低渗油气储层增产改造技术

低渗油气储层增产改造技术主要内容一、低渗储层分类与分布二、水力压裂技术发展现状三、低渗储层生产特征四、低渗储层压裂改造要点五、储层保护与压裂液体技术六、低渗储层改造主要技术七、压裂评估与测试技术八、面临的技术问题与发展方向九、低渗透油气藏压裂增产特色工艺技术近年来，低渗透油气藏储量、产量构成比例逐年提高•鄂尔多斯、松辽、准噶尔、四川盆地累计探明低渗透石油储量76亿吨、天然气2.5万亿立方米。•石油剩余资源量799亿吨，其中低渗透431亿吨，占剩余石油资源总量的60%。天然气剩余资源49.6万亿立方米，其中低渗透24.8万亿立方米，占剩余天然气资源总量的51%。7875706646695968.479.301234567199619971998199920002001200220032004年低渗储量占百分数（%）0102030405060708090年探明石油储量(亿吨)前言已探明未开发地质储量(亿吨)落实地质储量(亿吨)可开发地质储量(亿吨)近期可开发地质储量(亿吨)低效一类地质储量(亿吨)低效二类地质储量(亿吨)暂无效益地质储量(亿吨)待落实地质储量(亿吨)待核销地质储量(亿吨)表外地质储量(亿吨)28.200633.690310.54854.8402.2853.157817.30242.88151.9590.6489全国有近33亿吨未动用储量,近万亿方低渗透气藏、凝析气藏,需要增产改造投入经济有效开发。问题：丰度低、单井产量低、开发效益差压裂技术实现有效增储上产作用举足轻重02000400060008000100001200019851990199520002005年井次02004006008001000年增油（万吨）压裂酸化井次年增产量从1955年至2004年底，全国压裂酸化作业22万井次以上，共增油11570万吨以上（平均单井525吨）近10年来年压裂酸化作业井次8000左右，年增油量560万吨（平均单井700吨）压裂技术进步，确保低渗藏有效开发–低渗透油藏整体压裂和开发压裂技术–低渗透气藏大幅度提高单井产量技术–复杂岩性储层酸压裂技术–深井、超深井压裂技术–大型压裂技术–裂缝性储层压裂技术–……工艺技术的基础：1）压前储层评价2）室内实验技术3）新型压裂材料4）裂缝诊断技术5）效果评估技术6）……如长庆：安塞油田、靖安油田、西峰油田美国：Johna气田低渗透油气田改造目标——实现油气田经济有效开发原则——深穿透、饱填砂、快返排工艺——简单、实用、安全、有效液体——对地层低伤害、对地面要环保测试——创新理论和技术一、低渗储层分类与分布1.国外低渗透油田划分标准•前苏联学者将渗透率小于（50～100）×10-3μm2的油田算作低渗透油田。•美国联邦能源管理委员会对低渗透储层进行了界定，其中把渗透率小于0.1×10-3μm2的储层称为致密储层。2.中国石油天然气总公司标准（1998年）①砂岩油藏按照渗透率划分标准分类特高渗高渗中渗低渗特低渗超低渗非渗K（×10-3μm2）K≥2000500≤K200050≤K50010≤K501≤K100.1≤K1K0.1②砂岩气藏按照孔隙度渗透率划分标准分类高渗中渗低渗特低渗K（×10-3μm2）500≤K10≤K5000.1≤K10K0.1孔隙度(%)≥2525～1515～10＜103.中国陆上低渗透油田的分布我国低渗透油气藏含油气层系多，涵盖古生界、中生界、新生界。低渗透油气藏类型多，包括砂岩、碳酸盐岩、火山岩。低渗透油气藏分布区域广，主要盆地都有分布，东部有松辽、渤海湾、二连、海拉尔、苏北、江汉盆地砂岩油藏，松辽、渤海湾盆地火山岩油气藏；中部有鄂尔多斯、四川盆地砂岩油气藏和海相碳酸盐岩气藏；西部有准噶尔、柴达木、塔里木、三塘湖盆地砂砾岩油气藏、火山岩油气藏和海相碳酸盐岩油气藏。