我國(guó)低滲透油氣藏開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及存在主要問(wèn)題

1、我國(guó)低滲透油氣藏開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀及存在主要問(wèn)題2005年11月9日2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)1匯報(bào)提綱我國(guó)低滲透未動(dòng)用儲(chǔ)量概況我國(guó)低滲透油田開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀我國(guó)低滲透油氣田增產(chǎn)改造存在主要問(wèn)題22005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)第一部分我國(guó)低滲透未動(dòng)用儲(chǔ)量概況328.200633.690310.54854.8402.2853.157817.30242.88151.9590.6489 全國(guó)有近33億噸未動(dòng)用儲(chǔ)量,近萬(wàn)億方低滲透氣藏、凝析氣藏,需要增產(chǎn)改造投入經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。問(wèn)題：豐度低、單井產(chǎn)量低、開(kāi)發(fā)效益差2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)42005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)第二

2、部分我國(guó)低滲透油田開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀5以提高單井產(chǎn)量為目的的壓裂改造技術(shù)低滲透油田開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)開(kāi)發(fā)壓裂重復(fù)壓裂大型壓裂6以有效補(bǔ)充地層能量為目的的注水技術(shù)2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)超前注水增注分注低滲透油田開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)7以降低成本為目的的采油技術(shù)2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)小井眼完井簡(jiǎn)易采油低滲透油田開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)82005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)第三部分我國(guó)低滲透油氣藏增產(chǎn)改造存在的主要問(wèn)題91、特低滲透油氣藏的大型壓裂改造技術(shù)2、重復(fù)壓裂技術(shù)（高含水期）3、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井壓裂改造技術(shù)4、高溫、高壓、深層改造技術(shù)5、裂縫性致密油氣藏增產(chǎn)改

3、造技術(shù)6、復(fù)雜巖性地層增產(chǎn)改造技術(shù)7、復(fù)雜斷塊油氣藏整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)8、新型壓裂材料2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)10針對(duì)合適的油藏采用大型壓裂是大幅度提高單井產(chǎn)量的關(guān)鍵，目前支撐劑用量達(dá)到100m3以上大型壓裂技術(shù)尚不配套。1、大型壓裂技術(shù)壓前油藏地應(yīng)力研究壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)壓裂液支撐劑優(yōu)選裂縫監(jiān)測(cè)連續(xù)輸砂、連續(xù)配液現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制技術(shù)存在問(wèn)題2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)11有效率低有效期短增產(chǎn)幅度小機(jī)理認(rèn)識(shí)不清2、老井重復(fù)壓裂存在問(wèn)題老井重復(fù)壓裂一直是久攻不克的難題2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)重復(fù)壓裂井的選井選層 重復(fù)壓裂時(shí)機(jī)（含水）重復(fù)壓裂的造縫機(jī)理裂縫轉(zhuǎn)向條件造新縫技

4、術(shù)重點(diǎn)研究12重復(fù)壓裂的機(jī)理一種是在原有水力裂縫的基礎(chǔ)上，進(jìn)行縫長(zhǎng)的延伸，增強(qiáng)導(dǎo)流能力等措施以擴(kuò)大水力縫的泄油范圍，這種方法可以稱(chēng)之為老縫新生。 另一種則是由于初壓填砂縫的存在，在其附近出現(xiàn)兩個(gè)水平應(yīng)力大小的換位及應(yīng)力場(chǎng)的換向，新縫的傾角及方位角不同程度地偏離了老縫，新縫在未泄油區(qū)的擴(kuò)展，增加了油氣井的泄油面積。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)13初次壓裂井低產(chǎn)的原因的三種類(lèi)型（之一）： 施工工藝及管理原因 初次壓裂施工中，各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制不到位、壓裂液傷害、選擇了不合適的支撐劑，施工過(guò)程中形成砂堵； 壓裂設(shè)計(jì)方案不合理，如壓裂規(guī)模過(guò)小，壓裂液配伍性差；一次壓裂多層時(shí)，出現(xiàn)未處理的小層等

5、。老縫新生 2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)14初次壓裂井低產(chǎn)的原因的三種類(lèi)型（之二）： 生產(chǎn)過(guò)程中，供油氣能力逐漸變差2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì) 因?yàn)榱芽p導(dǎo)流能力因支撐劑嵌入或受微粒的堵塞而降低；由于微粒運(yùn)移或結(jié)垢堵塞了地層；近井地帶和縫口處因吐砂而失去支撐等等。 壓裂井泄油區(qū)內(nèi)剩余可采儲(chǔ)量降低。15初次壓裂井低產(chǎn)的原因的三種類(lèi)型（之三）： 技術(shù)上的進(jìn)展 目前無(wú)論完井或壓裂技術(shù)上，比過(guò)去都有長(zhǎng)足的進(jìn)步。初次壓裂采用“老”技術(shù)的井，很可能成為復(fù)壓的對(duì)象。從某種意義上講“老”技術(shù)就是初次壓裂“低效”的同義詞。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)16若孔隙壓力所引起應(yīng)力差大于初

