張琪低滲透油氣藏若干開采技術(shù)

1、低滲透油氣藏若干開采技術(shù)張 琪2003.101 低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展 低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展主要內(nèi)容復(fù) 合 壓 裂水平井壓裂水力裂縫層內(nèi)爆燃2低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展開采的突出問(wèn)題油氣層保護(hù) 能量保持 提高采收率 增產(chǎn)措施 儲(chǔ)層特征 滲流特性 低 產(chǎn) 出 高 投 入 技 術(shù)經(jīng)濟(jì)效益3低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展 低滲透油氣藏受高投入、低產(chǎn)出影響的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題直接關(guān)系到相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。 貫穿于鉆井、完井、增產(chǎn)措施、采油采氣的整個(gè)過(guò)程的儲(chǔ)層傷害和低產(chǎn)是低滲透油氣藏開發(fā)技術(shù)首先面對(duì)的兩個(gè)主要問(wèn)題。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞解決這兩個(gè)問(wèn)題。 4低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展技術(shù)90年代前現(xiàn)今鉆井技術(shù)水基泥漿

2、鉆井油基泥漿鉆井泡沫鉆井氣體鉆井霧化鉆井泡沫鉆井充氣液鉆井（欠平衡鉆井）完井技術(shù)下套管、固井、射孔壓裂裸眼完井水平井裸眼分段壓裂井網(wǎng)垂直井 密井網(wǎng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)驅(qū)替水平井 稀井網(wǎng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)驅(qū)替增產(chǎn)改造 技術(shù)水力壓裂酸化泡沫壓裂氮?dú)馀菽瓑毫?泡沫壓裂 酸化水平井裸眼分段泡沫壓裂液態(tài)CO2加砂壓裂長(zhǎng)水平段替代壓裂驅(qū)替方式彈性驅(qū)溶解驅(qū)注水彈性驅(qū) 溶解氣驅(qū) 氣驅(qū)水汽交注、混注人造氣頂驅(qū)5低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展 一些低滲透油氣藏往往存在天然裂縫或潛在裂縫，開采過(guò)程顯現(xiàn)應(yīng)力敏感性(應(yīng)力傷害)，同時(shí)，又采用整體壓裂措施。因此，地應(yīng)力分布研究對(duì)低滲透油氣藏的井網(wǎng)部署、水力壓裂方位以及水平井方位的確定都較為重要。 低滲透

3、油藏開發(fā)中的壓力保持和提高采收率方法是又一突 出問(wèn)題，近來(lái)更多的針對(duì)油藏條件采用各種注氣措施。為了改善低滲透油藏增產(chǎn)措施的效果，目前又著手研究層內(nèi)爆炸，將傳統(tǒng)的水力壓裂與爆炸相結(jié)合，在水力壓裂裂縫周圍形成爆炸裂縫，以進(jìn)一步改善其滲流條件。6主要內(nèi)容 低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展水平井壓裂水力裂縫層內(nèi)爆燃復(fù) 合 壓 裂復(fù) 合 壓 裂7三種壓裂方式的比較高壓液體使地層破裂產(chǎn)生裂縫，被支撐劑支撐后形成高導(dǎo)流能力的裂縫。火藥或推進(jìn)劑（火箭燃料）在井筒內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體在井筒附近形成多條徑向裂縫。炸藥在井筒內(nèi)的爆轟和爆燃在井筒附近產(chǎn)生多條裂縫。常用炸藥有黑索金、奧克托金等。復(fù) 合 壓 裂水力壓裂高能氣

