“双碳”背景下吐哈油田绿色转型发展的探索与思考

碳中和已成全球共识,能源消费结构从以化石能源为主向新能源为主转型是实现碳中和的首要任务,油气行业转型发展是大势所趋。中国石油以“双碳”目标为引领,加快布局清洁生产和绿色发展,明确将绿色低碳纳入集团公司发展战略。吐哈油田依托矿区、周边风光资源优势和处于疆电外送通道起始点的区位优势,提出新能源与勘探开发共同谋划、协同发展,以光伏、风力发电和制氢为主,以气电调峰、氢能和储能系统为保障,协同发展CCUS/CCS/UCG、煤油混炼等煤化工产业,到“十四五”末实现碳达峰,2040年实现“近零”排放,2050年把吐哈油田打造成风光气电氢融合、油气煤电热多能互补、企地协同多元化发展的绿色能源产业基地,实现油田向综合性能源公司转型。

缝面位移控制压裂裂缝同步扩展数值模拟

分段多簇压裂是非常规油气藏有效动用的重要工艺,压裂裂缝的复杂程度是提高单井产量和控制储量的基础,储层裂缝的扩展形态受地层物性,压裂工艺参数影响较为复杂。因此,为探索压裂裂缝同步扩展的形态特征及影响因素,建立了分段压裂缝面位移参数控制裂缝扩展数学模型,通过典型井取心岩心力学实验和数值模拟,结果表明:分段压裂簇裂缝的同步扩展形态与井斜角密切相关。井斜角在90°减小至0°时,裂缝扩展形态特征由双翼对称向双翼非对称转变,90°时簇裂缝向外侧发生偏转,且在裂缝尖端和应力阴影区,最大、最小主应力方向均发生转向,更利于复杂缝网的形成;小于90°时,裂缝向内侧发生偏转。分段压裂簇间的应力干扰作用强度与压裂排量值正相关、与簇间距离值负相关。压裂排量大小对提高裂缝的缝长和缝宽的扩展距离作用明显,能有效提高单井控制储量范围,但缝宽的扩展存在上限;簇间距10 m时,每孔排量不低于0.12 m^(3)/min才能有效形成簇间应力干扰;排量0.18 m^(3)/min,簇间距离小于20 m时,裂缝间的应力干扰显著,最大与最小主应力方向均发生转向,更好形成复杂缝网,簇间距离大于20 m时,不利于复杂缝网的形成。微地震裂缝检测证实,数值模拟结果与邻井微地震检测的裂缝扩展距离相符合,分段压裂在通过增大井斜角、提高压裂排量和缩小簇间距的方式,能有效提高非常规油气藏的缝网的复杂程度,进而提高非常规资源单井的产量和控制储量。

致密油压裂套管变形应力特征数值模拟

中国非常规油气资源丰富,是重要的接替资源之一,但由于其储层的致密性,主要通过大规模体积压裂获得工业生产油气流,压裂过程中套管发生复杂的应力变化特征,油气井套管变形也越来越严重,目前对于套管内外壁、射孔簇间、段间等特征的认识尚不清晰。为此,基于压裂特点,提出数值模拟方法,利用实际典型套变井的压裂参数进行模拟和验证。结果表明:在压裂和返排阶段,射孔孔眼处均产生应力集中,但应力梯度变化不大;返排时在射孔簇间套管段与射孔同轴线方向的外壁形成高度应力集中,存在发生椭圆形变形危险;射孔段到射孔簇间段过渡区间,等效应力存在突变拐点,压裂阶段先突减后骤增,返排阶段先突增后骤减,返排时该段剪切应力集中达到峰值,易发生剪切破坏,形成套管错断。压裂阶段水泥环除在射孔孔眼处形成应力集中外,在射孔簇间段的水泥环的环向截面在轴线方位也存在较高的应力分布,造成水泥环一定程度的破坏,返排时水泥环破坏程度被加强,套损率较高。在相同压裂排量条件下,适当提高射孔簇长度、缩短射孔簇间距离、缩短压裂段间距能够有效提高套管的安全性,三塘湖M56区建议Φ139.7 mm P110套管射孔簇长度为1.5~3.0 m,射孔簇间距小于10 m,段间距小于30 m。