6、始最大與最小水平壓力差值,則復(fù)壓后的裂縫垂直于初始裂縫! 裂縫轉(zhuǎn)向2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)17初始應(yīng)力差較小時(shí)，極易發(fā)生轉(zhuǎn)向延伸；復(fù)壓的最佳時(shí)間，應(yīng)該是初次縫很長(zhǎng)，復(fù)壓縫進(jìn)入地區(qū)的孔隙壓力仍然很高的時(shí)期；初壓縫長(zhǎng)，將能獲得復(fù)壓轉(zhuǎn)向的極大利益； 兩個(gè)水平應(yīng)力基本上相等，復(fù)壓裂縫無(wú)疑將會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向。生產(chǎn)誘導(dǎo)應(yīng)力場(chǎng)變化：2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)18重要法則：“85/15”85%的復(fù)壓潛力存在于占總井?dāng)?shù)15%的井中 。分析方法：比較生產(chǎn)動(dòng)態(tài)法構(gòu)成認(rèn)定法生產(chǎn)樣板曲線擬合法重復(fù)壓裂的選井2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)19 構(gòu)成認(rèn)定法井位、地質(zhì)、鉆井、完井、增產(chǎn)、修井?dāng)?shù)據(jù)參

7、數(shù)輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出參數(shù)（對(duì)產(chǎn)量的影響）評(píng)估復(fù)雜系統(tǒng)、用單變量或多變量分析方法得不出相同結(jié)果 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法遺傳算法真實(shí)動(dòng)態(tài)與優(yōu)化動(dòng)態(tài)之間存在巨大差異的井，視為復(fù)壓對(duì)象 優(yōu)化2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)202005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)21選井條件：既具有高滲透率又具有高表皮系數(shù)的井； 累積產(chǎn)量非常高及進(jìn)行過(guò)大型壓裂的井；產(chǎn)量高于平均水平的井，初次壓裂有效的井； 對(duì)初次壓裂作業(yè)造縫較短，有效縫長(zhǎng)不夠的井；2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)22選井條件：砂層上面的隔層有較大的破碎，這樣的井復(fù)壓 后，形成的有效縫較短，不適宜復(fù)壓；在小的斷層帶附近的井，初次壓裂后可能泄油較完全

8、，因之不能成為復(fù)壓候選井；靠近大斷層的井不能復(fù)壓。 2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)23選井程序：“85/15”法則15%候選井15%20%優(yōu)先井考慮多層中的潛力小層選擇對(duì)象流體與地層間的配伍性及傷害機(jī)理的實(shí)驗(yàn)室研究 候選井制定出復(fù)壓步驟與設(shè)計(jì) 估算所需費(fèi)用及進(jìn)行增產(chǎn)量預(yù)測(cè) 復(fù)壓對(duì)象經(jīng)濟(jì)可行性分析復(fù)壓井新的試井方法證明措施的有效性 2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)243、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井壓裂改造技術(shù)多裂縫啟裂和擴(kuò)展機(jī)理；產(chǎn)量預(yù)測(cè)及壓裂施工方案優(yōu)化設(shè)計(jì)等。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)大斜度井（中原、大港、長(zhǎng)慶）問(wèn)題：斜井更易于產(chǎn)生多裂縫，造成裂縫狹窄；斜井在裂縫啟裂過(guò)程中往往發(fā)生

9、裂縫的扭轉(zhuǎn)與彎曲，造成裂縫連續(xù)性差及極高的彎曲摩阻。水平井、大位移井改造 重點(diǎn)研究：254、高溫、高壓、深層改造技術(shù)提高壓裂液的抗溫、抗剪切性能、降低摩阻設(shè)備能力2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)160C、壓力系數(shù)1.6、深度4000m問(wèn)題：破裂壓力和施工壓力高壓裂材料性能好重點(diǎn)解決：265、裂縫性致密油氣藏增產(chǎn)改造技術(shù)(碳酸鹽巖儲(chǔ)層)多重介質(zhì)滲流機(jī)理天然裂縫與水力裂縫擴(kuò)展規(guī)律控制濾失技術(shù)天然裂縫支撐技術(shù)（復(fù)合壓裂）壓裂分析與診斷技術(shù)2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)重點(diǎn)研究：276、復(fù)雜巖性地層增產(chǎn)改造技術(shù)不連續(xù)介質(zhì)、塑性介質(zhì)裂縫擴(kuò)展機(jī)理多裂縫延伸機(jī)理與控制技術(shù)濾失機(jī)理與降濾技術(shù)壓力

