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        致密油壓裂改造進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)

        2017-03-05 07:21:00田福春大港油田石油工程研究院天津300280
        化工管理 2017年22期

        田福春(大港油田石油工程研究院,天津 300280)

        致密油壓裂改造進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)

        田福春(大港油田石油工程研究院,天津 300280)

        隨著致密油勘探開發(fā)的深入,作為其有效開發(fā)動(dòng)用關(guān)鍵的壓裂改造更是成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文結(jié)合致密油層的特點(diǎn),闡述了國(guó)內(nèi)外致密油壓裂改造的進(jìn)展與現(xiàn)狀,對(duì)致密油壓裂改造的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了初步探究。

        致密油;體積壓裂;技術(shù)現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

        隨著能源需求的增加及勘探開發(fā)的深入,從傳統(tǒng)常規(guī)油氣走向非常規(guī)油氣將成為必然趨勢(shì)[1]。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,非常規(guī)油氣開發(fā)取得了一系列進(jìn)展,而致密油作為非常規(guī)能源的典型代表,業(yè)界普遍認(rèn)為其產(chǎn)量將逐步上升。

        1 致密油儲(chǔ)層特點(diǎn)

        致密油是指夾在或緊鄰優(yōu)質(zhì)生油層系的致密碎屑巖或者碳酸鹽巖儲(chǔ)層中,未經(jīng)過大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)移而形成的石油聚集,一般無自然產(chǎn)能,需通過大規(guī)模壓裂才能形成工業(yè)產(chǎn)能。近年來全球致密油產(chǎn)量快速增長(zhǎng),其中北美地區(qū)無疑最具代表性:繼巴肯、鷹灘致密油相繼突破后,2012年蒙特利等區(qū)域致密油又獲重大進(jìn)展,產(chǎn)量迅速上升,甚至改變了美國(guó)能源供應(yīng)格局[2-3]。

        我國(guó)致密油勘探開發(fā)起步相對(duì)較晚,近年來發(fā)展迅速,在松遼、鄂爾多斯等盆地形成了多個(gè)規(guī)模儲(chǔ)量區(qū),多個(gè)油田均發(fā)現(xiàn)分布廣泛、資源量巨大的致密油資源,如大慶油田以扶楊油層和高臺(tái)子油層為主,具有典型的非均質(zhì)特征,儲(chǔ)層巖性雜,以粉砂巖為主;鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段落實(shí)致密油甜點(diǎn)區(qū)面積較大,且形成首個(gè)超億噸級(jí)儲(chǔ)量規(guī)模區(qū)。

        大港油田致密油同樣有較大規(guī)模,主要分布在滄東凹陷孔二段和歧口凹陷沙一下等層段。作為典型致密油藏,滄東凹陷孔二段致密區(qū)巖性包括泥頁(yè)巖類、砂巖類、碳酸鹽巖類和過渡混合巖類,巖性復(fù)雜多變,非均質(zhì)性強(qiáng),非砂巖類以過渡巖類占主導(dǎo),發(fā)育有一定的層理和天然裂縫,儲(chǔ)集空間包括裂縫和孔隙。儲(chǔ)層物性差,以中低孔-特低超低滲儲(chǔ)集層為主;微觀孔隙結(jié)構(gòu)以微細(xì)孔喉為主,占總量的75%以上,同時(shí)具有高排驅(qū)壓力、低進(jìn)汞飽和度等特點(diǎn)。

        2 致密油壓裂儲(chǔ)層改造進(jìn)展

        致密儲(chǔ)層具備巖性致密、非均質(zhì)性強(qiáng)、層內(nèi)應(yīng)力差異大等特點(diǎn),當(dāng)對(duì)多層進(jìn)行壓裂改造時(shí),采用常規(guī)壓裂工藝往往不能使所有層得到均衡改造,達(dá)不到最佳的改造效果,經(jīng)濟(jì)效益較差,而體積壓裂則是一種有效途徑。

