致密油水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力及產(chǎn)能影響因素分析論述ppt課件

1、2015.1.31,高 中,長慶石油勘探局慶陽子弟總校,20082011,中國石油大學(xué)（華東）,中國石油大學(xué)（北京）,本 科,20112015,碩 士,個人簡介-教育背景,隨著中國石油油氣勘探進入新的儲量增長高峰期，原油產(chǎn)量穩(wěn)中有升，天然氣產(chǎn)量快速增長，儲層改造技術(shù)發(fā)揮了重要作用。但低滲透、非常規(guī)油氣藏的儲量越來越多，儲量有效動用及開發(fā)的難度不斷加大，儲層改造技術(shù)不斷面臨新的挑戰(zhàn)。 儲層改造技術(shù)作為穩(wěn)定和提高單井產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)，壓裂工程系統(tǒng)要積極實現(xiàn)理念創(chuàng)新、加速技術(shù)進步、持續(xù)努力攻關(guān)，全力推動低滲透油氣藏壓裂技術(shù)上臺階，為不斷開創(chuàng)油氣勘探開發(fā)新局面，建設(shè)綜合性國際能源公司做出新的、更大的貢獻

2、。,前 言,1 致密油概述 2 體積壓裂技術(shù) 3 水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析 4 水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力評價 5 結(jié)論,匯報提綱,一、致密油概述,1、我國油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀,我國致密油氣、煤層氣、頁巖油氣等非常規(guī)油氣資源非常豐富。目前我國常規(guī)油氣資源探明程度相當高，儲量增長“入不敷出”穩(wěn)產(chǎn)難度越來越大。非常規(guī)油氣資源將成為我國新的油氣增長點。,我國低滲透油氣儲量占剩余儲量的50%左右，新增探明儲量中7080%為低滲、超低滲油氣藏（如長慶西峰油田），低滲油氣藏將成為我國油氣增長的主力。,低滲和非常規(guī)油氣資源將成為我國未來油氣開發(fā)的重點！,2014年國內(nèi)石油消費延續(xù)低速增長態(tài)勢，石油表觀消費量約

3、5.18億噸，比上年增長3.7。2014年，原油產(chǎn)量穩(wěn)中微增，估計達2.1億噸。石油對外依存度達59.5。2014年天然氣表觀消費量約為1830億立方米，國內(nèi)天然氣產(chǎn)量為1256億立方米 ，對外依存度上升至32.2 。,李克強總理在2014年4月22日新一屆國家能源委員會首次會議上指出“能源是現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和動力能源供應(yīng)和安全事關(guān)我國現(xiàn)代化建設(shè)全局，要加大陸上、海洋油氣勘探開發(fā)力度，創(chuàng)新體制機制，促進致密油氣、煤層氣、頁巖油氣等非常規(guī)油氣資源開發(fā)”。,2.2 國家領(lǐng)導(dǎo)人高度重視,一、致密油概述,鄂爾多斯盆地 三疊系泥頁巖 三疊系致密砂巖,塔里木盆地 寒武系海相泥巖,渤海灣盆地 第三系泥巖 致密砂

4、巖,吐哈-三塘湖盆地 侏羅系湖相泥巖 侏羅系致密砂巖,四川盆地 三疊系泥頁巖 寒武系海相泥頁巖 須家河致密砂巖,準噶爾盆地 二疊系蘆草溝組 平地泉泥灰?guī)r,柴達木盆地 侏羅系湖相泥巖,柴達木盆地 白堊系湖相泥巖,華北地臺 前寒武海相泥巖 華北致密灰?guī)r,開展全國非常規(guī)致密儲層研究，取得初步研究進展,一、致密油概述,一、致密油概述,2、致密油的概念及其特點,致密油：是儲集在覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.210-3m2（空氣滲透率小于210-3m2）的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲集層中的石油。,孔隙度低、滲透率低 孔吼細小（半徑小于1.5m） 微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,儲層特點,固液相界面表面分子作用力 不可忽略

