八、技术服务方案一. 暂堵重复压裂技术原理及特点暂堵技术简介位于鄂尔多斯盆地陕北地区延长油藏大多数储油层都属于特低渗透、低压、低产油藏, 油层物性特别差, 非均质性很强, 油井自然产能也就相当低了。
为了提高采收率, 绝大多数油井都进行过压裂改造, 可是由于各种原因, 油井产量还是下降的特别快, 油井依然处于低产低效的状态。
因此, 为了达到进一步提高油井产量的目的, 我们必须做到以下两个方面的工作: 一、针对性的选择有开发前景的油井进行二次或者多次压裂改造, 以至于提高油井的单井产能; 二、由于我们在注水开发过程中, 注入水总是沿着老裂缝方向水窜, 导致大部分进行过压裂改造过的老井含水上升特别快, 水驱波及效率特别低。
针对这部分老井, 如果还是采用常规重复压裂方法进行延伸老裂缝, 难以达到提高采收率的目的。
为了探索这一部分老井的行之有效的增产改造措施, 我公司借鉴了国内许多其它大油田的暂堵重复压裂的成功的现场试验经验, 近两年来进行了多次油井暂堵压裂改造措施试验。
现场施工结果表明: 在压裂施工前先挤入暂堵剂后, 人工裂缝压力再次上升的现象很明显, 部分老油井经过暂堵施工后, 其加沙压力大幅度上升, 暂堵重复压裂后, 产油量大幅度上升。
为了确保有效的封堵老裂缝压开新裂缝, 并保持裂缝有较高的导流能力, 达到有较长时间的稳产期。
该技术成果的成功研究与应用, 不但能够提高油井的单井产量, 而且能够提高整个区块的开采力度, 从而为保持油田的增产稳产提供保障, 可取得可观的经济效益和社会效益。
堵老裂缝压新裂缝重复压裂技术, 即研究一种高强度的裂缝堵剂封堵原有裂缝, 当堵剂泵入井内后有选择性的进入并封堵原有裂缝, 但不能渗入地层孔隙而堵塞岩石孔隙, 同时在井筒周围能够有效地封堵射孔孔眼; 然后采用定向射孔技术重新射孔, 以保证重复压裂时使裂缝转向, 也即形成新的裂缝; 从而采出最小主应力方向或接近最小主应力方向泄油面积的油气, 实现控水增油。
水力压裂是低渗透油气藏改造的主要技术之一, 但经过水力压裂后的油气井, 在生产一段时间后, 会由于诸多原因导致压裂失效。
另外, 还有些压裂作业实施后对产层造成污染, 也会使压裂打不到预期效果。
对这类油气井, 想要增加产能, 多数必须采取重复压裂进行改造。
暂堵压裂技术主要用来解决油层中油水关系复杂、微裂缝十分发育的层位。
注水油田经过一段时间的开采后, 大多数低渗透油层已处于高含水状态, 老裂缝控制的原油已接近全部采出, 裂缝成了主要出水通道, 但某些井在现有开采条件下尚控制有一定的剩余可采储量, 为了控水增油, 充分发挥油井的生产潜能, 我们采用暂堵重复压裂技术, 其实质是采用一种封堵剂有选择性地进入并有效封堵原有压裂裂缝和射孔孔眼, 再在新孔眼中进行压裂开新缝; 或部分封堵老裂缝, 在老裂缝封面再开新裂缝, 从而提供新的油流通道, 以保障重复压裂时使裂缝改向, 形成新的裂缝, 从而采出最小应力方向或接近最小主应力方向泄油面积的原油, 实现控水增油。
暂堵重复压裂技术就是重新构建泄油裂缝体系, 为提高油井的产量提供了一种技术手段, 最终的采油效果与所构建的新裂缝体系方向, 裂缝的导流能力有很大关系。
为此, 在实施暂堵重复压裂技术时, 除需要一定的暂堵压裂技术理论外, 还要有能够改变裂缝导流能力的脱砂压裂工艺及强制闭合技术。
暂堵重复压裂裂缝转向技术是一个多因素的复杂的压裂技术, 从选井、选层、选剂到方案设计和优化都需要科学严谨的理论依据, 其技术要求能达到高质量地为油田提供更有效的采油措施的目的。
该技术理论和实际操作性都很强, 主要是从转向压裂的理论着手, 从研究地层岩石力学参数和地应力情况开始, 落实到优选适合当地区块的暂堵剂, 以及相应的对进行过暂堵压裂的井进行地层压力和温度以及裂缝转向情况进行检测, 以致最后准确得出暂堵压裂的现场实施效果。