10、分析與診斷技術(shù)2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)變質(zhì)巖、砂礫巖、煤層等重點(diǎn)研究：287、復(fù)雜斷塊油氣藏整體壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)復(fù)雜斷塊油氣藏地應(yīng)力場(chǎng)分布以及與井網(wǎng)關(guān)系研究；復(fù)雜井網(wǎng)條件下的整體壓裂改造方案設(shè)計(jì)。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)復(fù)雜斷塊油藏，由于受斷層、構(gòu)造等地質(zhì)條件的控制，斷塊的復(fù)雜性和不規(guī)則性加劇、地應(yīng)力場(chǎng)分布復(fù)雜，因此,井網(wǎng)與裂縫系統(tǒng)不能達(dá)到最優(yōu)匹配，在很大程度上影響了壓裂的潛能發(fā)揮。重點(diǎn)研究：29 由于產(chǎn)生多縫（分支縫），出現(xiàn)裂縫的分支將改變裂縫的擴(kuò)展機(jī)理，裂縫不再垂直于最小主應(yīng)力。在分支縫縫面上發(fā)生滑移從而產(chǎn)生阻力，增加了支撐裂縫的流體壓力。 另外一種多縫是由大段射孔

11、造成，在同一方向上出現(xiàn)多條裂縫，它們被此平行，相互排斥，同時(shí)擴(kuò)展擁擠在一起，爭(zhēng)奪有限的縫寬，由于每條縫都很窄，增加了流動(dòng)阻力，提高了壓裂壓力。高壓裂壓力原因：1、裂縫迂曲、多縫2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)30裂縫起裂后迂曲與多縫示意圖minmaxminmax2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)31Conceptual simplification of near-wellbore tortuosity and multiple fracturesRegion of near wellbore tortuosity2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)32Region of near

12、 wellbore tortuosityFRACPROTM model of near-wellbore tortuosity and multiple fractures2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)332.裂縫端部效應(yīng) 在裂縫擴(kuò)展過(guò)程中，在裂縫端部遭遇額外的阻力，其中有：由于攜砂液的濾失增加了粘度及支撐劑濃度；新生裂縫表面粗糙產(chǎn)生湍流；與天然裂縫相交使水力縫沿天然縫方位發(fā)展；端部強(qiáng)度因子遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)室小塊巖心測(cè)試結(jié)果；裂縫端部處于非滲性巖石之中。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)34分析的目的是估計(jì)多縫的縫數(shù)，裂縫的大致尺寸及鋪砂濃度； 多縫同時(shí)擴(kuò)展延伸，發(fā)生意外砂堵的診斷兩個(gè)重

13、要的現(xiàn)象即超高凈壓力及在低砂比下出現(xiàn)砂堵。 多縫常發(fā)生在具有基質(zhì)滲透率極低，并有天然裂縫與井眼相交的地層里。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)35 可能發(fā)生異常超高壓力因素：蓋底層具有超高的閉合壓力、儲(chǔ)層巖石具有異常高的韌性或其他的阻礙縫端擴(kuò)展的因素，如果應(yīng)用單一平面裂縫模型計(jì)算出來(lái)的壓力比超高壓力低很多，那麼就要考慮同時(shí)擴(kuò)展多縫的可能性。（1）用單一平面裂縫模型分析壓裂壓力2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)36（2）用多裂縫的概念分析壓裂壓力 在多縫壓力壓裂擬合過(guò)程中，要用等值裂縫數(shù)來(lái)估計(jì)同時(shí)擴(kuò)展的、大小相等的裂縫數(shù)目。 增加等值縫數(shù)，會(huì)導(dǎo)致凈壓力加大，但也減少了多縫中的單縫的縫寬，

14、降低了接受支撐劑的能力，進(jìn)行不同等值縫數(shù)的壓裂擬合，可能得出既與凈壓力又與支撐劑粒徑（縫寬至少能容納單粒徑）相適應(yīng)的縫數(shù)。 等值縫數(shù)在壓裂形成裂縫的過(guò)程中并不一定是一個(gè)不變數(shù)值，可能起裂時(shí)是一個(gè)縫數(shù)，擴(kuò)展中又是另一個(gè)縫數(shù)。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)37（2）用多裂縫的概念分析壓裂壓力時(shí)間(min)位置(m)事件因子0.00.0裂縫條數(shù)20.51.73裂縫條數(shù)30.71.94裂縫條數(shù)51.713.6裂縫條數(shù)82.318.3天然裂縫54.016.8裂隙開(kāi)啟95.328.6裂縫條數(shù)36.639.7裂縫條數(shù)12005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)38 從壓裂壓力分析看來(lái)，在多縫條件下，單一