二、水力压裂技术发展现状（一）国外水力压裂技术现状（总体：成熟、系统配套）研究重点领域机理研究新材料研究现场应用研究裂缝模拟研究支撑剂长期导流能力研究含砂液流变性压裂液伤害机理应力敏感性清洁压裂液低分子压裂液（可重复使用）缔合压裂液VDA（清洁自转向酸）改变相渗特性的压裂液超低密度支撑剂清洁泡沫压裂液裂缝诊断支撑剂回流控制技术新的压裂优化设计技术利用压裂压力降落曲线认识储层技术大型压裂控制缝高技术支撑剂段塞消除近井筒裂缝摩阻技术领先技术开发压裂技术重复压裂技术连续油管压裂酸化技术低伤害或无伤害压裂酸化技术压裂防砂与端部脱砂压裂技术人工裂缝诊断技术水平井压裂酸化技术压裂施工过程的计算机自动化控制与数据远传清洁压裂液压裂技术水压裂技术低分子压裂液压裂技术（二）国内水力压裂技术主体技术1、低渗透油藏开发压裂技术；2、低渗透气藏大幅度提高单井产量技术；3、复杂岩性储层改造技术；4、新型压裂材料和新工艺技术。国内发现的油气田越来越复杂，主要类型：１、低渗低压致密气藏；２、低渗特低渗透油藏；３、深层火成岩气藏；４、致密碳酸盐岩储层。形成的压裂改造主体技术：三、低渗储层生产特征•投产初期产量下降快、幅度大•稳产水平低，但产量相对稳定•地层压力下降较快，能量补充困难•注入水方向性推进强烈，易在裂缝方向水窜•一般而言，采收率较低0.01.02.03.04.05.098-12-699-12-600-12-501-12-502-12-503-12-504-12-405-12-4生产时间日产液(m3/d)日产油(t/d)0102030405060708090100含水(%)（一）、压裂地质分析与选井选层１、地质分析的重点：宏观方面应分析●沉积、构造、岩性特征，岩矿成份，地层压力系统与驱动类型；●区域上储层孔、渗、饱特征，地应力大小、方位与原始微裂缝发育状况；●流体性质、边底水分布及储层的敏感性等。微观方面应研究●目标井层的电性特征、小层分布、油水关系、非均质性以及试井等测试解释资料等。２.选井选层在地质研究与分析的前提下，开展选井选层工作。对于低渗、特低渗储层新井投产措施，原则上均需进行改造。●按地质方案确定主力产层和非主力产层；●按压力系统、地应力大小、物性差异、隔层分布、流体性质和油水关系等进行作业层段划分；对于老井重复改造，除要考虑上述因素外，还有：●改造历史、井筒状况；●产量下降原因、与水井或水线推进方向的关系（开发动态分析）等。压裂优化设计发展历程单井——井组——整体——开发压裂设计经验——图板——计算机模拟二维——拟三维——全三维总体来讲，压裂设计是一个从点到面过程，也是一个从实践到理论，再从理论到实践不断循环的过程。一个好的压裂设计，必需建立在对压前、压后评估和各相关要因分析的基础上。（二）、压裂优化设计压裂优化设计各因素关联示意优化压裂技术储层保护技术测试压裂及缝高控制技术射孔技术压裂、改造管串压后排液技术改造工艺技术压后评估技术开发井网与目标地质评价技术压裂液支撑剂优化岩石参数及地应力测试参数优化设计技术DowellFracproPT多级注入—闭合酸化CO2泡沫压裂FracCADE压裂酸化优化设计软件国外新的压裂优化设计技术压裂优化设计的新标准，即以通过增加井的采油指数的压裂优化设计。引进了无因次支撑剂系数，它的定义是裂缝渗透率与地层渗透率比值的2倍与支撑裂缝带的支撑剂体积与油藏的泄油体积比值的乘积。reservoirkVproppedwingVfkpropN,22低渗中渗无因次导流能力,CD无因次产能指数,J由该优化设计理论得出一下结论：压裂井的动态主要由压裂规模确定；表征压裂规模的最好的单一变量是无因次支撑剂系数；通过优化无因次支撑剂系数就可以确定最大的采油指数。例：低渗透油气藏开发压裂技术低渗、特低渗透油藏的改造技术发展方向是油藏工程与压裂工艺技术进一步相结合---开发压裂技术Pemex勘探和生产公司（PemexExploration&Production(PEMEX)）在开发墨西哥的Arcabuz-Culebra低渗气藏时，与美国天然气研究院(GRI)、GeoMechanics国际公司、Pinnacle技术公司、Brabagan&Associates公司相结合，采用油藏工程研究、地质力学研究与压裂工艺技术（包括水力裂缝诊断技术）相结合技术路线，来优化井网方式、井网密度和水力压裂优化设计，以提高低渗油气藏的总体开发效果。