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2015.1.31汇报人:葛强中国石油大学（华东）高中长庆石油勘探局庆阳子弟总校2008—2011中国石油大学（华东）中国石油大学（北京）本科2011—2015硕士个人简介---教育背景随着中国石油油气勘探进入新的储量增长高峰期，原油产量稳中有升，天然气产量快速增长，储层改造技术发挥了重要作用。但低渗透、非常规油气藏的储量越来越多，储量有效动用及开发的难度不断加大，储层改造技术不断面临新的挑战。储层改造技术作为稳定和提高单井产量的关键技术，压裂工程系统要积极实现理念创新、加速技术进步、持续努力攻关，全力推动低渗透油气藏压裂技术上台阶，为不断开创油气勘探开发新局面，建设综合性国际能源公司做出新的、更大的贡献。前言1致密油概述2体积压裂技术3水平井体积压裂产能影响因素分析4水平井体积压裂增产潜力评价5结论汇报提纲一、致密油概述1、我国油气勘探开发现状我国致密油气、煤层气、页岩油气等非常规油气资源非常丰富。目前我国常规油气资源探明程度相当高，储量增长“入不敷出”稳产难度越来越大。非常规油气资源将成为我国新的油气增长点。我国低渗透油气储量占剩余储量的50%左右，新增探明储量中70~80%为低渗、超低渗油气藏（如长庆西峰油田），低渗油气藏将成为我国油气增长的主力。低渗和非常规油气资源将成为我国未来油气开发的重点！2014年国内石油消费延续低速增长态势，石油表观消费量约5.18亿吨，比上年增长3.7％。2014年，原油产量稳中微增，估计达2.1亿吨。石油对外依存度达59.5％。2014年天然气表观消费量约为1830亿立方米，国内天然气产量为1256亿立方米，对外依存度上升至32.2％。李克强总理在2014年4月22日新一届国家能源委员会首次会议上指出“能源是现代化的基础和动力……能源供应和安全事关我国现代化建设全局，要加大陆上、海洋油气勘探开发力度，创新体制机制，促进致密油气、煤层气、页岩油气等非常规油气资源开发”。一、致密油概述鄂尔多斯盆地•三叠系泥页岩•三叠系致密砂岩塔里木盆地•寒武系海相泥岩渤海湾盆地•第三系泥岩•致密砂岩吐哈-三塘湖盆地•侏罗系湖相泥岩•侏罗系致密砂岩四川盆地•三叠系泥页岩•寒武系海相泥页岩•须家河致密砂岩准噶尔盆地•二叠系芦草沟组•平地泉泥灰岩柴达木盆地•侏罗系湖相泥岩柴达木盆地•白垩系湖相泥岩华北地台•前寒武海相泥岩•华北致密灰岩开展全国非常规致密储层研究，取得初步研究进展一、致密油概述一、致密油概述2、致密油的概念及其特点致密油：是储集在覆压基质渗透率小于或等于0.2×10-3μm2（空气渗透率小于2×10-3μm2）的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集层中的石油。孔隙度低、渗透率低孔吼细小（半径小于1.5μm）微观孔隙结构复杂储层特点固液相界面表面分子作用力不可忽略，形成了附加渗流阻力。造成非达西渗流存在启动压力梯度产生原因结果致密砂岩油藏非达西渗流示意图孔隙度、渗透率低，储层具有非达西渗流的特征致密油藏孔隙度一般在3-12%，就地或有效渗透率通常低于0.1×10-3μm2达西流：有压差，有产量非达西流：克服一定压差，才有产量。2、致密油的概念及其特点一、致密油概述为促进我国致密油进一步发展，2014年2月22日，国家973计划致密油（页岩油）项目启动。近一年来，项目组紧紧围绕我国陆相致密油潜力评价、甜点区预测、规模产能建设三大勘探生产需求，把握特点，抓住难点，形成亮点，构建以页岩系统为核心的细粒沉积学、以微纳米孔喉系统为代表的非常规储层地质学和以分子动力学模拟为代表的非常规油气地质学等基础理论体系，以及致密油甜点区评价、人造油气藏开发等技术，取得创新性成果，为推动致密油发展和页岩油探索提供科学依据。