長慶油田超低滲儲層壓裂改造技術(shù)研究

長慶油田超低滲儲層壓裂改造技術(shù)研究

作為中國石油可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略替代品，鄂爾多斯盆地是一個典型的低滲和特低滲油區(qū)。2006年，長清油田累積儲油儲量15.583.08噸，低滲和特低滲油氣儲量90%以上。姬塬油田長4+5油層和西峰油田的長8油層是長慶具有代表性超低滲儲層,也是長慶油田的重點產(chǎn)建區(qū)塊,針對儲層低滲、低壓、低產(chǎn)的開發(fā)難點,提出了“多裂縫壓裂工藝”,并在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了良好的效果。一、低滲透和儲存層的開發(fā)困難和新方法1.儲層物性分析(1)巖性細(xì),物性差,儲層滲流阻力大。姬塬油田長4+5油層厚度10～30m,平均油層中部深度2340m,儲層巖性為粉細(xì)～細(xì)粒長石砂巖,石英含量27.19%,長石含量為41.88%。根據(jù)大量的物性分析結(jié)果表明,長4+5儲層滲透率為0.66×10-3μm2,屬于超低滲油層。西峰油田長8油層厚度在5.0～25.0m之間,油層埋深2100m左右。儲層巖性主要為黑色、灰黑色細(xì)-中粒巖屑長石砂巖。顆粒分選中等,粒徑一般0.1～0.5mm,最大0.8mm。長81平均孔隙度為10.9%,平均滲透率0.95×10-3μm2;長82層平均孔隙度為11.8%,平均滲透率0.54×10-3μm2。(2)非均質(zhì)性強,單井控制泄流面積小。陸相沉積決定了沉積微相變化大,沉積后成巖作用改造強烈,使得儲層在宏觀、微觀上均表現(xiàn)出強烈的非均質(zhì)性。2.單井油藏流體滲流特征(1)非達(dá)西滲流特征明顯,高效驅(qū)替壓力系統(tǒng)難以建立。流體在特低滲多孔介質(zhì)中流動時,由于低滲透砂巖儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)(喉道細(xì)小)和表面物理性質(zhì)極為復(fù)雜,導(dǎo)致固體內(nèi)表面附近流體性質(zhì)的改變,流體的滲流特征不再符合Darcy定律,存在較高啟動壓力梯度,油藏流體滲流過程變成非達(dá)西滲流。(2)單井產(chǎn)量低,穩(wěn)產(chǎn)效果差。滲透率對油井產(chǎn)量影響明顯,單井穩(wěn)定產(chǎn)量小于2t。投產(chǎn)初期產(chǎn)量遞減快,產(chǎn)量平均月下降10%左右;中后期含水上升快,采液、采油指數(shù)下降快,油井穩(wěn)產(chǎn)難度大。3.壓裂改造目針對儲層物性差、平面非均質(zhì)性強的特點,通過壓裂改造,形成主裂縫與次生裂縫相結(jié)合的裂縫系統(tǒng),降低滲流阻力以及突破非均質(zhì)性的屏蔽影響,擴大油井的泄流面積,從而達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。二、多段地質(zhì)條件分析1.油藏評價井正相關(guān)利用聲發(fā)射凱塞爾效應(yīng)實驗對西峰油田董志區(qū)3口井進行了主應(yīng)力大小的測定,結(jié)果見表1。2002年在開發(fā)骨架井上進行了6口井5700測井。2003年在油藏評價井井上進行了3口井5700測井。其中僅西103等6口井有正交偶極陣列聲波X-MAC測井解釋結(jié)果。解釋結(jié)果見表2。正交偶極陣列聲波測井(X-MAC)解釋結(jié)果顯示,部分井地層各向異性顯示很弱甚至無各向異性顯示,表明地層水平方向應(yīng)力較為平衡,這與室內(nèi)巖心分析所得的水平最大、最小主應(yīng)力差距較小基本吻合。而水平地應(yīng)力差值小則大大增加了產(chǎn)生多裂縫的概率。