高停泵特征储层压裂施工参数优化设计方法——以海拉尔油田为例

海拉尔油田深部储层大规模压裂施工停泵压力梯度高,加砂困难,压裂效益低。为了明确高停泵储层裂缝起裂和扩展特征,优化高停泵储层压裂施工参数,利用FracproPT软件模拟海拉尔油田高停泵储层的裂缝扩展,分析了裂缝起裂和扩展的特征,以及高停泵储层渗透率、储层与隔层应力差、杨氏模量和泊松比对施工参数的影响,并对排量、液量、平均砂比和前置液百分数四个施工参数进行了关联性模拟研究。结果表明,高停泵储层压裂裂缝高度易失去控制,裂缝长度和铺砂浓度小,施工成功率低。针对高停泵储层压裂施工特征,最终形成了控制压力,限制缝高的高停泵储层压裂优化设计方法。通过开展实例井应用,证实了该方法的适用性,可为高停泵储层的压裂优化设计和高效开发提供借鉴。

海拉尔油田地面系统优化调整效果分析

海拉尔油田经过20多年开发建设,由于近几年无新增储量,产量逐年递减,目前面临新建产能效益评价达标难、已建地面系统低效运行的问题。为此,海拉尔油田新建项目通过采用“加密外扩就近挂接、零散区块集中拉油”建设模式、加大丛式井平台推广力度、优选电加热集油与集中拉油工艺、充分利旧设备等措施实现效益建产;同时采取“降、停、并、调”的措施对已建地面系统进行综合优化调整,即脱水站优化降级运行、停运低负荷污水站、合并注水站、优化停运低效冗余集油管道、利用掺水系统输送污水等多项针对性措施,提升了地面系统运行效率。海拉尔油田地面系统在老区成熟工艺基础上,不断优化、改进、创新,形成了一套适合自身特点的地面工艺技术,可为油田零散区块中长期地面规划提供具体的参考意见。

海拉尔油田沉凝灰岩储层岩石稳定乳化压裂液的研制及应用

在对海拉尔油田碱性沉凝灰岩储层压裂改造过程中,经常出现前置液造缝顺利但加砂时发生砂堵的早期砂堵现象。对碱性沉凝灰岩岩石矿物学和岩石的水化实验研究发现,碱性沉凝灰岩储层具有强烈的水化作用。分析了常规水基压裂过程中水化作用导致早期砂堵的原因,研制了防止碱性沉凝灰岩水化的岩石稳定乳化压裂液。现场应用于24口井40个压裂层位,压裂施工均获成功。利用这种压裂液不仅解决了早期砂堵问题,而且油藏改造也取得良好效果。

海拉尔盆地复杂岩性储层压裂增产技术

海拉尔盆地是一个多断块、多储集类型的油田,储层物性条件差,岩性变化复杂,常规水力压裂技术不能适应复杂多变储层类型的需要。针对兴安岭群含凝灰质储层早期砂堵的问题,在研究其水力压裂裂缝启裂与延伸特征的基础上,开发成功了水基冻胶外相油内相乳化压裂液体系,具有与兴安岭群含凝灰质储层配伍性强、乳化与破乳完全、低滤失、流变性能好、地层伤害程度低、可降低支撑剂嵌入等特点,使压裂成功率和压裂增油效果大幅度提高;针对布达特群古潜山变质岩储层裂缝孔洞多储集介质发育、厚度大、储隔层应力差异小的特点,研究成功将储层地质条件、地应力条件和压裂液性能等紧密结合,在压裂施工风险分析基础上进行施工参数优化,根据测试压裂分析结果完善、确定主压裂施工设计的方法,实现了真正的个性化设计。同时,应用切实可行的现场控制技术,实现了微裂缝数量、裂缝高度、压裂液滤失量和施工摩阻的可控性,提高了布达特群储层压裂施工的成功率。

