四川盆地深层含硫碳酸盐岩储层立体酸压核心理念与关键技术

四川盆地深层碳酸盐岩储层天然气勘探开发潜力巨大,且普遍含硫化氢,采用超长水平井开发方式能够在安全环保严格受控的基础上充分挖掘储层的生产潜力;但随着勘探开发层位转向深层、超深层,储层特征、井型、井筒条件发生改变,酸压改造技术也面临新的挑战。为此,在厘清深层含硫天然气碳酸盐储层酸压改造难点的基础上,丰富了立体酸压技术理念内涵,阐释了其核心理念和关键技术,并展望了发展方向。研究结果表明:①立体酸压技术包括3个新的内涵,分别为“布裂缝”“扩体积”“调导流”。②立体酸压核心理念和关键技术包括:基于储层精细刻画的长裸眼水平井智能布缝、动态布酸理念与调控技术,酸压裂缝体形态综合调控技术,多流体、变黏逆序多级交替注酸调控导流能力技术和一体化新型高温变黏酸体系。③针对8000 m以深碳酸盐岩储层立体酸压,建议攻关外来流体扰动条件下超深井破裂压力精准预测、耐温220℃以上多功能酸液体系和暂堵材料的研发、酸压—返排—生产全过程酸压裂缝参数多维度动态评估与智能酸压技术,以及探索超深超高温高应力储层超临界CO_(2)酸压技术。结论认为,深层碳酸盐岩储层立体酸压理念新内涵的丰富和关键技术的形成,能够有效支撑国内外深层碳酸盐岩储层的高效开发,同时也为下一步8000 m以深乃至万米深井的酸压改造技术攻关指明了方向。

深层碳酸盐岩储层改造理念的革新——立体酸压技术

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏高效开发不可或缺的手段,对于深层、超深层海相碳酸盐岩油气藏,由于其工程地质特征的特殊性,通过现有的酸化压裂技术要形成复杂裂缝网络难度大。为了实现深层、超深层碳酸盐岩油气藏的高效立体开发,从我国深层海相碳酸盐岩油气藏的工程地质特征出发,揭示了该类储层酸压改造的难点;然后,以实现该类油气藏高效立体开发为目标,充分借鉴体积酸压、深度酸压等技术,提出了立体酸压的技术理念,阐明了其技术内涵,并且详述了立体酸压所包含的关键技术,进而指出了下一步的发展方向。研究结果表明:(1)立体酸压技术包括3个基本内涵——根据储层类型选择相应的酸液深穿透技术,实现储层平面上的充分改造;形成在高闭合压力下具有较高导流能力的复杂酸压裂缝体;沿长井段合理部署酸压裂缝体,实现储层在井筒方向上的充分改造。(2)立体酸压包含3项关键技术——多场多尺度多流体耦合作用下酸液有效作用距离预测技术;酸压复杂裂缝体导流能力优化技术;水平井/大斜度井长井段储层精细布酸技术。(3)要推动立体酸压技术的进一步发展,还需要开展3个方面的科研攻关——超深储层破裂压力预测及降低破裂压力技术;强非均质储层酸压裂缝体形态预测技术;深度超过7000 m长井段储层分段动用技术和新型耐高温、缓速、低摩阻系数液体技术。

川西南靖和1井茅口组立体酸压技术

川西南地区以五峰组—龙马溪组为页岩气主力生产层位,过路井在茅口组均有良好气测显示,为落实茅口组的潜力,部署靖和1井作为茅口组专层预探井。针对邻区茅口组酸压改造中酸蚀有效作用距离短、改造体积受限等问题,分析了靖和1井钻遇地层的裂缝及孔隙发育特点,从全三维酸蚀裂缝扩展、酸压入井液体以及配套工艺参数入手,研究应用了立体酸压技术。研究表明,多封隔器精细分段配合大排量施工,能够实现以裂缝体连通为目标的立体改造效果;采用3级交替注入压裂液与胶凝酸施工工艺,既能增大裂缝体改造体积,又能增长酸蚀裂缝距离,兼顾了横向深穿透非均匀溶蚀和纵向细分段高动用的改造需求。靖和1井立体酸压后放喷求产,产气量12.52×10^(4) m 3/d,较前置酸酸压提高38%,拟合结果显示酸压后裂缝体连通明显。靖和1井茅口组立体酸压成功实施,为川西南地区茅口组及栖霞组、灯影组等气藏的开发提供了新思路。

