提高超深裂缝性储层改造体积技术研究及应用.pdf
《提高超深裂缝性储层改造体积技术研究及应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《提高超深裂缝性储层改造体积技术研究及应用.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、超深储层天然裂缝对改造井产量影响大,但其发育形态复杂,动用天然裂缝提高改造体积,对改造技术要求高。结合储层天然裂缝发育特征,基于单弱面理论及摩尔应力圆强度准则分析,证明改造水力裂缝影响范围内的天然裂缝开启是动态变化的过程,提高人工裂缝缝内净压力有利于提高开启天然裂缝的比例。在超高闭合应力作用下,剪切滑移天然裂缝、酸液未处理或酸液处理的张性激活天然裂缝,可作为油气流动通道,流体通过能力有限。获得高强度支撑的张性开启天然裂缝具有较高导流能力,可与人工裂缝共同构成油气渗流主通道,是构成储层内部高效缝网的主框架、提高裂缝储层改造体积的关键。通过论证改造过程提高井底净压力对张性开启天然裂缝的作用,研究酸
2、压及加砂复合改造技术、缝内暂堵措施、加重压裂技术及小粒径与组合粒径支撑剂相结合的技术措施,综合形成提高裂缝性储层有效改造体积技术,取得较好应用效果。研究对超深高应力裂缝性储层提高有效改造体积具有借鉴意义。关键词:储集层改造;超深;裂缝性储层;改造体积;加重压裂;暂堵转向 中图分类号:TE357 文献标识码:A Application and improvement of ultra-deep fractured reservoir stimulated volume technology WENG Dingwei1,2,YANG Zhanwei1,2,REN Dengfeng3,GAO Yin
3、g1,2,FENG Jueyong3,WANG Liao1,2,MA Zeyuan1,2(1.Fracturing&Acidizing Technology Center,PetroChina Research Institute of Exploration&Development,Beijing 100083,China;2.CNPC Key Laboratory of Oil&Gas Reservoir Stimulation,Langfang,Hebei 065000,China;3.Institute of Oil and Gas Engineering,Ta
4、rim Oilfield Company,CNPC,Korla,Xinjiang 841000,China)Abstract:Natural fractures in ultra-deep reservoirs have great impact on the production of the fractured wells,but their developmental patterns are complex,and the use of natural fractures to improve the stimulated volume requires high stimulatio
5、n techniques.Combined with the natural fracture development characteristics of the reservoir,based on the single weak plane theory and Moores stress circle strength criterion analysis,it is confirmed that the natural fracture opening within the influence of the hydraulic fracture is a dynamic proces
6、s,and increasing the net pressure within the hydraulic fracture is conducive to increasing the proportion of natural fractures.The shear-slip natural fractures,acid-untreated or acid-treated tensile-activated natural fractures under ultra-high closure stress can be used as oil and gas flow channels
7、with limited fluid passage capacity.Tensile-opened natural fractures that obtain high-strength support have high flow-conducting capacity and can constitute the main oil and gas seepage channel together with hydraulic fractures,which is the main framework constituting the efficient fracture network
8、and the key to improve the stimulation volume of the fractured reservoir.By demonstrating the role of improving the net pressure at the bottom of the well in the stimulation process to open the natural fracture by tension,the compound stimulation technology of acid-fracturing and sand-adding,tempora