一、致密油概述广安126井，未见可视孔合川1井，晶间孔1致密油概述2体积压裂技术3水平井体积压裂产能影响因素分析4水平井体积压裂增产潜力评价5结论汇报提纲1、体积压裂的概念体积压裂是在水力压裂的过程中，通过在主裂缝上形成多条分支缝或者沟通天然裂缝，最终形成不同于常规压裂的复杂裂缝网络，增加井筒与储集层接触体积，改善储集层的渗流特征及整体渗流能力，从而提高压裂增产效果和增产有效期。二、体积压裂技术矿井实拍图室内试验结果数值模拟体积压裂的特点复杂网络裂缝扩展形态裂缝发生错断、滑移、剪切破坏复杂的渗流机理诱导应力和多缝应力干扰裂缝发生转向2、体积压裂的特点二、体积压裂技术平面对称双翼裂缝非平面对称裂缝（弯曲缝、多裂缝）缝网压裂技术(经典理论下提出，隐含现代理论内涵)体积改造技术(现代理论)张开裂缝剪切裂缝内涵一：裂缝以复杂缝网形态扩展，打碎储层，实现人造“渗透率”二、体积压裂技术3、体积压裂的内涵内涵：剪切缝是岩石在外力作用下破裂并产生滑动位移，岩层表面形成不规则或凹凸不平的几何形状，具有自我支撑特性的裂缝条件：当压力低于最小水平应力，产生剪切断裂地质力学特性：形成剪切缝的岩石具有较高的偏应力和强度，是不易发生塑性形变的脆性岩石（杨式模量高，泊松比低），富含强度较低的岩石结构或天然裂缝剪切裂缝在径向上更为发育剪切扩张机理图示剪切缝作用机理致密气藏——清水压裂、低浓度支撑剂基础实验成为新理念的重要支撑SPE106289内涵二：裂缝发生剪切破坏，错断、滑移。不是单一的张开型破坏二、体积压裂技术裂缝扩展原理剪切力引起了地层岩石错位，裂缝壁面产生粗糙天然裂缝的扩展诱导的剪切滑移张开连接较弱的断层和平面采用分形理论反演模拟天然裂缝网络，考虑了线弹性和弹性裂缝变形和就地应力场建立节理、断层条件下裂缝剪切扩展模型分形理论为表征复杂裂缝扩展提供了关键的研究手段天然裂缝半径裂缝粗糙度分形维数天然裂缝网络二、体积压裂技术•Barnett页岩含石英矿物37.38%，碳酸盐矿物19.13%，粘土矿物41.13%；其中粘土矿物成分不含蒙脱石，以伊/蒙混层为主(SPE106070)北美不同区域页岩地层矿物组分（%）内涵三：储层岩性具有显著的脆性特征，是实现体积改造的物质基础北美页岩数据库的矿物三角图表明1区脆性页岩富含石英2区脆性页岩富含碳酸盐3、4区塑性页岩富含泥质压裂困难易形成缝网二、体积压裂技术裂缝=天然气储集空间及渗流通道简单裂缝复杂裂缝异常复杂裂缝Barnett页岩储层页岩在裂缝网络系统不发育情况下，很难成为有效储层内涵四：天然裂缝及相互沟通状况，是实现体积改造的前提条件内涵的延伸储层的岩石力学特性是确定压裂是否能够形成体积改造的关键天然裂缝发育状况，是否产生复杂网状缝，是实施体积改造的基础研究表明：K≤1mD，裂缝网络对产能极限贡献率在10%左右K≤0.01mD，裂缝网络对产能极限贡献在40%左右K≤0.0001mD，网络对产能极限贡献在80%左右裂缝网络对提高致密气、页岩气的产能至关重要二、体积压裂技术敲击不产生裂缝敲击产生网状缝破碎且水平层理发育体积改造的最美诠释二、体积压裂技术内涵五：“分段多簇”射孔实施应力干扰是实现体积改造的技术关键常规水平井分段压裂：研究段间距的优化，采用单段射孔，单段压裂模式，避免缝间干扰体积改造：优化段间距，采用“分段多簇”射孔，多段一起压裂模式，利用缝间干扰，促使裂缝转向，产生复杂缝网二、体积压裂技术液体速溶瓜胶过渡罐连续混配车水平井同步压裂实例二、体积压裂技术交叉压裂实例：两口井交叉压裂作业，每天可以压裂4～5段微地震监测下桥塞、射孔作业压裂作业二、体积压裂技术1致密油概述2体积压裂技术3水平井体积压裂产能影响因素分析4水平井体积压裂增产潜力评价5结论汇报提纲缝网双重介质模型三、水平井体积压裂产能影响因素分析FNDP（fracturenetworkdualporosity）：该模型在双重介质模型的基础上运用局部网格加密技术将人工裂缝与天然裂缝相互交错的复杂缝网系统进行表征，并将压裂改造区外部视为单重介质，更精确的表征体积压裂改造后的致密储层。