4、體壓裂井內(nèi)爆炸壓裂：8復(fù) 合 壓 裂升壓速率各種壓裂的壓力與時(shí)間的關(guān)系9三種壓裂方法主要參數(shù)復(fù) 合 壓 裂10復(fù) 合 壓 裂裂縫特征三種壓裂方式形成的裂縫11復(fù) 合 壓 裂應(yīng)用問(wèn)題爆炸造成的壓縮應(yīng)力波使井周巖石發(fā)生塑性變形，形成的殘余應(yīng)力場(chǎng)使得爆炸初期形成的大量裂縫重新閉合，或被爆炸殘余物堵塞。 井內(nèi)爆炸易損壞井筒；所用硝化甘油類藥劑過(guò)于敏感是爆炸壓裂失敗的原因之一。井內(nèi)爆炸壓裂12復(fù) 合 壓 裂高能氣體壓裂加載速率較高，適用于脆性地層，如石灰?guī)r、白云巖和泥質(zhì)含量較低（小于10%）的砂巖對(duì)于塑性地層不甚適用，如泥巖、泥質(zhì)含量較高（大于20%）的泥灰?guī)r和砂質(zhì)泥巖，且對(duì)泥巖地層，反而可能產(chǎn)生“壓實(shí)

5、效應(yīng)”產(chǎn)生的輻射狀裂縫僅局限于近井地帶（縫寬約為0.40.8mm，徑向縫長(zhǎng)約為5 10m，縱向縫高2 3m）膠結(jié)疏松的砂巖地層壓后可能出現(xiàn)嚴(yán)重的出砂問(wèn)題13復(fù) 合 壓 裂水力壓裂技術(shù)成熟度高，是低滲透油氣藏開發(fā)的主要技術(shù)。形成單一裂縫，裂縫方向受地應(yīng)力控制。對(duì)特低滲油藏，遠(yuǎn)離裂縫處的油氣難以流向裂縫。技術(shù)還在不斷完善，以適應(yīng)油氣田開發(fā)的需要，如超深井壓裂、重復(fù)壓裂以及與其他技術(shù)的組合應(yīng)用。14高能氣體壓裂與水力壓裂聯(lián)作技術(shù)復(fù) 合 壓 裂 先進(jìn)行高能氣體壓裂在近井處形成多條裂縫，然后進(jìn)行水力壓裂，延伸高能氣體壓裂形成的多條徑向裂縫，延伸到徑向裂縫末端時(shí)裂縫沿垂直于最小主應(yīng)力方向延伸，并可形成多條

6、有支撐劑支撐的徑向裂縫，可有效的改善遠(yuǎn)離井筒地帶的滲透率。技術(shù)思路：15復(fù) 合 壓 裂技術(shù)特點(diǎn)：具有水力壓裂和高能氣體壓裂的聯(lián)合增產(chǎn)作用；充分利用了兩種技術(shù)造縫機(jī)理的差異互補(bǔ)性；油層處理半徑大、水力壓裂破裂壓力低、可得到多條支撐的徑向裂縫。16復(fù) 合 壓 裂影響因素：高能氣體壓裂的井筒壓力增長(zhǎng)速率103105MPa/s時(shí)，可產(chǎn)生裂縫38條；井內(nèi)壓力達(dá)到破裂壓力的時(shí)間控制在0.55ms；壓力上升時(shí)間壓力峰值壓力峰值隨裂縫數(shù)目的增加而降低一般控制在上覆巖層壓力的1 1.5倍。17壓力持續(xù)時(shí)間為防止套管損壞同時(shí)保證增產(chǎn)效果，需適當(dāng)控制燃燒速度。壓力持續(xù)時(shí)間通常應(yīng)控制在200ms左右。壓裂彈下放位置壓

7、裂彈應(yīng)布置在水力壓裂難以壓開的部位復(fù) 合 壓 裂18復(fù) 合 壓 裂水力壓裂參數(shù)采用大排量（高出普通壓裂排量的20%以上），低砂比（20%25%）；液柱壓檔高度電纜傳輸施工時(shí)采用液柱壓井，提高靜液柱壓力會(huì)加快燃燒，增大峰值，適宜的液柱高度為5001500米。19主要內(nèi)容 低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展復(fù) 合 壓 裂水平井壓裂水力裂縫層內(nèi)爆燃技術(shù)20水力裂縫層內(nèi)爆燃技術(shù)基本構(gòu)想： 利用水力壓裂技術(shù)將乳膠狀爆燃藥壓入油層裂縫，并采取不損毀井筒的技術(shù)措施點(diǎn)燃該爆燃藥，從而在主裂縫周圍產(chǎn)生大量裂縫，達(dá)到提高采收率、增產(chǎn)原油的目的。 層內(nèi)爆炸示意圖21水力裂縫層內(nèi)爆燃技術(shù)炸藥釋放能量的主要形式 爆燃造成多條分支