9、ry plugging measures within fractures,augmented fracturing technology,and technical measures combining multi-size particle proppants are studied to form a comprehensive technology to improve the effective stimulation volume of fractured reservoirs and achieve better in-situ application results.This
10、study can be used for improving the effective stimulation volume of ultra-deep and high-stress fractured reservoirs.Keywords:reservoir stimulation;ultra-deep;fractured reservoir;stimulated reservoir volume;augmented fracturing;temporary plugging and diversion Vol.30 No.4 Aug.,2023 56 世界石油工业World Pet
11、roleum IndustryE能源工程 Energy Engineering 中国超深致密天然裂缝发育气藏,以库车山前库车凹陷为典型代表,包括克拉苏构造带、秋里塔格构造带、北部构造带。塔里木油田成功勘探开发了大北、迪那、克深、博孜、秋里塔格及博孜大北过渡带等区块。截至2020年底,库车山前超深层已探明油气地质储量超万亿方,建设产能近300109 m3,已成为塔里木油田建成3500 104 t大油气田的主体。主力区块库车山前白垩系巴什基奇克组基质致密,孔隙度4%6%,渗透率小于0.1 mD*,天然裂缝发育强非均质性导致低自然产能井占比高,储层改造已成为效益开发的必要技术手段。高产井试井渗透率为
12、基质渗透率的200倍,试井产能分析裂缝对产能贡献率达到95%。因此,对于库车山前高温高压高应力特征更加明显的裂缝性超深储层,通过人工裂缝沟通天然裂缝在井底建立裂缝网络系统,实现对目标储层的有效控制已成为本区块高效改造的关键,对库车山前超深层效益勘探开发具有重要意义。有学者开展了大量关于天然裂缝形态对有效改造体积影响的研究。雷群等1以库车山前碎屑岩储集层为例,开展了超深裂缝性致密储集层提高缝控改造体积技术,验证了暂堵转向、多级压裂激活天然裂缝实现条件,观察到水力裂缝与天然裂缝相互激活并形成“裂缝群”的耦合效果。程正华等2研究认为,天然裂缝与最大水平主应力夹角为3060时,形成的水力压裂裂缝最为复
13、杂,当水平主应力差小于4.5 MPa时,水力压裂裂缝复杂程度较高,人工裂缝控制范围最大。王志民等3研究证实超深储层具有高温、高压、高应力条件,裂缝发育且非均质性强,增产机理异于中浅储层,激活天然裂缝是超深裂缝性气藏改造提产的关键。杨战伟等4通过总结库车山前超深层常用的缝网改造技术,基于影响储层改造纵向及横向缝网形成的地质条件及力学条件研究,分析了人工裂缝与天然裂缝耦合延伸形成复杂缝网的地质及工程因素,综合研究认为,对于超深巨厚天然裂缝较发育储层,理论上通过压裂可实现横向缝网与纵向多层改造,但目前的缝内暂堵转向及缝口暂堵分层技术有效性不足。目前学者研究超深裂缝性储层改造、天然裂缝对改造体积的影响
14、,大多集中于天然裂缝与人工裂缝耦合延伸形成复杂缝网的机理以及理论分析激活天然裂缝扩大改造体积的技术途径,缺乏天然裂缝形态的具体分析。超深储层天然裂缝发育形态复杂,裂缝走向、倾角、开度、充填程度、胶结强度等均有明显区别,且对人工裂缝扩展有显著影响。本文在研究库车山前不同天然裂缝形态基础上,论证了改造过程天然裂缝的开启规律,证实了开启且具有导流能力的天然裂缝能够与人工裂缝相互连通;通过暂堵转向等工艺措施在地下储层形成复杂缝网系统,是实现超深裂缝性储层改造增产的关键。在此基础上形成了裂缝性储层提高改造体积工艺技术及高效改造液技术,对库车山前及中国类似低渗透率致密裂缝性碎屑岩储层高效勘探开发具有重要的
15、借鉴意义。1 天然裂缝形态特征及对储层改造的影响 1.1 天然裂缝形态特征 库车山前主要含油气构造广泛发育3期天然裂缝,不同时期裂缝相互切割作用(见图1),以高角度缝为主。不同区块及不同层段的天然裂缝发育时期不同,裂缝形态特征有显著区别,为达到通过天然裂缝沟通更多储集体的目的,采用的改造工艺技术、液体类型、改造规模大小等也需有显著区别。含油气主力层段白垩系巴什基奇克组发育的天然裂缝主要为构造成因的张裂缝及剪切缝;裂缝产状主要为裂缝倾角大于60的高角度缝,无水平缝发育;裂缝多数被方解石及泥质充填,沿缝面充填物有溶蚀,部分裂缝张开,裂缝有效(见图2)。库车山前天然裂缝开度分布范围较广,取心后地面观
16、察测试最大开度达68 mm,修正后地下储层天然裂缝开度最大约5 mm,微观裂缝的开度主要是在镜下用薄片法进行统计分析,经过修正后得到地下裂缝开度(见图3)。*非法定计量单位,1 mD=9.8710-4 m2,下同 第30卷 第4期 2023年8月 翁定为 等:提高超深裂缝性储层改造体积技术研究及应用 57 图1 不同形成期裂缝特征 Fig.1 Fracture characteristics in different formation periods 图2 高角度缝,方解石全充填及半充填形态图 Fig.2 High-angle fractures,calcite fully filled a
