吉木萨尔页岩油井区CO_(2)前置压裂工艺参数优化及现场实践

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油具有原始渗透率极低,原油黏度高等特点,自然条件下无经济产能。通过现场实践,证明密切割+高强度体积压裂,是实现页岩油规模开发的最有效手段之一,但现阶段如何延缓油井递减率,提高单井采收率仍是亟待解决的问题。2019—2022年,在吉木萨尔页岩油区块,开展了CO_(2)前置压裂辅助提产技术研究和现场试验,系统地研究分析CO_(2)前置蓄能压裂和CO_(2)吞吐在吉木萨尔页岩油区块的应用效果。结果表明,超临界态CO_(2)具有混相增能、溶蚀改善储层条件、提高渗吸置换效率、提高缝网复杂程度等作用,并明确最优注入量、注入速度、注入方式等关键工艺参数,初步形成了一套页岩油藏CO_(2)前置压裂的工艺技术体系。根据生产数据预测,CO_(2)前置压裂工艺可将最终采收率提升20%左右,对实现页岩油效益开发,为其他类型页岩油藏提高开发效果提供参考。

吉木萨尔页岩油压裂开发压后闷井时间优化

压后闷井对提高页岩油储层的采收率及产量具有重要意义,闷井时间的确定尤为关键。目前,闷井时间的确定在国内外仍未形成系统、有效的方法。裂缝系统压力传递、产出液离子扩散、毛管力渗吸是解决上述难点的关键科学问题。以室内实验和现场分析为主,在明确吉木萨尔页岩油储层微观孔隙特征、润湿性、纹层、以及渗吸驱油潜力的基础上,分析了现有闷井时间确定方法及特点,形成了吉木萨尔页岩油储层闷井时间综合确定方法。研究得出:吉木萨尔页岩油储层具有较强的渗吸扩散能力,压后闷井对原油产出起到驱替作用。闷井时间由井口压降平衡时间、渗吸平衡时间、产出液矿化度平衡时间综合确定。吉木萨尔页岩油储层压后闷井需要考虑微裂缝充液和基质渗吸协同作用,以井口压降第二转折点为下限、矿化度演化稳定上升转折点为上限、结合渗吸平衡得到最优闷井时间。基于室内实验和现场数据对Q井压后闷井时间进行了优化,推荐Q井闷井时间为55 d左右。该研究为优化吉木萨尔页岩油压后闷井时间提供了重要依据。

基于核磁共振技术研究表面活性剂提高吉木萨尔页岩油渗吸效率

为评估表面活性剂提高吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油渗吸效率潜力,研究其微观动用特征,本文采用低场核磁共振成像系统研究了阴离子表面活性剂Surf-L在不同润湿性天然页岩油岩心渗吸效率和不同孔隙中含油饱和度随时间的变化。核磁共振T_(2)谱结果表明,质量分数为0.1%的阴离子表面活性剂Surf-L能有效提高吉木萨尔页岩油藏岩心的渗吸效率。对于中性润湿性的匀质粉砂岩岩心S52,胍胶溶液和含Surf-L的胍胶溶液主要动用大、中孔隙内原油。其中,渗吸效率贡献率最大的是大孔隙,其次是中孔隙。含Surf-L的胍胶溶液可以有效动用中、小孔隙内原油,最终渗吸效率比胍胶溶液提高6.95百分点。对于亲油的砂质云岩岩心S39,胍胶溶液主要动用大孔隙内原油,而含Surf-L的胍胶溶液能有效动用中、小孔隙内原油,最终渗吸效率比胍胶溶液提高18.89百分点。表面活性剂渗吸过程可分为前期、中期和后期3个阶段:渗吸初期,中孔隙的贡献率最大为61.7%;渗吸中后期,大孔隙的贡献率逐渐上升。同时,胍胶溶液渗吸平衡时间约为51 h,而含表面活性剂的胍胶溶液渗吸平衡时间约为100 h。无论是中性润湿岩心还是亲油性岩心,相对于胍胶溶液,含表面活性剂的胍胶溶液通过有效动用中、小孔隙内原油,可进一步提高页岩油藏渗吸效率。