海拉尔油田混注纤维压裂技术

针对海拉尔油田贝301区块储层欠压严重,压裂施工过程中近井地带大部分支撑剂回流,造成裂缝部分或完全闭合,影响油井压裂效果问题,利用纤维具有物理稳固、可形成空间网状结构的特性,开展了碳纤维防砂技术室内实验及现场试验。研究表明,混注纤维压裂技术,即将碳纤维直接加入到压裂液中是可行的。对比防砂效果,碳纤维与包裹陶粒相近,但碳纤维除具有防砂作用还能够提高压裂液悬砂性能,改善裂缝铺砂剖面、提高改造效果。本次研究对海拉尔油田欠压储层改造提供了技术支撑,为国内相关油田相似储层的压裂改造提供了借鉴。

延缓交联压裂液技术

大庆海拉尔油田部分储层埋藏深、温度高、非均质性差和泥质含量高，压裂施工压力高、压裂改造困难，导致低砂比时砂堵，甚至出现压不开的情况，施工成功率仅为80％。通过制备复合型延缓交联剂，利用pH控制交联剂释放，有效控制了压裂液中瓜尔胶的交联时间，改善了压裂液中交联网络的结构和流变性，降低了压裂液施工过程中的沿程管路摩阻，提高了压裂液在储层中降滤失性能，解决了海拉尔油田深度埋藏复杂岩性储层的压裂改造成功率低的问题，现场施工成功率达到96％以上。

多分支缝水力压裂近井筒起裂机制研究

针对多分支缝水力压裂井筒起裂效果差的问题,基于弹性力学理论,考虑初次压裂诱导应力对近井地带应力场的作用,建立多分支缝起裂角及起裂压力的力学计算模型。在此模型的基础上,计算并分析了多分支缝起裂角的影响因素和多分支缝的延伸情况。研究结果表明:在低水平应力差及高闭合应力条件下,形成分支缝的起裂角越大,分支缝水力压裂效果越好;在低水平应力差,初始裂缝缝长越短的条件下,分支缝偏转程度高,更易重新定向。根据力学模型计算7口井分支缝的起裂压力,并对比现场施工起裂压力,验证了模型的准确性。该研究成果为多分支缝水力压裂工艺提供了理论基础,对优化分支缝压裂施工具有一定的指导意义。

大庆海拉尔油田钻井提速难点与对策

大庆海拉尔油田地层倾角大、断层多、研磨性强、可钻性差,存在钻井速度低、防斜打快矛盾突出、钻井周期长等问题,严重影响了海拉尔油田勘探开发进程。为了提高海拉尔油田钻井速度,缩短钻井周期,针对海拉尔地区的地质特征,开展了提速配套技术攻关。通过统计海拉尔油田已钻井资料和分析地层的特殊地质特征,找出了影响该油田钻井速度提高的主要因素,在井身结构优化设计、优选钻头、强化钻进参数、采用复合钻井技术、应用垂直钻井工具等方面进行了深入分析和研究,制定了合理的技术措施,并进行了现场试验,钻井速度提高26%以上,钻井周期缩短23%以上。这表明海拉尔油田钻井提速配套工艺技术对于该油田的高效开发具有重要意义,但还需加强高效钻头和高性能动力钻具的研制与引进,以及钻井新技术的应用,以进一步提高钻井速度。

海拉尔油田砂砾岩储集层孔隙结构特征分析

基于岩心物性和压汞曲线等实验资料,研究了海拉尔油田砂砾岩储集层的孔隙结构特征。研究表明:砂砾岩储集层物性差异大,孔渗相关性差;孔喉半径分布以双峰态为主;渗透率与平均孔隙半径具有较好的幂函数关系,渗透率的对数与分选系数、特征结构参数的对数具有较好的线性关系;排驱压力与渗透率具有双对数线性关系,与分选系数具有线性关系;退汞效率与渗透率具有幂函数关系,与分选系数具有线性关系。