15、平面裂縫模型不能解釋異常高的凈壓力及經(jīng)常出現(xiàn)的砂堵。 多縫、窄縫及短縫卻能與實(shí)測(cè)壓裂壓力曲線相擬合。單一平面裂縫模式也不能解釋多縫條件下的不穩(wěn)定試井結(jié)果。 目前，對(duì)壓裂中出現(xiàn)多縫的理論研究，尚處于探索階段。 2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)39多裂縫防治措施1、注入支撐劑段塞 在井底附近裂縫迂曲區(qū)域內(nèi)，注入數(shù)個(gè)支撐劑段塞，必要時(shí)，注入每個(gè)段塞后關(guān)井測(cè)壓。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)40Before proppant slugAfter proppant slug注入支撐劑段塞多裂縫防治措施2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)41 由于井底附近阻力損失只發(fā)生在起裂的數(shù)英尺內(nèi)，用

16、高粘流體起裂，粘稠液體不易在多縫中分流，只進(jìn)入多裂縫中少數(shù)易吸收液體的裂縫并使之?dāng)U展，從而不易產(chǎn)生多縫。 2、用高粘流體起裂2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)42 大排量對(duì)井底附近裂縫迂曲起沖刷磨蝕作用，有利于增大縫寬，減少縫數(shù)。3、大排量 采用超平衡射孔、定向射孔、小段射孔、固井質(zhì)量好的井段射孔、深度射孔，均有利于減少井底附近裂縫迂曲程度。其中，改變射孔相位法只適用于新井，重復(fù)射孔只會(huì)增加不利因素，在老井中要采取其它措施。 4、射孔2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)438、新型壓裂材料膠束壓裂液清水壓裂液高強(qiáng)度、低密度支撐劑等2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)降低壓裂液傷害、提高

17、裂縫長(zhǎng)期導(dǎo)流能力4490 年代中期安納達(dá)柯石油公司東得克薩斯棉花谷上侏羅紀(jì)博西爾砂層儲(chǔ)層情況：博西爾砂層位于棉花谷砂巖之下，是黑灰色頁(yè)巖間夾有細(xì)砂、粉細(xì)泥質(zhì)砂巖的大厚層粘土的主要成分是綠泥石與伊利石平均孔隙度與滲透率為610%及0.0050.05毫達(dá)西 低滲儲(chǔ)層的含水飽和度為50%，高滲透率儲(chǔ)層為5% 清水壓裂技術(shù)應(yīng)用混合清水壓裂2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)45清水壓裂技術(shù)應(yīng)用混合清水壓裂工藝技術(shù)混合清水壓裂法：在工藝實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)某些儲(chǔ)層清水壓裂導(dǎo)流能力得不到保證，采用了混合清水壓裂工藝：用清水造一定的縫長(zhǎng)及縫寬后，繼以硼交鏈的3.6 4.2 公斤/方的胍膠壓裂液，帶有20/40、

18、40/70目砂子，從而產(chǎn)生較高導(dǎo)流能力的水力裂縫。2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)46停泵時(shí)，濾失區(qū)達(dá)到了15英尺停泵時(shí)刻裂縫壁面附近地層含水飽和度分布2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)47平均進(jìn)水深度5-10英尺停泵時(shí)井筒附近地層含水飽和度分布2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)48水侵入?yún)^(qū)域在井底周?chē)汛蟠鬁p少，但在縫端部的含水飽和度仍然很高，此處的排液程度較低，排液的初速度與井底周?chē)乃柡投取V失區(qū)的厚度有關(guān)，并受控于隨應(yīng)力而變化的滲透率。生產(chǎn)10天后裂縫附近地層含水飽和度的分布2005年國(guó)際油氣藏增產(chǎn)改造學(xué)術(shù)研討會(huì)49 清水壓裂在這種情況下的成功與否，取決于是否存在著有利的天然裂縫系統(tǒng)以及它們對(duì)壓力及原有的就地應(yīng)力的響應(yīng)程度。質(zhì)地強(qiáng)硬的巖石有許多粗糙的節(jié)理，很高的抗剪程度，很好的剪切與裂縫導(dǎo)流能力的耦合性（裂縫性致密砂巖、灰?guī)r地層等） ，清水壓裂適用；強(qiáng)度較弱的巖石如泥質(zhì)砂巖就不適合清水壓裂；儲(chǔ)層的裂縫網(wǎng)狀分布及流體流動(dòng)過(guò)程都可以用以評(píng)價(jià)是