5、，形成了附加滲流阻力。,造成,非達西滲流 存在啟動壓力梯度,產(chǎn)生,原 因,結(jié) 果,致密砂巖油藏非達西滲流示意圖,孔隙度、滲透率低，儲層具有非達西滲流的特征,致密油藏孔隙度一般在3-12%，就地或有效滲透率通常低于0.110-3m2,達西流：有壓差，有產(chǎn)量 非達西流：克服一定壓差，才有產(chǎn)量。,2、致密油的概念及其特點,一、致密油概述,為促進我國致密油進一步發(fā)展，2014年2月22日，國家973計劃致密油（頁巖油）項目啟動。近一年來，項目組緊緊圍繞我國陸相致密油潛力評價、甜點區(qū)預(yù)測、規(guī)模產(chǎn)能建設(shè)三大勘探生產(chǎn)需求，把握特點，抓住難點，形成亮點，構(gòu)建以頁巖系統(tǒng)為核心的細粒沉積學(xué)、以微納米孔喉系統(tǒng)為代表

6、的非常規(guī)儲層地質(zhì)學(xué)和以分子動力學(xué)模擬為代表的非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)等基礎(chǔ)理論體系，以及致密油甜點區(qū)評價、人造油氣藏開發(fā)等技術(shù)，取得創(chuàng)新性成果，為推動致密油發(fā)展和頁巖油探索提供科學(xué)依據(jù)。,一、致密油概述,廣安126井，未見可視孔,合川1井，晶間孔,1 致密油概述 2 體積壓裂技術(shù) 3 水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析 4 水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力評價 5 結(jié)論,匯報提綱,1、體積壓裂的概念,體積壓裂是在水力壓裂的過程中，通過在主裂縫上形成多條分支縫或者溝通天然裂縫，最終形成不同于常規(guī)壓裂的復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，增加井筒與儲集層接觸體積，改善儲集層的滲流特征及整體滲流能力，從而提高壓裂增產(chǎn)效果和增產(chǎn)有效期。,二、體

7、積壓裂技術(shù),礦井實拍圖,室內(nèi)試驗結(jié)果,數(shù)值模擬,體積壓裂的特點,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)裂縫擴展形態(tài),裂縫發(fā)生錯斷、滑移、剪切破壞,復(fù)雜的滲流機理,誘導(dǎo)應(yīng)力和多縫應(yīng)力干擾裂縫發(fā)生轉(zhuǎn)向,2、體積壓裂的特點,二、體積壓裂技術(shù),平面對稱雙翼裂縫,非平面對稱裂縫（彎曲縫、多裂縫）,縫網(wǎng)壓裂技術(shù) (經(jīng)典理論下提出， 隱含現(xiàn)代理論內(nèi)涵),體積改造技術(shù) (現(xiàn)代理論),張開裂縫,剪切裂縫,內(nèi)涵一：裂縫以復(fù)雜縫網(wǎng)形態(tài)擴展，打碎儲層，實現(xiàn)人造“滲透率”,二、體積壓裂技術(shù),3、體積壓裂的內(nèi)涵,內(nèi)涵：剪切縫是巖石在外力作用下破裂并產(chǎn)生滑動位移，巖層表面形成不規(guī)則或凹凸不平的幾何形狀，具有自我支撐特性的裂縫 條件：當壓力低于最小水平應(yīng)

8、力，產(chǎn)生剪切斷裂 地質(zhì)力學(xué)特性：形成剪切縫的巖石具有較高的偏應(yīng)力和強度，是不易發(fā)生塑性形變的脆性巖石（楊式模量高，泊松比低），富含強度較低的巖石結(jié)構(gòu)或天然裂縫 剪切裂縫在徑向上更為發(fā)育,剪切擴張機理圖示,剪切縫作用機理,致密氣藏清水壓裂、低濃度支撐劑,基礎(chǔ)實驗成為新理念的重要支撐,SPE106289,內(nèi)涵二：裂縫發(fā)生剪切破壞，錯斷、滑移。不是單一的張開型破壞,二、體積壓裂技術(shù),裂縫擴展原理 剪切力引起了地層巖石錯位，裂縫壁面產(chǎn)生粗糙 天然裂縫的擴展 誘導(dǎo)的剪切滑移張開連接較弱的斷層和平面 采用分形理論反演模擬天然裂縫網(wǎng)絡(luò)，考慮了線彈性和彈性裂縫變形和就地應(yīng)力場 建立節(jié)理、斷層條件下裂縫剪切擴展

