darcy定律,存在较高启动压力梯度,油藏流体渗流过程变成非达西渗流。(2)单井产量低,稳产效果差。渗透率对油井产量影响明显,单井稳定产量小于2t。投产初期产量递减快,产量平均月下降10%左右;中后期含水上升快,采液、采油指数下降快,油井稳产难度大。3.压裂改造目针对储层物性差、平面非均质性强的特点,通过压裂改造,形成主裂缝与次生裂缝相结合的裂缝系统,降低渗流阻力以及突破非均质性的屏蔽影响,扩大油井的泄流面积,从而达到提高产量的目的。二、多段地质条件分析1.油藏评价井正相关利用声发射凯塞尔效应实验对西峰油田董志区3口井进行了主应力大小的测定,结果见表1。2002年在开发骨架井上进行了6口井5700测井。2003年在油藏评价井井上进行了3口井5700测井。其中仅西103等6口井有正交偶极阵列声波X-MAC测井解释结果。解释结果见表2。正交偶极阵列声波测井(X-MAC)解释结果显示,部分井地层各向异性显示很弱甚至无各向异性显示,表明地层水平方向应力较为平衡,这与室内岩心分析所得的水平最大、最小主应力差距较小基本吻合。而水平地应力差值小则大大增加了产生多裂缝的概率。2.裂缝在延伸过程中产生扭曲西峰油田、姬塬油田全部采用定向井开发,当井筒与主应力方位相差较大时,裂缝在延伸过程中必然会产生扭曲。据2008年初,钻井组对120口井的统计结果,目的层的井斜方位在20°～25°。BWMcDaniel认为,井斜大于15°就会产生多裂缝等复杂情况。3.研究区采动裂缝大量,但缺乏高角度裂缝鄂尔多斯盆地整体构造平缓,一般认为不具备裂缝发育条件,然而大量岩心观察及测试、薄片分析、成像测井、试井以及生产资料证实,研究区不同程度地发育高角度裂缝。而天然裂缝的存在无疑促进、决定了多裂缝的形成。4.水下分流河道砂体鄂尔多斯盆地长4+5、长8储层形成于三角洲建设时期,砂体成因类型以水下分流河道为主,河道砂体相互切割叠置形成厚砂体,平面上河道频繁改道及拼接分叉,河道走向对裂缝走向具有引导作用,而且储层改造过程中的多段射孔,容易在压裂过程中形成多裂缝。三、多缝压裂法1.适用于3种外源树的水力压裂缝暂堵剂该项工艺依据桥堵原理,在压裂过程中加入暂堵剂,利用暂堵剂塑性和支撑剂刚性,通过水力压裂施工参数控制,实现水力压裂缝内桥堵,提高水力压裂裂缝的净压力,从而沟通天然微裂缝和形成新裂缝,扩大水力压裂泄流面积。研究开发的暂堵剂有3种型号:CQZ-1、CQZ-2、CQZ-3。针对不同的油井和地层,将这3种型号的暂堵剂按一定比例组合搭配使用。暂堵剂的性能、规格见表3。2.压裂过程裂缝压裂监测利用嵌入式人工裂缝实时监测技术对西205井区压裂井裂缝形态进行检测,裂缝监测结果证明,加入暂堵剂前后裂缝的延伸方位、高度及裂缝的形态都有明显的变化,多裂缝压裂工艺的应用和暂堵剂的加入,可以提高裂缝内净压力,实现形成多裂缝的技术要求。监测结果见表4。例如,庄55-24的监测结果表明,压裂过程中产生了三条裂缝。首先产生北东向主裂缝1,然后在该裂缝的东翼约30m处产生裂缝2,该裂缝近东西向,最后在裂缝西翼约20m处产生裂缝3,该裂缝为北西向。裂缝1总长183.5m,裂缝2总长73.5m,裂缝3总长45.5m。裂缝总体影响高度为17.1m,裂缝产状为垂直。原始微震点见图1、图2。四、试验井与邻井生产结果对比情况2006年在西峰油田实验13口井,对比邻井一年内的产量,提高单井产能30%以上,取得了好的效果。试验井与邻井物性参数及生产结果对比见表5。2008年在姬塬油田实验6口井,试验井的投产三个月平均单井日产油是对比井的1.32倍,取得了较好的效果。初次暂堵转向压裂试验井与邻井物性参数及试排结果对比表,如表6、表7。五、优势地质条件(1)超低渗储层岩性细、物性差,非均质性强,并导致储层渗流过程中的非达西渗流特征,高效驱替压力系统难以建立,超低渗储层单井产量低、稳产效果差。(2)由于鄂尔多斯盆地整体构造平缓,通过对超低渗储层的地应力测试表明水平地应力差值小、各向异性弱,并且储层中天然微裂缝发育、整个砂体位不同走向的多期河道叠加,这些都为在压裂中实现多裂缝提供了有利的地质条件。(3)根据超低渗储层的