        體積壓裂技術(shù)通過大排量向地層注入大量低粘度+交聯(lián)壓裂液,形成多分支水力裂縫系統(tǒng),最大程度的打碎儲(chǔ)層,改善其滲流通道和滲流能力,為地下流體流動(dòng)提供有效的空間。隨著水平井分段體積壓裂技術(shù)進(jìn)步、裂縫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)的提高和工廠化作業(yè)模式的日益成熟,壓裂段數(shù)越來越多,作業(yè)效率越來越高。水平井分段壓裂技術(shù)有多種,其中泵送橋塞多簇射孔技術(shù)由于適合大排量施工、可以無限級(jí)數(shù)分段,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。新疆、吉林、長(zhǎng)慶等油田在致密油開發(fā)中應(yīng)用體積壓裂技術(shù),均取得較好效果:如新疆油田的J173井,巖性以灰質(zhì)粉砂巖為主,脆性較強(qiáng),地層水平應(yīng)力差小于6MPa,應(yīng)用體積壓裂技術(shù),排量8-10m3/min,壓后日產(chǎn)油12m3;吉林油田在致密油水平井示范區(qū),24口井分285段進(jìn)行體積壓裂,日產(chǎn)油26~53t,是直井的7倍以上,同時(shí)單井工具成本下降了60%;長(zhǎng)慶油田采用水平井體積壓裂的同時(shí)優(yōu)選防膨劑和破乳助排劑減少地層傷害技術(shù),在安83井區(qū)致密油開發(fā)試驗(yàn)成效顯著,水平井單井平均日產(chǎn)量比直井提高了8倍。

        大港油田采用實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法,建立了巖石破裂形態(tài)表征方法及其影響因素、巖石破裂能量特征及脆性表征方法和考慮天然裂縫張開長(zhǎng)度的可壓性指標(biāo),最終結(jié)合脆性和天然裂縫特征建立了可壓性綜合評(píng)價(jià)方法及預(yù)測(cè)致密油藏裂縫復(fù)雜程度的縫網(wǎng)指數(shù)模型,研究成果表明縫網(wǎng)指數(shù)>0.4時(shí)可形成復(fù)雜程度較高的裂縫。根據(jù)建立的縫網(wǎng)指數(shù)計(jì)算模型,編制了甜點(diǎn)預(yù)測(cè)軟件,利用測(cè)井基礎(chǔ)資料可計(jì)算出儲(chǔ)層巖石的脆性指數(shù)和縫網(wǎng)指數(shù),提高了軟件的實(shí)用性,為指導(dǎo)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí),結(jié)合裂縫擴(kuò)展過程中誘導(dǎo)應(yīng)力的變化特征,建立了裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力計(jì)算模型,分析表明在初次改造形成裂縫對(duì)地應(yīng)力產(chǎn)生干擾后,能夠有效降低地應(yīng)力差,更利于復(fù)雜裂縫的產(chǎn)生,基于此提出并采用多期次加砂壓裂技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了較好的效果,系統(tǒng)試采的GD6X1、G1608等井均具備較穩(wěn)定的工業(yè)產(chǎn)能,展示了孔二段致密油良好的效益勘探開發(fā)潛力。如G1608井致密油采用二次加砂工藝,注入液量1143.5m3、砂量80.2m3,水平應(yīng)力差由5.6MPa降低至4.1MPa,縫網(wǎng)指數(shù)由0.34提高至0.42,提高了縫網(wǎng)復(fù)雜程度,該井壓前液面1727m 6h不上升,壓后3mm油嘴放噴,日產(chǎn)油53.1t,試采100天累產(chǎn)油1500余噸。研究結(jié)果還顯示,注重次級(jí)裂縫的支撐,如提高40/70目等小粒徑支撐劑用量,能夠起到較好的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)效果。

        3 發(fā)展趨勢(shì)及方向

        致密油勘探開發(fā)是對(duì)技術(shù)要求高、難度大的領(lǐng)域,如何控制成本、提高效益是其勘探開發(fā)面臨的重要挑戰(zhàn),高效、低成本壓裂改造模式是實(shí)現(xiàn)致密油規(guī)模效益開發(fā)的必由之路,應(yīng)攻關(guān)各項(xiàng)配套工具及方法,不斷提高實(shí)施效果并大幅降低作業(yè)成本,進(jìn)而使致密油經(jīng)濟(jì)開發(fā)的下限重新標(biāo)定;還應(yīng)提高壓前預(yù)測(cè)與壓后評(píng)價(jià)相結(jié)合的綜合分析水平,為整體開發(fā)方案編制提供依據(jù)。同時(shí),地質(zhì)研究與工程實(shí)施一體化也非常重要。

        在生產(chǎn)管理方面,通過設(shè)立致密油勘探開發(fā)試驗(yàn)區(qū)、采取專項(xiàng)資金模式,或通過風(fēng)險(xiǎn)合作、探索致密油勘探開發(fā)全生命周期機(jī)制等模式,均有助于致密油更高效勘探開發(fā)。

        [1]趙政璋,杜金虎,鄒才能,等.致密油氣[M].石油工業(yè)出版社,2012.

        [2]賈承造,鄒才能,李建忠,等.中國(guó)致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、主要類型、基本特征及資源前景[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(3):343-350.

        [3]鄒才能,張國(guó)生,楊智,等.非常規(guī)油氣概念、特征、潛力及技術(shù)——兼論非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)[J].石油勘探與開發(fā).2013,(04):385-399.

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