8、裂縫，向主裂縫兩側(cè)可延伸2米以上，巖層裂開體積將大于2立方米。爆燃?jí)毫Υ笥趲r石強(qiáng)度，壓力上升快慢適度可防止毀壞井筒和產(chǎn)生“應(yīng)力籠”。剪切裂縫兩側(cè)有不可恢復(fù)的錯(cuò)動(dòng)，縫內(nèi)的巖屑有自支撐效應(yīng)。井內(nèi)瞬態(tài)壓力控制在100MPa量級(jí)，可依靠自支撐效應(yīng)維持油氣層的滲透能力技術(shù)原理：22水力裂縫層內(nèi)爆燃技術(shù)需研究的技術(shù)問(wèn)題： 藥品能否壓入含油氣巖層裂縫 藥品壓入巖層裂縫后能否發(fā)生爆炸 爆炸后對(duì)巖石產(chǎn)生怎樣的效果 總結(jié)成理論問(wèn)題： 含顆粒粘性流體在狹縫中的運(yùn)動(dòng)爆燃藥在狹縫中的爆炸 巖石的強(qiáng)動(dòng)載破碎和滲流強(qiáng)化 23水力裂縫層內(nèi)爆燃技術(shù)特種爆燃藥配方：火藥： 原油（機(jī)油）/氧化劑（高氯酸鉀、硝酸銨）炸藥： 黑索金/

9、原油（機(jī)油）24水力裂縫層內(nèi)爆燃技術(shù)產(chǎn)出液后處理安全問(wèn)題：壓裂階段：未爆炸的炸藥顆?？赡茈S壓裂液回排到井口 并放空油井生產(chǎn)階段：殘留在巖縫中的未爆炸炸藥顆粒難以流出地層地面輸送階段：隨產(chǎn)液進(jìn)入集輸系統(tǒng)的殘藥顆粒濃度明顯低于1%，能用離心法分離。原油加工階段：分離后的原油進(jìn)入常減壓分餾塔之前殘留于產(chǎn)液中的微量炸藥約在400攝氏度的加熱爐中完全分解，殘留藥濃度很低，熱分解不可能導(dǎo)致爆炸25主要內(nèi)容 低滲透油氣藏開采技術(shù)進(jìn)展復(fù) 合 壓 裂水力裂縫層內(nèi)爆燃水平井壓裂26橫向垂直裂縫軸向垂直裂縫水平井壓裂裂縫起裂模式與裂縫形式27相對(duì)于與原地應(yīng)力方位的不同井眼方向的非平面裂縫幾何形狀水平井壓裂28縱向裂縫雙線性流和橫向裂縫徑向-線性流模式 水平井壓裂29直井與水平井產(chǎn)量對(duì)比 水平井壓裂產(chǎn)能比較30壓裂水平井與壓裂垂直井的采油指數(shù)比隨裂縫延伸程度的變化水平井壓裂裂縫數(shù)小于4條時(shí)，增產(chǎn)效果不好31垂直井垂直裂縫與水平井縱向裂縫的采油指數(shù)比 水平井壓裂32套管分流壓裂技術(shù)（大慶茂平1井）水平井壓裂水平井壓裂方式33雙封隔器單卡壓裂技術(shù)（大慶油田）水平井壓裂34水平井壓裂水平井膠塞壓裂技術(shù)（長(zhǎng)慶塞平1井）自定位定向射孔；壓裂施工；求產(chǎn)試油。第一段填砂液體膠塞封堵試壓；自定位定向射孔；壓裂施工；求產(chǎn)試油。第二段填砂