3.1基质水平方向渗透率体积压裂对水平方向渗透率较小(小于0.3mD)的油藏，改造效果明显，增产油量变化幅度较大；对于水平方向渗透率大于0.8mD的油藏，水平井体积压裂的增产效果趋于平缓；基质渗透率越大，体积压裂增产效果越明显。三、水平井体积压裂产能影响因素分析在基质水平方向渗透率为0.5mD时，评价基质垂向渗透率对体积压裂水平井产能的影响。结果表明，基质垂向渗透率越大，体积压裂增产油量越小，即在垂向渗透率较小时实施体积压裂增产效果更显著。3.2基质垂向渗透率3.3形状因子在油藏面积一定的条件下，形状因子越大，体积压裂累产油量越小。这是因为形状因子越大，即油藏长宽比越大时，在水平井段长度固定的情况下，过大的油藏长度导致泄油面积难以波及到油藏长度边界；而在面积一定的条件下，长度大也意味着宽度小，会很快波及到宽度边界。所以在本模型条件下，形状因子取值较小时体积压裂开发效果比较好。三、水平井体积压裂产能影响因素分析3.4水平井位置水平井位于中间部位时，开发效果最好，水平井位置越往上下偏，开发效果越不理想。在本模型中，油藏沿垂向全部压裂，所以水平井位置只影响基质向裂缝以及裂缝向井筒的供液情况。水平井位于中部时，两侧均能较好的供液，所以产量较高；而在水平井偏向一侧时，另一侧只有近井筒部位供液能力强，离井筒越远，供液能力越差，未能充分动用储量，所以开发效果并不理想。三、水平井体积压裂产能影响因素分析3.5原油粘度粘度越大，体积压裂改造储层获得的累产油量越小。在粘度较小时，粘度对累产油量的影响较大，随着粘度的增大，累产油量变化幅度减小，且增产油量与粘度成线性关系。原油粘度越大，流体流动阻力越大，体积压裂相对未压裂情况的增产效果越小。在未压裂时，由于渗透率小，井筒周围泄油区域小，流体流动能力弱，导致粘度的影响并不明显。而在体积压裂后，由于井筒周围泄油面积增大，在改造区域内流体流动能力增强，流体粘度的影响就凸显出来。三、水平井体积压裂产能影响因素分析1致密油概述2体积压裂技术3水平井体积压裂产能影响因素分析4水平井体积压裂增产潜力评价5结论汇报提纲4.1次生裂缝导流能力增产潜力评价四、水平井体积压裂增产潜力评价4.2半带长增产潜力评价四、水平井体积压裂增产潜力评价结论：增大半带长，不管基质渗透率大小如何，体积压裂效果均很好。在半带长增加幅度相同的情况下，基质渗透率越小，其增产量越大。渗透率越小的地层，实施体积压裂改造，增产效果越明显。1致密油概述2体积压裂技术3水平井体积压裂产能影响因素分析4水平井体积压裂增产潜力评价5结论汇报提纲（1）致密油气资源储量丰富，已成为全球非常规石油勘探新亮点。开发致密油对缓解中国油气资源紧缺状况、改变能源结构、保障国家能源安全具有重要战略意义。实现致密油储量的有效动用的关键技术——水平井体积压裂技术。（3）通过对增产潜力的评价，发现次生裂缝导流能力越强，体积压裂在致密油藏中适用的渗透率范围越广，体积压裂的增产潜力越强，较长的缝网带长将获得更高的采收率。（2）体积压裂技术可较大程度的改善致密储层的供油能力，对于水平方向渗透率较小的油藏，水平方向渗透率对体积压裂增产效果的影响比较明显；基质垂向渗透率越大，体积压裂增产油量相对越小，即在垂向渗透率较小时实施体积压裂增产效果更显著。五、结论汇报完毕，谢谢大家，敬请各位老师、同学批评指正！