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低滲透低砂泥巖薄互層油藏分段壓裂水平井技術(shù)研究

在中國未利用石油地質(zhì)儲量的情況下,低滲儲量占60%以上。這是中國石油工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要潛力,也是未來石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向。由于低滲油藏滲流半徑小,經(jīng)濟極限井距小,單井產(chǎn)量低,采用直井井網(wǎng)經(jīng)濟效益差。各種水平井開發(fā)配套技術(shù)便應(yīng)運而生,已成為低滲透油田有效的開采技術(shù)。本文以特低滲透低豐度油藏樊147塊為例,利用數(shù)值模擬技術(shù),在直井井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上,采用分段壓裂水平井代替直井,確定了直井與水平井井網(wǎng)的合理配置關(guān)系,研究了水平井壓裂裂縫條數(shù)、水平井的優(yōu)化參數(shù),采用連續(xù)油管噴砂射孔結(jié)合分段壓裂技術(shù)實現(xiàn)了水平井分段壓裂,體現(xiàn)了水平井分段壓裂技術(shù)在有效開發(fā)薄互層低豐度特低滲透油藏中的作用與效果。1儲層及油層厚度沙四上為濱淺湖相沉積,儲層以席狀砂、壩砂為主。地層厚度變化不大,反映古地形平緩。測井上,自然電位曲線呈較低的負異常,視電阻率曲線呈中–高阻的梳狀尖齒,幅度變化較大。樊147塊油藏埋深平均2700m,屬中深埋深,儲層巖性為細粒巖屑長石砂巖為主,部分含碳酸鹽、泥質(zhì),顏色多為棕褐色,巖性致密。礦物成分主要為石英和長石,其中石英含量最高,平均為48%,長石含量平均為35%,巖屑含量為17%,磨圓較差、呈次棱狀,接觸關(guān)系為點–線接觸,膠結(jié)類型為孔隙式膠結(jié)。粒度中值最大為0.121mm,最小為0.109mm,平均0.115mm,分選系數(shù)1.4,分選中等??紫抖葹?3.3%,有效滲透率在0.6~2.4mD,平均1.5mD,為低孔特低滲透儲層。油層厚度薄,呈砂泥巖薄互層狀,如表1所示??v向上在50m含油井段內(nèi)有9個含油小層,平均單層厚度僅2.4m,單井油層厚度6.8m。油層下部有水層,水層與油層之間隔層厚5~10m。利用Petrel軟件建立了三維地質(zhì)模型(圖1),包括構(gòu)造模型、屬性模型,在對儲量擬合和試采井生產(chǎn)歷史擬合的基礎(chǔ)上,利用ECLIPIC軟件進行了數(shù)值模擬和優(yōu)化。2井網(wǎng)布置方案在油藏開發(fā)過程中,開發(fā)井網(wǎng)部署和井距的確定是油藏開發(fā)成功的關(guān)鍵,也是影響油藏最終采收率和開發(fā)效益的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)樊147塊油藏發(fā)育特點,由于油層薄,全部利用直井開發(fā)效益差,因此采用水平井–直井聯(lián)合的井網(wǎng)形式,如圖2所示,分段壓裂水平井相當于幾口直井并聯(lián)。針對樊147地質(zhì)特點,利用數(shù)值模擬技術(shù),共設(shè)計了五點矩形、反九點、菱形五點、菱形(水平井注水)、排狀注水以及相應(yīng)注采反轉(zhuǎn)井網(wǎng)形式,不同井網(wǎng)形式井距分別為300×150、400×200、500×250時,共30種不同布井形式進行對比分析。綜合分析,得出結(jié)論是400×200(井距×排距)反九點井網(wǎng)為最優(yōu)開發(fā)井網(wǎng)。