新疆吉木萨尔页岩油藏注CO_(2)驱最小混相压力的确定

为了明确纳米级孔隙半径对最小混相压力的影响,针对新疆吉木萨尔页岩油藏注CO_(2)驱最小混相压力进行了研究。通过建立临界参数偏移模型,改进PR(Peng-Robinson)状态方程,建立吉木萨尔页岩油藏流体相态模型,考虑纳米约束研究流体相态特征并确定最小混相压力。结果表明,孔隙半径的变化对临界参数有显著影响,流体临界温度和临界压力均随孔喉半径的减小而降低。当孔隙半径小于100nm时,限域约束下的临界性质与常规临界性质有明显的偏移。随着孔隙半径的减小,流体P-T相图向右偏移,两相区面积减小,相图明显呈收缩状态,相态特征更近乎重质油特征。当孔隙半径小于50nm,相图的偏移趋势显著,临界点向右下方偏移度大。吉木萨尔页岩油藏注CO_(2)驱最小混相压力采用常规确定法与纳米孔约束的相态模拟法相结合,兼顾目标区纳米孔分布权重计算得到的最小混相压力为21.6MPa。研究页岩油藏中的流体相态,确定纳米孔隙约束下的最小混相压力,对同类油藏最小混相压力的确定具有指导意义,同时可为目标油藏注CO_(2)驱提高采收率开发方案的制定提供理论支持。

吉木萨尔页岩油水平井复合盐钻井液技术研究与应用

吉木萨尔页岩油区是2019年公司钻探的重点区域,施工井以水平井为主,该区域钻遇地层多,地质条件较复杂。近年来,随着水平段长度增加,对钻井液抑制性、封堵防塌性、井眼净化和润滑防卡能力提出了更高的要求。通过研究,合理应用复合盐钻井液技术后的单井指标多次刷新新疆油田吉木萨尔页岩油指标:J10057_H井,创新疆油田水基泥浆水平段最长、水平段周期最短等多项纪录;JHW152井,创吉木萨尔页岩油区三开水平井斜井段用时最短纪录。

基于停泵压降曲线的压裂窜扰效果定量评价--以吉木萨尔页岩油平台井为例

针对目前缺乏压裂窜扰效果定量评价方法的难题,创新提出一套基于停泵压降曲线的压裂窜扰效果诊断分析方法。结合井组拉链式压裂工艺,提出了4种典型窜扰模式下的停泵压降曲线,用以诊断压裂窜扰类型。选取吉木萨尔页岩油A平台6个典型压裂窜扰段开展实例应用,通过与微地震监测结果对比,验证了方法的有效性。在此基础上,利用压降试井解释方法对吉木萨尔“新井组内部压窜”和“新老井间压窜”两种典型的停泵压降曲线开展拟合分析,反演解释缝网参数。解释结果表明,新井组内部压窜使主次裂缝的改造效果均受到影响,具体影响效果因窜扰类型的不同而存在差异;新老井间压窜主要影响主裂缝的改造效果,导致缝网由“长宽”向“短窄”转变,有效体积降低28%,整体改造效果变差。

新疆油田吉木萨尔页岩油区块优快钻井技术

在新疆油田吉木萨尔页岩油的钻井施工中存在诸多难题。通过地层可钻性研究,制定出二开及三开井段"三个一趟钻"钻井技术目标,开展钻井工艺技术优化和钻井液体系性能优化研究,主要从钻头系列优选、钻具组合和提速工具优化、钻井液体系优化及钻井液性能维护措施等手段开展技术攻关,形成了一套吉木萨尔页岩油区块优快钻井技术方案。通过现场应用,效果显著。