9、模型,分形理論為表征復(fù)雜裂縫擴展提供了關(guān)鍵的研究手段,天然裂縫網(wǎng)絡(luò),二、體積壓裂技術(shù),Barnett頁巖含石英礦物37.38%，碳酸鹽礦物19.13%，粘土礦物41.13%；其中粘土礦物成分不含蒙脫石，以伊/蒙混層為主(SPE106070),北美不同區(qū)域頁巖地層礦物組分（%）,內(nèi)涵三：儲層巖性具有顯著的脆性特征，是實現(xiàn)體積改造的物質(zhì)基礎(chǔ),北美頁巖數(shù)據(jù)庫的礦物三角圖表明 1區(qū) 脆性頁巖 富含石英 2區(qū) 脆性頁巖 富含碳酸鹽 3、4區(qū) 塑性頁巖 富含泥質(zhì) 壓裂困難,易形成縫網(wǎng),二、體積壓裂技術(shù),頁巖在裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不發(fā)育情況下，很難成為有效儲層,內(nèi)涵四：天然裂縫及相互溝通狀況，是實現(xiàn)體積改造的前提條

10、件,內(nèi)涵的延伸 儲層的巖石力學(xué)特性是確定壓裂是否能夠形成體積改造的關(guān)鍵 天然裂縫發(fā)育狀況，是否產(chǎn)生復(fù)雜網(wǎng)狀縫，是實施體積改造的基礎(chǔ),研究表明： K1mD，裂縫網(wǎng)絡(luò)對產(chǎn)能極限貢獻率在10%左右K0.01mD，裂縫網(wǎng)絡(luò)對產(chǎn)能極限貢獻在40%左右 K0.0001mD，網(wǎng)絡(luò)對產(chǎn)能極限貢獻在80%左右,裂縫網(wǎng)絡(luò)對提高致密氣、頁巖氣的產(chǎn)能至關(guān)重要,二、體積壓裂技術(shù),敲擊不產(chǎn)生裂縫,敲擊產(chǎn)生網(wǎng)狀縫,破碎且水平層理發(fā)育,體積改造的最美詮釋,二、體積壓裂技術(shù),內(nèi)涵五：“分段多簇”射孔實施應(yīng)力干擾是實現(xiàn)體積改造的技術(shù)關(guān)鍵,常規(guī)水平井分段壓裂：研究段間距的優(yōu)化，采用單段射孔，單段壓裂模式，避免縫間干擾 體積改造：優(yōu)

11、化段間距，采用“分段多簇”射孔，多段一起壓裂模式，利用縫間干擾，促使裂縫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng),二、體積壓裂技術(shù),二、體積壓裂技術(shù),交叉壓裂實例：兩口井交叉壓裂作業(yè)，每天可以壓裂45段,微地震監(jiān)測,下橋塞、射孔作業(yè),壓裂作業(yè),二、體積壓裂技術(shù),1 致密油概述 2 體積壓裂技術(shù) 3 水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析 4 水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力評價 5 結(jié)論,匯報提綱,縫網(wǎng)雙重介質(zhì)模型,三、水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析,FNDP（fracture network dual porosity）： 該模型在雙重介質(zhì)模型的基礎(chǔ)上運用局部網(wǎng)格加密技術(shù)將人工裂縫與天然裂縫相互交錯的復(fù)雜縫網(wǎng)系統(tǒng)進行表征，并將壓裂

