提高超深裂缝性储层改造体积技术研究及应用

超深储层天然裂缝对改造井产量影响大,但其发育形态复杂,动用天然裂缝提高改造体积,对改造技术要求高。结合储层天然裂缝发育特征,基于单弱面理论及摩尔应力圆强度准则分析,证明改造水力裂缝影响范围内的天然裂缝开启是动态变化的过程,提高人工裂缝缝内净压力有利于提高开启天然裂缝的比例。在超高闭合应力作用下,剪切滑移天然裂缝、酸液未处理或酸液处理的张性激活天然裂缝,可作为油气流动通道,流体通过能力有限。获得高强度支撑的张性开启天然裂缝具有较高导流能力,可与人工裂缝共同构成油气渗流主通道,是构成储层内部高效缝网的主框架、提高裂缝储层改造体积的关键。通过论证改造过程提高井底净压力对张性开启天然裂缝的作用,研究酸压及加砂复合改造技术、缝内暂堵措施、加重压裂技术及小粒径与组合粒径支撑剂相结合的技术措施,综合形成提高裂缝性储层有效改造体积技术,取得较好应用效果。研究对超深高应力裂缝性储层提高有效改造体积具有借鉴意义。

基于钻录测数据驱动的储层可压性无监督聚类模型及其压裂布缝优化

储层可压性评价是提高非常规油气压裂均衡改造效果的先决条件之一。目前储层可压性评价主要依赖测井数据理论解释岩石力学参数,应用效果不均衡。本文利用钻头破岩数据直接反映岩石力学参数的特点,以钻录井和测井数据驱动聚类储层可压性,建立了基于SOM无监督聚类算法的储层可压性聚类模型,手肘法确定最优聚类数,形成了压裂布缝位置参数优化方法。针对塔里木盆地巨厚储层典型直井,开展了三簇射孔布缝位置优选设计。结果表明,钻井钻时、dc指数、钻压、扭矩和测井地层电阻率、声波时差和中子等参数与储层可压性显著相关,可作为特征参数;所建立的模型可有效区分储层可压性沿井筒轴向的差异性,优选同类别储层可压性井段布置裂缝,有望提高均衡压裂改造效果。

新型酸液体系抑制沉淀机理及性能研究

砂岩储层进行基质酸化作业是油气井稳产、增产,注水井增注的重要措施。但是在高温、低渗、敏感性等复杂砂岩油气藏的酸化过程中,常会形成金属氟化物、氟硅酸盐、氟铝酸盐、氢氧化物等沉淀物,甚至会形成二次、三次沉淀,降低油气藏增产后的产能。为此,通过室内实验研究,研制出能螯合金属离子的新型酸液体系,该体系利用有机磷酸及有机含氟酸液多级电离缓慢释放H^+,降低溶液中HF分子的浓度,保持较低pH环境,同时具有良好的吸附作用,抑制沉淀产生。经过性能评价测试实验,研究表明,该新型酸液体系对氟化物沉淀的平均抑制能力为71.81%,对氟硅/铝酸盐的平均抑制率为70.51%,对金属氢氧化物沉淀的平均抑制率为78.59%,抑制沉淀的效果突出,比常规土酸体系好。

东河1油田注水井压裂增注技术研究

东河油田是国内罕见的超深油田,油藏埋深在5 800m以上。东河1油田CⅢ油组低渗井段存在较严重的欠注问题,酸化等常规措施效果较差,由于其特殊的地质条件,采取水力压裂储层改造技术实现欠注井增注存在多方面限制。在分析东河油田储层特征的基础上,通过数值模拟优化了东河油田注水井压裂参数,针对性地优化筛选了压裂液体系和压裂施工工艺。

地质工程一体化支撑下的裂缝性致密砂岩气藏压后评估及产能预测方法研究

针对压后评估的两项核心技术——施工压力分析和数值模拟技术,对压裂效果进行工艺性和增产性评价。施工净压力拟合可以获得压后裂缝长度、宽度、导流能力等参数,并通过三维软件模拟进一步刻画压后三维裂缝形态;而数值模拟生产历史拟合可获得有效裂缝长度、导流能力等参数,科学合理地评价压裂施工质量,准确可靠地分析压裂有效性或失效原因,对压裂效果进行工艺性评价。通过压后生产动态分析可对压后效果进行增产性评价。针对裂缝性致密砂岩流体存在于基质(提供主要的储集空间)和裂缝(提供流体的主要渗流通道)两个相互联系的系统中,依托地质工程一体化的综合研究,利用先进的成像测井裂缝描述技术,提出了天然裂缝系统裂缝孔隙度、裂缝渗透率和形状因子的计算方法,并综合基质、天然裂缝、人工裂缝、流体/岩石特性及生产历史建立了双重介质模型,通过合理地调整模型中的一些不确定参数,达到模拟与真实生产情况的统一,从而进一步评价压裂效果。该方法既是一套实用的压裂评价方法,也是一套压后产能预测和压裂方案优化方法,可为探区、新井或新层的压裂方案设计和实施提供了有力支撑。