深层裂缝性碳酸盐岩油气藏立体酸压数值模拟

为了实现对深层裂缝性碳酸盐岩油气藏储层的有效改造,基于立体酸压的技术理念,结合裂缝性碳酸盐岩储层的特征,建立了综合考虑酸压过程中水力裂缝扩展、酸液在复杂介质中滤失、热传导影响的多场耦合酸压模型,开展了酸液刻蚀天然裂缝、水力裂缝数值模拟研究;在此基础上,对经过立体酸压改造形成的“酸压裂缝体”改造体积及无因次产能指数进行了分析,明确了影响立体酸压效果的主控因素。研究结果表明:①储层基质渗透率、天然裂缝初始流动能力是影响立体酸压后“酸压裂缝体”改造体积的主要因素,在基质渗透率较低(小于等于1.0 mD)并且天然裂缝较宽(大于等于150μm)的条件下,采用立体酸压能够获得较大的改造体积;②注酸量越大,改造体积越大,无因次产能指数也越大,而后两者的增量逐渐降低;③在基质渗透率为0.1 mD、天然裂缝宽度为250μm的条件下,注酸量超过600 m^(3)后,改造体积增量迅速降至10 m^(3)/m^(3)以下,而无因次产能指数增量则趋于平缓;④在基质渗透率相同的情况下,天然裂缝宽度越大无因次产能指数越高,而在裂缝宽度及密度相同的条件下,基质渗透率越低无因次产能指数越高;⑤通过立体酸压形成“酸压裂缝体”,对于裂缝性低渗透碳酸盐岩储层中油气井产能的提升效果更加显著;⑥为了同时获得天然裂缝和水力裂缝的良好改造效果,在立体酸压过程中需要适当增加注酸量。

酸压裂缝体形态与流动能力的控制因素——以鄂尔多斯盆地大牛地气田下奥陶统马家沟组马五5亚段储层为例

立体改造技术是实现非均质碳酸盐岩油气藏立体开发的关键技术之一,而控制酸压裂缝体的形态和流动能力则是其核心。为了揭示控制酸压裂缝体形态和流动能力的主要因素,选取鄂尔多斯盆地大牛地气田下奥陶统马家沟组马五5亚段露头岩样,针对“滑溜水+高浓度酸液”酸压工艺,采用岩石力学真三轴耦合系统开展室内物理模拟实验;采用CT扫描技术来表征酸压裂缝体形态及获取裂缝宽度;在此基础上,研究了酸压裂缝体形态控制因素;然后,通过对裂缝系统的渗透率进行测试,分析了酸压裂缝体流动能力的控制因素。研究结果表明:①大牛地气田马五5亚段储层平均水平应力差异系数为0.25,酸压后能够形成复杂裂缝体;②酸液对裂缝条数的影响不明显,其对水力裂缝的溶蚀、疏通作用增加了裂缝宽度,酸蚀缝宽是酸液在水力裂缝主缝与分支缝、靠近注液端的水力裂缝与远端水力裂缝中竞争流动、反应的结果;③该气田马五5亚段储层进行酸压改造时的合理注酸强度为12.0 m^3/m,注酸排量应大于等于6.0 m^3/min;④进行立体酸压设计时,需要针对特定储层改造对象,确定注酸量的合理范围及最小合理注酸排量,进而优化注酸规模,以实现对储层的充分改造。结论认为,所取得的研究成果可以为致密碳酸盐岩储层立体酸压的优化设计提供指导。