●机理：是在整体压裂技术上的进一步发展与完善。在确定布井方案将人工裂缝长度、方位与井网密度、井距、排距等参数进行优化，以期达到提高产量及开发效果的目的。●研究内容：以油藏工程、压裂裂缝系统、参数优化设计与压裂液系统优化设计研究等三项主体技术为主。●技术体系组成：油藏描述、地应力研究、考虑裂缝方位条件下的井网优化、大型压裂设计优化、现场实施、压后评估等。“开发压裂技术”思路长庆ZJ60井区开发压裂效果试验区情况：压裂是提高单井产量的关键技术，特别是对于低渗、特低渗油气藏的开发更具有重要的意义。在开发实践中将压裂作为系统工程整体优化研究，从储层地质评价到压后评估形成了适应不同油藏类型、不同层系的压裂液、压裂配套工艺、优化设计与评价、现场施工技术与HSE保证等体系，从以单井为对象发展到以区块和油藏为对象，不断提升压裂技术水平和实施效果，将会取得更加经济的效果。（三）、射孔技术1、射孔参数确定●首先根据地层地质条件、开发需求和压裂改造工艺的需要确定射孔位置、射孔井段。●要考虑到钻井过程的伤害范围，确定采用的弹型与技术。●根据压裂参数，尤其是排量来确定射孔密度与孔数。射孔工艺技术：●深穿透射孔技术●水力喷射射孔技术●负压射孔技术●超正压射孔技术●定向射孔技术●增能射孔技术等（四）、压裂支撑剂•支撑剂首先要在地应力场作用下能满足优化裂缝系统的导流能力要求；•通常情况下应具备高强度，低密度，包括经济等；•目前关于支撑剂选择，除依据行业标准外，应当对一个具体油气藏进行导流能力和系列评价与测试，选择性价比好的支撑剂。高密度支撑剂材料强度的提高，密度也随着加大，颗粒密度的增加，直接导致了输砂的难度，也很难做到在水力裂缝内均匀的布砂。沉降速度过快，也会导致压裂过程中在地层中出现桥堵。低密度低密度支撑剂能够在低排量下保证支撑剂的输送，能提供在绝大部分裂缝面积上得到支撑剂的机会，降低支撑剂密度还可以减少配制压裂液系统的复杂性从而减少了对填砂裂缝的伤害。高强度超低密度支撑剂－ULW新材料－高强度超低密度支撑剂美国BJ服务公司•2003年•两种ULW支撑剂ULW1.25支撑剂－被树脂浸透并涂层的化学改性核桃壳ULW1.75支撑剂－树脂涂层的多孔陶粒新材料－高强度超低密度支撑剂ULW新材料－ULW1.25支撑剂主要特点：视密度为0.85克/毫升(是石英砂的一半)79摄氏度下能承受41.4MPa的闭合应力，温度升高则强度降低，107°Ｃ时仅为27.6MPa；可破碎到任意API（泰勒网目）的大小，6－100目。新材料－ULW1.75支撑剂为树脂涂层的多孔陶粒，制造过程与常规低比重的陶粒支撑剂（LWP）相似，二者性能也比较接近，密度有较大的差别。ULW的密度约在1.75到1.9克/毫升之间，与制造过程中控制颗粒的孔隙度有关。涂层的多孔陶粒，一方面增加了它的强度并封闭了颗粒外部的孔隙，防止了外部液体的入浸从而也保持了低密度的特点。超低密度(ulw)支撑剂四大优点：•对压裂液粘度要求低；•可达到提高砂比以产生较大裂缝导流能力；•对施工排量要求低；•沉降速度低，有利于控制缝高而增加支撑缝长。天然核桃壳、超低密核桃壳支撑剂的渗透率和导流能力随闭合压力变化的曲线静态沉降五、储层保护与压裂液体技术（一）、储层保护技术低渗油气田储层保护的分歧与认识发展分歧：●低渗透要不要保护认识发展方向：●敏感性强的储层应保护●提高材料性能减少伤害●快速排液（二）、储层伤害要因（地层、流动、外来物）●地层因各种矿物成份引起的敏感性的规避；●低渗本质的小孔、喉道引起的液锁、桥堵；●入井液不配伍、高分子聚合物的吸附、固相颗粒嵌入等（三）、储层保