12、改造區(qū)外部視為單重介質(zhì)，更精確的表征體積壓裂改造后的致密儲層。,3.1 基質(zhì)水平方向滲透率,體積壓裂對水平方向滲透率較小(小于0.3mD)的油藏，改造效果明顯，增產(chǎn)油量變化幅度較大；對于水平方向滲透率大于0.8mD的油藏，水平井體積壓裂的增產(chǎn)效果趨于平緩；基質(zhì)滲透率越大，體積壓裂增產(chǎn)效果越明顯。,三、水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析,在基質(zhì)水平方向滲透率為0.5mD時，評價基質(zhì)垂向滲透率對體積壓裂水平井產(chǎn)能的影響。結(jié)果表明，基質(zhì)垂向滲透率越大，體積壓裂增產(chǎn)油量越小，即在垂向滲透率較小時實施體積壓裂增產(chǎn)效果更顯著。,3.2 基質(zhì)垂向滲透率,3.3 形狀因子,在油藏面積一定的條件下，形狀因子越大，體

13、積壓裂累產(chǎn)油量越小。這是因為形狀因子越大，即油藏長寬比越大時，在水平井段長度固定的情況下，過大的油藏長度導(dǎo)致泄油面積難以波及到油藏長度邊界；而在面積一定的條件下，長度大也意味著寬度小，會很快波及到寬度邊界。所以在本模型條件下，形狀因子取值較小時體積壓裂開發(fā)效果比較好。,三、水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析,3.4 水平井位置,水平井位于中間部位時，開發(fā)效果最好，水平井位置越往上下偏，開發(fā)效果越不理想。在本模型中，油藏沿垂向全部壓裂，所以水平井位置只影響基質(zhì)向裂縫以及裂縫向井筒的供液情況。水平井位于中部時，兩側(cè)均能較好的供液，所以產(chǎn)量較高；而在水平井偏向一側(cè)時，另一側(cè)只有近井筒部位供液能力強，離井

14、筒越遠，供液能力越差，未能充分動用儲量，所以開發(fā)效果并不理想。,三、水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析,3.5 原油粘度,粘度越大，體積壓裂改造儲層獲得的累產(chǎn)油量越小。在粘度較小時，粘度對累產(chǎn)油量的影響較大，隨著粘度的增大，累產(chǎn)油量變化幅度減小，且增產(chǎn)油量與粘度成線性關(guān)系。原油粘度越大，流體流動阻力越大，體積壓裂相對未壓裂情況的增產(chǎn)效果越小。在未壓裂時，由于滲透率小，井筒周圍泄油區(qū)域小，流體流動能力弱，導(dǎo)致粘度的影響并不明顯。而在體積壓裂后，由于井筒周圍泄油面積增大，在改造區(qū)域內(nèi)流體流動能力增強，流體粘度的影響就凸顯出來。,三、水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析,1 致密油概述 2 體積壓裂技術(shù) 3

15、水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析 4 水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力評價 5 結(jié)論,匯報提綱,4.1 次生裂縫導(dǎo)流能力增產(chǎn)潛力評價,四、水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力評價,4.2 半帶長增產(chǎn)潛力評價,四、水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力評價,結(jié)論：增大半帶長，不管基質(zhì)滲透率大小如何，體積壓裂效果均很好。在半帶長增加幅度相同的情況下，基質(zhì)滲透率越小，其增產(chǎn)量越大。滲透率越小的地層，實施體積壓裂改造，增產(chǎn)效果越明顯。,1 致密油概述 2 體積壓裂技術(shù) 3 水平井體積壓裂產(chǎn)能影響因素分析 4 水平井體積壓裂增產(chǎn)潛力評價 5 結(jié)論,匯報提綱,（1）致密油氣資源儲量豐富，已成為全球非常規(guī)石油勘探新亮點。開發(fā)致密油對緩解中國油氣資源緊缺狀況、改變能源結(jié)構(gòu)、保障國家能源