CO_(2)与吉木萨尔储层岩石相互作用实验研究

CO_(2)前置蓄能压裂焖井期间,CO_(2)持续与储层岩石发生作用。为探索CO_(2)对吉木萨尔页岩作用效果及变化规律,明确提高采收率机理,分别对浸泡前后的吉木萨尔页岩进行渗透率测试实验、X射线衍射实验和扫描电镜实验,在分析渗透率宏观变化规律的基础上,对矿物组成、微观表面形态和孔喉结构变化规律进行解释。实验结果表明:使用CO_(2)水溶液对吉木萨尔页岩长期浸泡后,其渗透率增大,浸泡7天增大约65%,浸泡14天增大约1.4倍;CO_(2)水溶液对碳酸盐岩矿物有明显的溶蚀作用,在地层条件下使用CO_(2)水溶液对岩样碎块浸泡5天后,碳酸盐岩溶蚀率可达到45.2%;从微观表面溶蚀情况来看,经CO_(2)水溶液浸泡后,原有孔隙被溶蚀扩大或出现新的孔隙,从而提高了渗透率。现场试验结果表明,通过增加裂缝复杂度、增加焖井时间和使用“CO_(2)+水基压裂液”复合压裂的方法对增强碳酸盐岩矿物溶蚀及提高地层渗透率有显著影响。

偏心型核磁共振测井评价页岩油储层新方法

吉木萨尔页岩油勘探开发采用高矿化度钻井液,居中型核磁共振测井快速评价页岩油储层品质难度大。以国产偏心型核磁共振测井资料、毛细管压力实验和补偿中子测井为基础,采用核磁共振总孔隙度与补偿中子孔隙度比值、核磁共振有效孔隙度、核磁共振T2几何平均值等建立吉木萨尔页岩油储层精细分类标准。研究表明:优质储层核磁共振有效孔隙度大;T2几何平均值、核磁共振总孔隙度与补偿中子孔隙度比值相对较高。研究形成了利用偏心型核磁共振测井快速评价吉木萨尔页岩油储层品质的新方法,为页岩储层的勘探开发提供了技术支持,技术推广性较高。

混积页岩油甜点富集机理与含油性评价方法

构建准噶尔盆地吉木萨尔二叠系芦草沟组页岩油有效含油性及可动性分级评价标准,甄选出含油性好、可动油饱和度高的优质甜点是页岩油高效开发的关键。开展页岩油甜点富集机理、不同流体赋存状态与储层孔隙结构关系的分析研究。研究结果表明,吉木萨尔二叠系芦草沟组页岩油甜点具有混积型页岩油特征,甜点具有弱运移-滞留型的成藏模式;甜点的孔隙结构主要受粒级及成岩作用溶蚀强度的控制,甜点的含油性、可动性与储层孔隙结构相关,明确了页岩油不同流体赋存状态与分布特征;基于核磁共振实验的页岩油弛豫机理与弛豫模式奠定了吸附油、游离油孔隙度和含水性定量表征的物理基础,构建了核磁共振T2谱分簇计算页岩油不同赋存状态流体饱和度的定量表征技术。计算的可动油饱和度与水平井产能、稳定含水率具有较好的一致性,为页岩油水平井井位优选、试采方式、产能评价提供了依据。

非常规储层孔隙网络两相流动模拟研究

针对非常规储层多相渗流微观机理认识不清且室内实验开展困难的问题,基于星形截面流体微观赋存模型,结合高性能图论算法和开源可视化表征软件,在考虑活塞式驱替、卡断填充、协同式填充、带油膜充填等孔喉微观填充机理基础上,建立孔隙网络两相流动模拟方法;并运用该方法模拟了初次排驱和不同润湿性条件下的水驱油过程,实现了对孔隙网络内非润湿相连通关系的动态监测,表征了剩余油的三维空间展布,计算得到相对渗透率曲线和毛细管力曲线。通过对比计算获得的相对渗透率曲线与室内实验获得的相对渗透率曲线,验证了建立的孔隙网络两相流动模拟方法的有效性和准确性。运用建立的孔隙网络两相流动模拟方法对吉木萨尔页岩储层的复杂油水两相流动机理进行了探讨。结果表明:吉木萨尔页岩储层两相流区域狭窄,残余油饱和度高,水相存在“渗透率圈闭”现象。研究结果为非常规储层两相流动模拟提供了有效方法。