淺析致密油藏水平井壓裂開發(fā)及配套工藝研究

宋陽(遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)

淺析致密油藏水平井壓裂開發(fā)及配套工藝研究

宋陽(遼河油田分公司鉆采工藝研究院, 遼寧 盤錦 124010)

我國致密油藏分布較廣，開發(fā)規(guī)模逐步擴大，致密油藏同常規(guī)油藏相比其生產(chǎn)方式和配套工藝差異明顯。致密油藏開發(fā)要經(jīng)過壓裂才能生產(chǎn)，壓裂方式的選擇和配套工藝直接影響開發(fā)效果。

遼河油田;致密油藏;水平井;壓裂;配套工藝

致密油氣藏在世界上分布較廣，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前世界上有40多個國家擁有致密油氣藏資源。發(fā)展較好的是美國和加拿大。在20世紀80年代初期國外學者提出了致密油氣藏的概念，致密油氣藏物性差，孔喉半徑微小，小到納米級。滲流閉塞，顆粒細，具有微尺度效應(yīng)，裂縫不規(guī)則，影響滲流形態(tài)，儲層非均質(zhì)性嚴重，物性極差、泄油面積小，不具備天然能量，難開發(fā)，國外目前比較流行的做法是采用大段水平井輔以體積壓裂的開采方式，實現(xiàn)難采儲量的動用。我國在20世紀80年代后期開始研究致密油藏的開發(fā)，致密油藏分布范圍廣，成為常規(guī)油田接替的重要資源，規(guī)模開發(fā)難度較大，經(jīng)過消化吸收，在水平井的井網(wǎng)、井型進行優(yōu)化，在壓裂措施的關(guān)鍵技術(shù)上的進步，成為致密油氣藏開發(fā)成為可能。

1 致密油藏的特點

①致密油氣藏無自然產(chǎn)能或者較弱，不采取壓裂措施，產(chǎn)生不了油氣流，采用合理的壓裂措施，才具備一定的經(jīng)濟效益。②將滲透率為1×10-3μm2或者3×10-3μm2作為致密油藏儲層的上限，最大不超過5×10-3μm2。③致密油氣藏由于巖性不同差別很大，包括碳酸鹽巖、砂巖以及頁巖。國外不同學者和機構(gòu)劃分標準也不同，一直存有爭議。有的學者叫做致密油區(qū)，也有人命名為頁巖油區(qū)，產(chǎn)生這種情況的主要原因是夾層以頁巖的形式存在，產(chǎn)油、氣層的巖性是致密的碳酸鹽、砂巖。全井段都是頁巖的很少。國外常說的頁巖油藏、致密砂巖油藏都可以稱為致密油藏。

致密油藏的巖性不同，反映出來的油藏特點和地質(zhì)特征也完全不同。致密頁巖油藏主要表現(xiàn)形式：其一油藏為緊鄰烴源巖發(fā)育區(qū)或“自生自儲”型；其二石油多以游離態(tài)形式存在，輔以吸附和溶解態(tài)，大量存在頁巖含油層系里；其三地層原始壓力高，甚至稱為異常高壓區(qū)；其四這種油藏以連續(xù)聚集為主，很少出現(xiàn)零散狀態(tài)存在；其五是受地質(zhì)條件控制明顯。其六這類油藏投入開發(fā)后，含水率低，甚至不含水。致密砂巖油藏表現(xiàn)形式：其一巖性為各種砂巖交織在一起，通常泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖以及粉砂巖占的比例較高；其二含油面積和致密頁巖油藏相比范圍較小，巖性控制和儲層物性的雙重控制；其三油藏內(nèi)原油和致密油藏存在形式相近，在儲層中主要以游離態(tài)為主。其四在縱向上油水關(guān)系分布復雜；其五原始地層地層壓力差異明顯，有的區(qū)域顯示異常高壓，有的區(qū)域顯示異常低壓。其六縱向上非均質(zhì)性強，儲層巖性致密。