17、nd semi-filled morphologies 图3 库车山前某气藏宏观裂缝开度分布直方图 Fig.3 Histogram of macro-fracture aperture in a gas reservoir of Kuqa piedmont 成像测井结果表明,目的层段存在大量高角度裂缝及微裂缝,有4种组合形式:(1)近东西向两组裂缝呈共轭状的共轭缝组合。(2)裂缝组系产状相近且呈平行状,裂缝类型既有斜交缝也有高角度缝的平行单斜状组合。(3)以高角度缝为主导、其他各种走向的裂缝交织成网状的高角度缝主导的网缝带。(4)岩石发生小尺度错动,呈碎块状的小断层型组合。裂缝走向以近东西向为
18、主,裂缝倾角5080,裂缝性质为高角度构造缝和斜交构造缝。根据裂缝线密度计算公式,对电成像测井图中人工拾取的裂缝进行统计,裂缝线密度介于0.53.5条/m。通过对气藏砂岩储层岩心、测井、试油等地质资料的综合对比分析,在结合理论研究的基础上,综合解释库车山前某气藏白垩系巴什基奇克组裂缝孔隙度主要分布在0%1.0%,最大值为2.2%,平均值小于0.3%,对储层的储集性能影响不大。裂缝渗透率主要分布在0300 mD,裂缝的发育对改善储层物性有重要作用。Vol.30 No.4 Aug.,2023 58 世界石油工业World Petroleum IndustryE能源工程 Energy Enginee
19、ring 1.2 天然裂缝开启规律 研究天然裂缝的开启,首先分析压裂过程储层岩体中水力裂缝如何起裂并延伸的。断裂力学是20世纪50年代发展起来的,一般把岩石破坏过程当作脆性断裂过程,采用线弹性断裂力学开展岩石断裂理论分析56。在裂缝性储层改造施工过程中,人工裂缝与天然裂缝交汇后,可改变天然裂缝的受力状态。人工裂缝内的高压液体滤失到天然裂缝内,天然裂缝内流体压力开始升高,处弱面的天然裂缝强度条件随之发生变化,可认为储层改造的过程,莫尔应力圆是动态变化的,不断沿横轴向左移动(见图4)。根据天然裂缝摩尔-库伦破坏准则,当莫尔应力圆与破坏包络线远离不发生交汇时,含弱面的天然裂缝保持稳定状态,不发生相对
20、位移;当莫尔应力圆在外界作用下发生位移,与破坏包络线靠近时,天然裂缝受力状态发生变化,开始发生剪切破坏。在该条件下,天然裂缝剪切滑移错动,形成剪切滑移裂缝78。随着缝内孔隙压力增加,莫尔应力圆继续向左移动与破坏包络线发生交汇,部分天然裂缝发生张性激活,处于张性开启状态。当天然裂缝内部受到的压力为0时,莫尔应力圆的分布与破坏包络线未交汇前,天然裂缝未达到剪切激活条件,此时不发生天然裂缝的激活行为(见图3)。随着压裂施工过程,泵注流体及施工排量增加,人工裂缝内净压力增加,天然裂缝内缝内流体压力也升高,达到1时莫尔应力圆与破坏包络线开始接近,此时只有部分达到初始条件的天然裂缝开始被激活(与最大水平主
21、应力夹角为1的天然裂缝)。当缝内流体压力达到p2时,莫尔应力圆与破坏包络线相交,与最大水平主应力夹角为22.范围内的天然裂缝都会被剪切激活,而且此时缝内流体压力已经大于最小水平主应力,天然裂缝张开,形成张性激活910。对于储层改造,天然裂缝剪切激活及张性激活均有利于形成缝网结构、扩大改造体积,但二者对有效改造体积贡献有明显差异,张性裂缝具有更高导流能力,更有利于沟通深部储层,扩大有效改造体积。对于超深高应力储层,两者所具备的导流能力决定了其是否能发挥提高有效改造体积的作用。图4 天然裂缝莫尔应力圆及库伦破坏包络线 Fig.4 Molar stress circle and Coulomb da
22、mage envelope of natural fractures 1.3 裂缝充填对渗透能力影响 对多块岩样进行裂缝充填与不充填、不同充填程度以及不同充填物对应力敏感性的研究,测试不同充填程度下裂缝渗透率(见图5)。综合分析,充填程度对裂缝渗透率有直接影响,同时受有效覆压影响,高覆压下,未充填裂缝闭合渗透率较小,充填裂缝具有相对较高渗透率。其他特征包括:(1)裂缝半充填时,其渗透率值介于不充填与全充填之间。(2)部分岩样,半充填裂缝与不充填裂缝的渗透率很接近,两者的覆压曲线很靠近。覆压渗透率关系曲线存在差异的主要原因是裂缝的延展方向不同,当裂缝平行于渗流通道时,裂缝的充填程度对渗透率影响很
23、大。图5 裂缝充填程度对裂缝渗透率影响 Fig.5 Effect of fracture filling degree on fracture permeability 第30卷 第4期 2023年8月 翁定为 等:提高超深裂缝性储层改造体积技术研究及应用 59 1.4 酸蚀及支撑裂缝导流分析 通过支撑导流实验进行对比分析,设置不同加砂浓度的支撑剂测试其导流能力。模拟加砂浓度分别为100150 kg/m3及300 kg/m3,相应设置平板内的支撑剂铺置浓度为1 kg/m2及2 kg/m2,两种实验对比分析,实际施工中酸压改造及低砂比加砂压裂改造中人工裂缝导流能力的大小,进而判断有效分工裂缝状况
24、。通过实验结果对比,酸压裂缝随着闭合应力的增加,人工裂缝导流能力大幅下降,30 MPa闭合应力下,导流能力下降至不足原始导流的1%,支撑裂缝在高闭合应力30 MPa条件下,保持为原导流能力的20%左右,随着人工裂缝导流能力下降使有效缝长降低,导致沟通的天然裂缝减少,有效改造体积减小,有效的裂缝与储层接触面积降低,影响改造后增产效果(见图6)。因此,改造形成和沟通有效裂缝系统(天然裂缝+人工裂缝)是影响改造效果的主控因素。图6 高强度支撑剂导流能力实验(1 kg/m2)Fig.6 High strength proppant infusion capacity test(1 kg/m2)2 提高
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 提高 裂缝 性储层 改造 体积 技术研究 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。