地质工程一体化在应力敏感型致密储层产能预测中的应用——以库车西部某区块为例

应用岩石力学相关的理论及先进的技术方法,针对库车西部致密储层开发生产过程中观察到的应力敏感性现象进行分析和模拟,指出其实质是渗流场、地应力场、裂缝状态在生产时的复杂变化以及相互影响。为分析三者之间的相互作用及其对产能的影响,基于地质工程一体化的理念,对气藏系统、力学系统、裂缝系统进行多学科数据耦合的数值模拟。以1号区块某气井为例,首先从多个学科对现有资料进行分析,分别建立了可靠的三维气藏模型、三维岩石力学模型以及三维离散裂缝网络;再通过物理和数值实验确定模型间的耦合参数,即应力—渗透率关系和应力—裂缝开度关系;最后通过耦合数值模拟,研究了设计开发方案下的地应力、地层压力、渗流随空间和时间的变化,并与未考虑应力敏感性的模拟结果进行了对比。结果表明,应力敏感储层的渗透率和裂缝导流能力随着开发过程有着非常明显的降低;应力敏感性对产能的影响近似满足初期较大、中期有所减小、长期又变大的规律;当应力敏感性存在时,稳产时间和总产出率均大幅下降。研究还表明,过高的生产压差可能导致渗透率下降过快,造成永久性的损伤,反而成为提产的不利因素,因此合理选取生产压差非常重要。

超低界面张力纳米乳液处理含油作业废物的研究

作业区含油作业废物无害化处理多采用高温热解和化学萃取等集中建站方法,处理设备庞大,能耗高,废物收集环境风险高,纳米乳液在常温下可将油相从含油废物中快速脱附,为作业现场含油废物的随产生随处理提供了良好的工艺基础。室内研究选用不同配比下的表面活性剂、助表面活性剂和水的混合物,与正辛烷按(1∶9)^(5∶5)比例混合,在10~100 Hz频率超声波震荡后得到Winsor IV型单相纳米乳液NR-A。使用激光粒度仪测得纳米乳液NR-A粒径D90为11 nm,吊环法测得油水界面张力仅为1.35 m N/m,体系Zeta电位大于-50 m V,为热力学稳定的分散体系。在含油废物中加入纳米乳液NA-R后,快速传质作用和超低界面张力可将含油废物的油相在低能耗状态下从固相上剥离脱附。室内评价表明,纳米乳液NA-R与页岩气含油钻屑混合后,在0.5%加量下常温搅拌20 min,油相脱附率达到95.7%,脱附后油相可回用作配浆基油,实现了含油废物的安全高效资源化治理。

新型低氯根螯合酸液体系研究及性能评价

目前库车山前储层酸化大多数是以土酸为主的酸液体系,该类酸液体系存在反应速度快,二次伤害严重,酸化后残酸中Cl-质量浓度高,对钢材设备腐蚀严重,尤其容易造成超级13Cr局部腐蚀而导致高压气井出现井筒完整性失效等问题。为确保储层增产改造的有效性,减少残酸中Cl-对完井管柱造成的腐蚀伤害,降低高压气井出现井筒完整性失效的几率,需要研发新的低Cl-质量浓度、低伤害、高溶蚀率的酸液体系。研究并提出了一种复合磷酸盐与酯、醚复配的螯合酸液体系,该酸液体系基本配方为:5%甲酸+8%大分子酸+2%氢氟酸(配方中的百分数为质量分数),使用高温高压腐蚀仪研究该酸液体系对13Cr腐蚀性能的影响,同时结合岩粉溶蚀试验与岩心酸化流动仪考察该酸液体系性能,试验结果表明该酸液体系对13Cr腐蚀速率低,同时具有高效、缓速、缓蚀等特点。研究的酸液体系对于高温、酸性气藏储层进行酸化改造具有很强的参考价值。