判别分析在海拉尔油田试油中的应用

为了解决海拉尔油田试油解释难题,针对地下复杂的油水分布状况,收集整理了研究区2000年至2008年194份的试油地层水样品数据。考虑了能反映地层水化学性质的7个成分(CO23-、HCO-3、Cl-、SO24+、Ca2+、Mg2+、K++Na+)含量参数,应用了数学地质中判别分析的原理和方法,建立了研究区出水层和非出水层的定量判别模型。经过回判检验,正判率达到了95.9%,表明判别函数模型是显著的。利用建立的判别函数模型,对2009年17个地层水试油样品进行判别,正判率达到88%,与实际符合很好,表明判别模型可靠,可以在试油解释中使用。

苏德尔特油田强水敏储集层CO_2混相驱试验

针对苏德尔特油田下侏罗统兴安岭组油层水敏性强、注水开发效果差的实际情况,2011年优选B14区块开展了CO_2混相驱试验。实验室细管实验测试原油与CO_2的最小混相压力为16.6 MPa,比原始地层压力低1.0 MPa,可实现CO_2混相驱。矿场试验结果表明,实施CO_2混相驱后,注入能力明显提高,油井产量大幅上升,储集层动用程度增大,构造高部位和人工裂缝方向是受效的优势方向;CO_2混相驱能够为强水敏储集层有效补充能量,不失为改善开发效果和提高采收率的一种新方法。

苏德尔特油田裂缝型油藏体积改造技术应用与分析

苏德尔特油田布达特群裂缝型油藏是海拉尔盆地的主力产油层之一,采用常规规模压裂工艺,油井措施有效期短,增产效果不理想.通过分析储层天然裂缝发育特征和变质岩岩石力学特性,确定了体积改造压裂方式,现场应用了滑溜水混合缝网压裂、大规模冻胶体积压裂等2种压裂工艺,效果显著.分析结果证明,扩大改造规模并提供有效支撑是裂缝型油藏增产改造的发展方向.

海拉尔油田注空气和CO_2驱试验效果及应用潜力

海拉尔油田低渗、特低渗透储量占总储量的19.6%。常规注水开发水井注入差、油井不受效、产量递减快。为加快低渗储层动用步伐,海拉尔油田开展了贝尔油田希11-72区块注空气和苏德尔特油田贝14区块注CO_2驱先导性试验。应用油藏工程理论,深入总结注气机理,跟踪评价"两气驱"矿场实施试验效果。结果表明:贝14区块注CO_2明显优于希11-72区块注空气驱试验效果;注空气驱油技术不够成熟且存在较大安全隐患,在海拉尔油田应用潜力小;注CO_2驱技术可进一步推广应用。

海拉尔油田低产低效区块引效压裂治理技术

海拉尔油田断块油藏地质条件复杂、非均质性强,常规压裂措施效果不理想.为进一步提高低产低效区块整体开发效果,运用压裂工程与油藏地质一体化的研究方法,开展了复杂岩性储层岩石力学参数精细解释,明确了油田开发后期区域动态应力场变化规律;采用非对称全缝长人工裂缝模拟技术,并结合水流优势流场,进一步优化多分支裂缝压裂施工参数,实现油田整体有效动用.现场应用12个区块161口井,油井累计增产18.05×104 t,水井累计增注70.90×104 m3,水驱控制程度提高了18.5%,措施效果显著.

海拉尔油田苏301区块整体压裂技术研究与应用

针对海拉尔油田苏301区块低渗透储层的特点,开展了大井距、小排距的矩形井网整体压裂注水开发现场试验,通过人工裂缝与井网的匹配,导流能力与地层渗透率的匹配,裂缝剖面与储层厚度的匹配,压裂液与储层物性的匹配,实现了区块的整体有效动用。现场施工39口井98层,施工成功率达到98.8%,压后平均单井日产油2.6t,采油强度0.41t/(d·m),水井平均单井日注水15m3,达到了产能设计要求。