2 致密油藏壓裂方式

致密油藏的低滲性，導致新井完鉆后，必須進行壓裂的改造措施，才能正常生產(chǎn)。常規(guī)壓裂在致密油藏壓裂上存在缺陷，雖然井底的控制面積增加，垂直于人工裂縫方向的滲透率差，壓裂后單井產(chǎn)量仍然較低、生產(chǎn)周期短，產(chǎn)量遞減快。

體積壓裂由于自身的優(yōu)勢，在致密油藏中增產(chǎn)效果明顯。實施壓裂后形成多條分支裂縫，裂縫間互相交織，溝通原有原始裂縫，形成裂縫網(wǎng)，改善縱向上的滲流通道，打破滲流屏障，有效的增加了井筒與儲層的接觸面積。提高了油藏的整體流動能力。從而達到體積壓裂增產(chǎn)的效果，延長了油井的穩(wěn)產(chǎn)周期，提高了經(jīng)濟效益。我們在致密油藏應(yīng)用體積壓裂的時候，通常采用大排量、高液量、低砂比、低粘液體大大提升裂縫泄流的面積，使儲層的接觸面增大，形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，研究表明裂縫網(wǎng)的體積比越大，原油流動性就越強。選擇合理的壓裂液，通常是滑溜水，采用低濃度瓜膠或者陰離子聚合物。

油井壓裂后的生產(chǎn)效果與壓裂的縫數(shù)關(guān)系密切，但隨著壓裂縫條數(shù)的增加，縫間距逐漸縮小，縫間干擾逐漸增強，致使產(chǎn)油量增幅逐漸變小。以某一區(qū)塊的油藏為例，繪制裂縫和產(chǎn)量的關(guān)系曲線，相同區(qū)塊的油井具有相似性，這一特例中當裂縫條數(shù)大于20時，產(chǎn)量增加幅度降低。因此，其最佳壓裂縫條數(shù)為20。壓裂裂縫長度隨著壓裂縫長的增加，壓裂水平井產(chǎn)油量升高，但其產(chǎn)油量隨裂縫半長變化的曲線上存在一個拐點，即當壓裂縫長增加到一定值后，隨著壓裂縫長度的增加，裂縫內(nèi)阻力也越大，導致產(chǎn)油量增幅逐漸減小。對于本算例中的油藏，我們通過優(yōu)選半徑在70～120米，效果最佳。

實施壓裂措施后，出油效果主要看裂縫的導流能力的大小。導流能力是水平井產(chǎn)量最關(guān)鍵性的因素。水平井的壓裂后的生產(chǎn)效果隨著裂縫的無因次導流能力增大而增加，逐漸上升后，達到一定的拐點，開始出現(xiàn)下降，下降速度緩慢，導流能力的影響因素就是通過關(guān)系曲線找出這個拐點的最大值。出現(xiàn)這種情況主要是因為裂縫的導流能力與滲透率關(guān)系成反比，導流能力達到一定的數(shù)值時，滲透率就會降低，油藏的供給能量就會變小，產(chǎn)量就會降低。

3 結(jié)語

①致密油藏要想獲得高產(chǎn)油氣流必須采用體積壓裂的改造增產(chǎn)措施，在設(shè)計上采用大劑量的壓裂液和加砂，盡可能的提高縫網(wǎng)的破裂壓力，形成壓裂網(wǎng)絡(luò)，提升油氣流速，增加油井產(chǎn)量。②致密油藏壓裂措施后，投入生產(chǎn)，我們把日常油井生產(chǎn)的油壓折算地層壓力和平衡壓力相當，體積壓裂形成的縫網(wǎng)破碎塊半徑和壓裂效果成反比，越小反而效果越好。累計相同產(chǎn)液條件下，油壓變化不明顯，壓裂縫有效體積與壓裂液體積匹配相當，體積大，油井壓裂投產(chǎn)效果好。③致密油藏的配套技術(shù)對開發(fā)起著至關(guān)重要的作用，分段壓裂水平井是規(guī)模開發(fā)的核心，針對不同的油藏特點采用不同的壓裂系列。

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