2.裂縫在延伸過程中產(chǎn)生扭曲西峰油田、姬塬油田全部采用定向井開發(fā),當(dāng)井筒與主應(yīng)力方位相差較大時,裂縫在延伸過程中必然會產(chǎn)生扭曲。據(jù)2008年初,鉆井組對120口井的統(tǒng)計結(jié)果,目的層的井斜方位在20°～25°。BWMcDaniel認(rèn)為,井斜大于15°就會產(chǎn)生多裂縫等復(fù)雜情況。3.研究區(qū)采動裂縫大量,但缺乏高角度裂縫鄂爾多斯盆地整體構(gòu)造平緩,一般認(rèn)為不具備裂縫發(fā)育條件,然而大量巖心觀察及測試、薄片分析、成像測井、試井以及生產(chǎn)資料證實,研究區(qū)不同程度地發(fā)育高角度裂縫。而天然裂縫的存在無疑促進、決定了多裂縫的形成。4.水下分流河道砂體鄂爾多斯盆地長4+5、長8儲層形成于三角洲建設(shè)時期,砂體成因類型以水下分流河道為主,河道砂體相互切割疊置形成厚砂體,平面上河道頻繁改道及拼接分叉,河道走向?qū)α芽p走向具有引導(dǎo)作用,而且儲層改造過程中的多段射孔,容易在壓裂過程中形成多裂縫。三、多縫壓裂法1.適用于3種外源樹的水力壓裂縫暫堵劑該項工藝依據(jù)橋堵原理,在壓裂過程中加入暫堵劑,利用暫堵劑塑性和支撐劑剛性,通過水力壓裂施工參數(shù)控制,實現(xiàn)水力壓裂縫內(nèi)橋堵,提高水力壓裂裂縫的凈壓力,從而溝通天然微裂縫和形成新裂縫,擴大水力壓裂泄流面積。研究開發(fā)的暫堵劑有3種型號:CQZ-1、CQZ-2、CQZ-3。針對不同的油井和地層,將這3種型號的暫堵劑按一定比例組合搭配使用。暫堵劑的性能、規(guī)格見表3。2.壓裂過程裂縫壓裂監(jiān)測利用嵌入式人工裂縫實時監(jiān)測技術(shù)對西205井區(qū)壓裂井裂縫形態(tài)進行檢測,裂縫監(jiān)測結(jié)果證明,加入暫堵劑前后裂縫的延伸方位、高度及裂縫的形態(tài)都有明顯的變化,多裂縫壓裂工藝的應(yīng)用和暫堵劑的加入,可以提高裂縫內(nèi)凈壓力,實現(xiàn)形成多裂縫的技術(shù)要求。監(jiān)測結(jié)果見表4。例如,莊55-24的監(jiān)測結(jié)果表明,壓裂過程中產(chǎn)生了三條裂縫。首先產(chǎn)生北東向主裂縫1,然后在該裂縫的東翼約30m處產(chǎn)生裂縫2,該裂縫近東西向,最后在裂縫西翼約20m處產(chǎn)生裂縫3,該裂縫為北西向。裂縫1總長183.5m,裂縫2總長73.5m,裂縫3總長45.5m。裂縫總體影響高度為17.1m,裂縫產(chǎn)狀為垂直。原始微震點見圖1、圖2。四、試驗井與鄰井生產(chǎn)結(jié)果對比情況2006年在西峰油田實驗13口井,對比鄰井一年內(nèi)的產(chǎn)量,提高單井產(chǎn)能30%以上,取得了好的效果。試驗井與鄰井物性參數(shù)及生產(chǎn)結(jié)果對比見表5。2008年在姬塬油田實驗6口井,試驗井的投產(chǎn)三個月平均單井日產(chǎn)油是對比井的1.32倍,取得了較好的效果。初次暫堵轉(zhuǎn)向壓裂試驗井與鄰井物性參數(shù)及試排結(jié)果對比表,如表6、表7。五、優(yōu)勢地質(zhì)條件(1)超低滲儲層巖性細(xì)、物性差,非均質(zhì)性強,并導(dǎo)致儲層滲流過程中的非達(dá)西滲流特征,高效驅(qū)替壓力系統(tǒng)難以建立,超低滲儲層單井產(chǎn)量低、穩(wěn)產(chǎn)效果差。(2)由于鄂爾多斯盆地整體構(gòu)造平緩,通過對超低滲儲層的地應(yīng)力測試表明水平地應(yīng)力差值小、各向異性弱,并且儲層中天然微裂縫發(fā)育、整個砂體位不同走向的多期河道疊加,這些都為在壓裂中實現(xiàn)多裂縫提供了有利的地質(zhì)條件。(3)根據(jù)超低滲儲層的