高温高压裂缝性储层分层加砂压裂技术及应用

DB气田属于典型的超深高温高压巨厚裂缝性低渗气藏,改造难度大。分层压裂改造是开发该类储层,提高气田整体开发效果的有效手段。文章结合DB气田储层特征,开展了地应力剖面结合储层裂缝特征的分层技术研究,优化分层改造管柱结构配置及相关配套技术研究等。通过研究,形成适宜的分层压裂工艺技术,并在X102井首次应用,施工排量3.7～4.5m3/min,最大施工泵压102MPa,共注入地层液量1211m3,加砂76.9m3,最高砂浓度369kg/m3。通过压后效果评估表明,压裂形成了长的人工支撑裂缝,沟通天然裂缝系统;分层效果明显,储层得到有效动用,增产效果显著。该工艺成功应用,解决了DB气田分层压裂技术瓶颈,为气田高效开发提供有力的技术支撑,对库车山前同类区块也具有重要推广和借鉴意义。

塔里木油田钻完井液环保处理技术研究

文章分别对水基磺化钻完井液和高密度柴油基钻完井液的环保处理技术进行了研究评价,对高温氧化、化学絮凝+机械脱水、生物修复等三类环保处理技术及工艺进行的研究表明,对水基磺化钻完井液产生的作业废物,3种方法中高温氧化处理技术处理效果稳定,COD去除率最高;化学絮凝+机械脱水工艺对COD去除效果不理想;生物处理工艺处理效果不能达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的二级标准,不适合于塔里木油田气候环境。对于油基钻完井液产生的作业废物,基于萃取脱附的LRET脱附技术处理后固相含油量小于1%,回收油全部回用作为配置油基钻井液的基油,处理效果稳定,处理后含油钻屑的含油量小于1%,达到DB 23/T 1413—2010《油田含油污泥综合利用污染控制标准》要求。

化学暂堵酸化技术在TZ16-10水平井的应用及效果分析

以往塔里木油田水平井酸化皆是按笼统酸化工艺技术进行的,而笼统酸化施工中酸液遵循阻力最小原则,酸液大量渗入孔渗相对好的层段,只有少量进入渗透率较低的层段,形成指进,不能有效清除中低渗透层伤害,反而进一步加大了层间渗透率差异。鉴于此,开展了化学暂堵转向酸化技术研究。对其工艺原理、化学暂堵剂的优选,以及在TZ16-10水平井现场应用等方面进行分析总结,为化学暂堵酸化技术在水平井中的下一步应用提供了技术支撑。

解除重晶石深度污染技术

塔里木盆地库车山前克深气田地层压力系数高,钻揭目的层时钻井液采用了大量的重晶石加重,因储层裂缝发育,重晶石固相侵入裂缝系统,堵塞渗流通道,结果导致气井产量偏低或没有产出。针对重晶石堵塞,运用螯合理论,通过室内实验和现场返排液离子分析表明,重晶石解堵剂能够溶解裂缝内的重晶石固相。该技术首次在X井试验,作业后气井日产气量由0.9×10~4m^3增加到5.2×10~4m^3,增产5.7倍,恢复了深度伤害气井的产能。该技术已推广应用在Y气田,增产效果显著,日产气量由26.2×10~4m^3提高到75.2×10~4m^3,增产近3倍。

凝析油气井小型解堵措施浅析

凝析油气藏在钻完井、修井过程中,很容易受到伤害,受伤害的储层用常规的酸化压裂改造效果常常不理想。介绍了凝析油气井可能受到储层伤害,以及伤害后小型解堵措施的实施、效果,并从效果分析中求证两口井的真正伤害原因,为类似的储层伤害解堵措施提供一些参考。

迪北致密气藏清洁压裂液可行性评价

迪北致密气藏具有低孔、低渗、深层高温等特征,使用与储层物理化学性质不匹配的液体体系会造成储层伤害。综合运用X射线衍射全岩矿物分析、岩心薄片观察等方法,分析储层潜在伤害因素,并评价清洁压裂液的携砂性、破胶液残渣含量、配伍性、岩心伤害率。研究认为:迪北致密储层毛发状伊利石含量高,在压裂液作用下容易脱落并堵塞孔隙结构;原生微孔、微喉道壁被细而分散的表面积较大的灰泥、黏土矿物和微细粒长英质等充填;清洁压裂液具有良好的携砂性、配伍性和低伤害等优点,且破胶后无固相残留。研究成果为迪北致密气藏的储层改造提供重要技术参考。