海拉尔油田压裂技术现状与发展趋势

海拉尔油田属于复杂断块油田,岩石类型多样、岩性复杂多变、薄差储层发育、低孔低渗特征明显,水力压裂是其投产及增产的主要措施。针对海拉尔油田低产井的成因及特点进行分类,分析储层客观条件导致的水力压裂难点。阐述压裂技术在海拉尔盆地提高低产井产量上取得的进展,并结合生产现场和压裂技术的新需求,探讨进一步提高海拉尔油田压裂效果面临的难点,认为低伤害、低成本、高效环保的压裂液技术是下步开展压裂技术研究的主要方向。

海拉尔盆地塔木兰沟组储层可压性评价

海拉尔盆地塔木兰沟组储层属于低孔低渗层系,天然裂缝发育,多种岩性并存,储层敏感性强,岩石力学特征不明确。为此,在海拉尔油田开展储层三类岩性岩石力学参数测试及可压性评价,以脆性指数、断裂韧性、水平应力差和天然裂缝发育程度为影响因素,通过归一法建立了塔木兰沟组储层可压性模型,结合测井解释结果给出了可压性指数。实验结果表明,泥质粉砂岩、凝灰岩可压性指数为0.4~0.6,为第二类可压性层段;角砾岩可压性指数为0.3~0.4,为第三类可压性层段。获得的评价结果为海拉尔油田塔木兰沟组储层压裂优化设计提供了依据,提高了压裂施工的成功率。

断裂对盖层封闭时间有效性破坏程度的研究方法及其应用

为了研究含油气盆地断裂发育区油气分布规律,在盖层封闭时间有效性研究的基础上,通过确定断裂与盖层的封闭能力形成时期,建立了一套断裂对盖层封闭时间有效性破坏程度的研究方法,并将其应用于海拉尔盆地乌北凹陷苏仁诺尔油田F1断裂研究中。研究表明:苏仁诺尔油田大一段泥岩盖层约在伊敏组沉积末期开始形成封闭能力,而F1断裂与大一段泥岩盖层内断层岩封闭能力形成时期约为青元岗组二段沉积时期;F1断裂对大一段泥岩盖层封闭时间有效性破坏程度较高,使原来大一段泥岩盖层封油气较好的时间有效性变成现今断层岩封闭油气较差的时间有效性,不利于油气在其下聚集与保存。研究结果与苏仁诺尔油田油气分布相吻合,表明用该方法研究断裂对盖层封闭时间有效性破坏程度是可行的。

海拉尔油田贝28区块污水处理系统腐蚀控制技术

针对海拉尔油田贝28作业区含油污水处理系统管道内腐蚀严重的问题,通过现场管道挂片取得腐蚀产物,并对其进行能谱分析,同时在各取样点选取污水进行水质检测。经研究得知,该系统的腐蚀主要由硫酸盐还原菌引起。根据腐蚀原因,通过室内实验研制出兼具杀菌功能的缓蚀剂CI-1008,在德二联合站开展缓蚀剂工业性现场试验。添加缓蚀剂后,污水处理系统腐蚀速率由0.316 mm/a降至0.039 mm/a,缓释效率高达87.7%,有效地控制了含油污水处理系统的腐蚀问题。

自然电位测井评价海拉尔油田变质岩潜山油藏裂缝性储层

海拉尔油田变质岩潜山油藏裂缝发育程度差,有效储层识别难,在油田开发过程出现大量低产低效井,经济有效开发效果差。为进一步挖掘油层潜力,提高油井产量,提出利用自然电位评价海拉尔油田变质岩潜山油藏裂缝性储层的有效性。依据岩心分析、地质特征研究、测井资料、录井资料及生产资料进行综合分析,发现在基质渗透率极低的情况下,自然电位异常主要是有效裂缝导致,根据实际生产资料与自然电位异常幅度的关系,制定有效储层识别标准,并在现场应用中取得较好的效果。该方法适用性强,对油田综合调整有指导意义。