該井網(wǎng)采出程度較高、注水波及面積較廣、有利于后期開發(fā)調(diào)整。平面位置優(yōu)化:該塊開發(fā)方案設(shè)計井網(wǎng)以反五點法直井注采井網(wǎng)為基礎(chǔ),演化為平直結(jié)合的反五點法井網(wǎng),方案設(shè)計注采井距300m,樊147—平2井代替了原井網(wǎng)中的3口直井,根據(jù)注采井網(wǎng)要求,樊147—平2井設(shè)計水平段長680m。垂向位置優(yōu)化:本區(qū)縱向上發(fā)育12、13、14小層,13層為該區(qū)主力小層,因此,樊147—平2井水平段設(shè)計目的層為13小層。設(shè)計A靶點垂深2753.0m,B靶點垂深2698.5m。設(shè)計A靶點距離油層頂1.0m,距離油層底3.0m,B靶點距離油層頂0.5m,距離油層底0.5m(圖3)。3壓裂水平井壓裂特性研究水平井壓裂一口壓裂水平井相當于多口直井,水平井多段壓裂形成多裂縫系統(tǒng)。3.1裂縫離散化機制如果水平井走向沿著最小主應(yīng)力方向,分段壓裂后產(chǎn)生多條垂直于水平井行的無限導流裂縫,其物理模型見圖4。根據(jù)疊加原理,裂縫單元j中心處的壁面壓力為本單元壓力與全部其他單元的壓力干擾之和,即考慮裂縫表皮效應(yīng),裂縫單元j的縫內(nèi)壓力為由于無限導流裂縫內(nèi)部壓力處處相等,均為井筒壓力因此,獲得NF個壓力方程再加上流量約束將每條裂縫劃分成n段,則共有NF=n×nf個裂縫單元,裂縫離散化機制見圖5。假設(shè)各裂縫單元的流率是均勻的,單元i的中心為(xDi,yDi),單元半長為LfDi,流率為?qDi,則單元i對單元j中心產(chǎn)生的壓力干擾為3.2采后裂縫流率分布考慮無限大儲層中水平井存在3條正交短裂縫情況,流體只通過裂縫產(chǎn)出。取裂縫間距為200m,裂縫半長為18m、CD=10、Sf=0.5,在定產(chǎn)量生產(chǎn)條件下,生產(chǎn)時的裂縫流率分布見圖6。單裂縫的流率分布表現(xiàn)出兩端高中間低的特征,由于裂縫間距大,裂縫間干擾較小,3條裂縫的流率相差不大。4分段壓裂試驗射孔段的確定:樊147塊泄油半徑110m,結(jié)合油層分布和固井質(zhì)量,確定相鄰射孔段間距不小于220m。樊147塊樊147—平2井水平段長度680m,經(jīng)過優(yōu)化射孔方案:上部2909~3000m,由于與下部水層隔層小,只射孔不壓裂;中部:3249.5~3248.5m和底部3532.5~3531.5m采用噴砂射孔,孔數(shù)均為6孔。連續(xù)油管噴砂射孔累計用20/40目陶粒砂10800kg,累計用噴砂液435m3。兩段壓裂累計加砂126.5t,壓裂液量486m3。薄互層低豐度特低滲透油藏分段壓裂后取得了顯著的效果。壓裂井穩(wěn)定日產(chǎn)油是相鄰直井穩(wěn)定日產(chǎn)油的2~4倍。由于水平井的供油面積是直井的6倍,所以水平井采油速度低,比直井遞減慢見圖7。樊147塊薄互層特低滲透油藏水平井分段壓裂技術(shù)的成功應(yīng)用為同類油藏進行了有益的探索。5水平井分段壓裂+薄互層油藏地層的早長井3倍(1)直井與水平井聯(lián)合注采井網(wǎng)最優(yōu)的井網(wǎng)方式是反九點注水。(2)直井壓裂在薄互層特低滲透油藏中的效果有限,而水平井分段壓裂可以溝通薄互層特低滲透油藏多個油層,水平井分段壓裂后的產(chǎn)能是直井產(chǎn)能的3倍,且產(chǎn)能遞減速度明顯低于直井。(3)由于一口分段壓裂水平井

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