脉冲压裂技术及其在低渗透油井中的应用

脉冲压裂技术是国外８０年代发展起来的一种油气井增产新技术。本文介绍了脉冲压裂的基本原理，以及在四川低渗透油藏中的应用实例。

低渗透油气藏水平井分段多簇压裂簇间距优化新方法

水平井分段多簇压裂中簇间距的大小是决定水平井分段多簇压裂成败的关键因素。为提高低渗透油气藏储层压裂改造效果,需建立合理的簇间距优化模型,而现有的优化方法多以应力反转半径作为最佳间距,并未定量化表征压裂后的储层改造效果。为此,基于弹性力学基础理论和位移不连续法建立了考虑水力裂缝干扰模式下的复杂地应力场计算模型,研究了天然裂缝在复杂地应力场条件下发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的规律,再以获得最大缝网波及区域面积为优化目标,形成一种新的簇间距优化方法。研究结果表明:(1)张开的水力裂缝会在其周围产生诱导应力,压裂液的滤失则会导致地层孔隙压力变化,相应的地层孔隙弹性应力也会发生变化;(2)天然裂缝剪切破裂区域与张开破裂区域重叠,且前者要远大于后者,可采用天然裂缝剪切破裂区域面积来表征复杂裂缝网络波及区域的大小。采用该方法指导了现场水平井的簇间距优化设计,实验井压裂后取得了理想的增产效果,为低渗透油气藏水平井分段多簇压裂的簇间距优化设计提供了借鉴和指导。

有限元法超低渗油藏体积压裂裂缝参数优化

应用体积压裂技术开发超低渗油藏效果良好,加强体积压裂裂缝参数优化具有重要意义。基于有限元理论,建立油水两相渗流数学模型,应用混合单元有限元法,采用任意三角形单元和线单元描述地层和裂缝,在自然能量开采方式下,以单井为研究对象,对压裂段数及裂缝长度进行优化。结果表明:水平段长度800 m时,2,3,4簇最优压裂段数分别为10,8和7;增加半缝长,可扩大改造体积,增大泄油面积,显著提高措施累计产油量。

低渗透油藏多分支裂缝压力动态分析

复合应用水力压裂和高能气压裂等多种压裂改造技术开采低渗透油藏,在近井地带形成不受地应力控制的多分支裂缝。基于渗流理论和叠加原理,分析了未穿透储层的多分支裂缝的渗流规律,再利用Green函数和Newman乘积法求得其地层压力解析解,这是一种新的计算多裂缝地层压力的方法,可避免复杂的推导过程。研究表明:未穿透储层的多分支裂缝的井底压力随渗透率、孔隙度的增大而减小,但减小的幅度逐渐减小,且地层渗透率对井底压力的影响更明显;裂缝长度越长,相邻裂缝长度差距越小,裂缝分布越不均匀,裂缝间相互干扰作用越严重。所以在一定经济范围内,裂缝长度存在最优值,裂缝分布越均匀改造效果越好。该研究成果对油气藏的压裂改造设计具有实际指导意义。

基于油藏—裂缝耦合的低渗油藏水井压裂数值模拟研究

利用油藏—裂缝耦合技术,采用对水力压裂裂缝进行矩形网格剖分、与油藏连接处进行PEBI网格剖分相结合的方法,建立油、水两相三维油藏裂缝数值模拟器。利用此数值模拟器,模拟研究了不同条件下水井压裂对注采井组整体开发效果的影响,并利用正交方差分析方法对水井压裂增注效果的主要影响因素进行了显著性评价,提出了适合进行水井压裂增注的油藏条件。以江苏油田H10低渗透断块油藏为例,提出综合效果评价参数,对实际油藏注水井压裂参数设计进行了优化。研究结果为低渗透油藏注水井压裂设计和增注效果评价提供了一种研究手段,对于提高低渗透油田注水效果具有实际意义。

低渗透储层成岩伤害与改造方法探索

以济阳坳陷深层为代表的低渗透储层面临着试采求产低效的现状。与低渗透油藏所蕴藏的油气储量相比,目前已落实的可动用储量规模明显偏低。分析该类储层伤害机理,有效改造储层是当前提高低渗透产能的关键。通过对储层埋藏成岩演化特征的研究发现,碳酸盐岩岩屑的脆性支撑、粘土矿物的"桥堵"、微孔隙中的多敏性以及高岭石集晶喉堵等4类成岩现象分别是造成车镇凹陷北部陡坡带砂砾岩体、渤南深水浊积扇、东营凹陷北部陡坡带砂砾岩体和东营凹陷中央隆起带浊积扇低渗透储层低产的主要原因。结合对储层伤害机理的认识,通过对前期压裂措施效果不佳的原因分析,运用岩石化学反应原理,设计了适用于不同类型复杂低渗透储层改造的"高压缓速分步酸压工艺"创新性方案。

羧甲基羟丙基压裂液体系在长庆华庆油田的应用

为降低压裂液残渣和残胶对导流能力的伤害,根据华庆油田低孔、低渗的特点,研制了稠化剂质量分数为0.25%的羧甲基羟丙基压裂液体系。该体系具有携砂能力强、破胶彻底等特点,残渣含量仅为128 mg/L,同时降低了配液用水中较高浓度钙、镁离子对压裂液携砂性能的影响。在华庆油田长6储层现场应用23井次,投产后6个月的平均比采油指数为同井组对比井的1.4倍,为低渗透油藏高效改造提供了一条有效途径。

低渗透储层交替脉冲压裂工艺技术

为了进一步提高大庆长垣外围低渗透储层单井产量和压裂增产效果,提出了一种适应低渗透储层的交替脉冲压裂工艺技术。根据水力压裂脉冲破岩机理,分析变排量、变黏度压裂施工对缝内净压力的影响,明确人工裂缝与天然裂缝的交互机理,通过不断优化注入流程、参数、规模、压裂液和支撑剂体系,对比分析地面微地震对人工裂缝的监测成果与不同压裂施工参数下的措施效果,获得了低渗透储层交替脉冲压裂工艺技术的最优施工参数。截至2019年底,先后在大庆长垣外围油田推广应用交替脉冲压裂工艺239口井,已实现累计增油17. 24×10~4t,措施后初期增油量是常规压裂的3~7倍,措施有效期增油量是常规压裂的2~5倍。形成了一套完善的压裂工艺技术体系和不同井网、注采关系等条件下的施工规模及参数优化设计模板,为低渗透储层的持续稳产提供了技术支撑。