( 1) 利用最优化技术进行施工参数的最优化设计, 并在单井施工过程中总结修正。
我公司针对当前低孔低渗透油田的改造措施中存在的一些问题和不确定因素, 综合考虑油藏地质特征以及开发现状, 优选出了适合长庆延长油田的合适的暂堵剂, 并完善了相应的配套技术。
我公司自成立以来, 看好老油田油井市场, 致力研究老油田油井暂堵压裂技术, 近两年对延长油田的地层岩石力学参数和地应力进行了理论和实际的研究和测试, 作为下一步研究裂缝转向效果的基础。
( 2) 结合对延长石油集团天然气公司老油田油井前期暂堵压裂施工情况, 根据陕北油田储层特征、生产情况优选了适合陕北地区地质特征的暂堵剂和压裂液配方;( 3) 对优选出的暂堵剂进行了室内性能评价、施工参数和用量、级数及加入时机的优化, 形成了适应延长油田暂堵压裂配套工艺体系;( 4) 采用配套的微地震裂缝检测技术对裂缝的压力、温度和裂缝状态进行了准确的检测, 充分了解压后的地层变化情况以及裂缝转向情况;经过分析当前国内大部分油田针对暂堵重复压裂中的暂堵剂的选择情况以及现场实施效果, 并结合贵单位油田的实际储层性质, 优选出了适合贵单位老油田油井改造暂堵重复压裂现场施工中适用的暂堵剂, 并对它一系列配套施工参数进行了最优化设计, 并采用了当前市场上准确率最高的井下微地震裂缝监测技术对优选出的暂堵剂的实施效果进行现场监测, 形成了一系列整套适合长庆油田区块老油井暂堵重复压裂裂缝转向的最优化体系。
在低孔低渗油田的开发过程中, 为了提高产量, 最常见的措施就是对地层进行压裂改造。
弹性模量、泊松比、水平地层主应力等是设计井下压裂施工方案中几个比较重要的参数, 经过这几个参数能够很准确地计算施工泵压、压裂液的排量等参数, 从而可很大程度地控制裂缝的长度、高度、宽度等，尽量避免目的层压不开或隔层被压开，还能够避免发生水窜现象，造成损失。
同时, 由于层位不同，岩石的机械特性不同，在进行压裂改造措施时，对于岩石机械特性差异较大的地层不能合压，必须单压。
因此，进行地层应力及岩石力学性质分析，在对储层压裂改造的施工参数、压裂规模及压裂方式进行设计方面具有很重要的意义。
二技术指标及检测评价结果1岩石力学参数测定以下是我公司组织经过对延长油田的5块岩心进行了静态岩石力学参数测试得出了岩心静态力学参数数据：表1延长油田部分岩心静态岩石力学参数测定结果表经过对该油田的5块岩心的静、动态力学参数测试得出该区块静、动态弹性模量和泊松比平均值为：静态加载：e=1.636x10 4MPa (=0.212静态卸载：e=2.07x10 4MPa (=0.184动态：e=2.03l x 10MPa t=0.231把由测井数据求得的动态岩石力学参数与静态岩石力学参数相比后发现：动态岩石力学参数普遍比静态岩石力学参数要大，但相差不多，因此在后面的应力计算中，能够根据实际资料情况来选定参数。
2地应力测试下表2是我公司组织专业队伍对延长油田的 5 口井的水力压裂基本数据及地应力计算结果。
由表中能够看出：5 口井的最大主应力和最小主应力差值在1〜7MPa之间，差值很小，说明该油田的重复压裂裂缝转向的可行性很大。
表2延长油田水力压裂数据及地应力计算结果经过研究发现，要提高重复压裂改造效果，就必须突破原有裂缝方位和范围，产生新的支裂缝，沟通高含油区，要达到这种目的，重复压裂就必须克服地应力对压裂裂缝的控制作用，必须克服最大主应力的作用在原有裂缝壁面压开一条新的支裂缝，或沟通更多的微裂缝，从而实现扩大油井泄油面积，提高重复压裂改造效果的目的。
由于当时的技术很难实现，因此提出了缝内转向压裂工艺。
暂堵缝内转向压裂工艺技术主要是综合考虑岩石力学参数和地应力特征分布，经过在压裂过程中，加入油溶性暂堵剂，利用暂堵剂在裂缝中的桥堵作用, 使裂缝内产生升压效应, 达到沟通微裂缝或造新缝的目的, 从而实现沟通” 死油区” , 扩大油井泄油面积的作用。
同时促使压裂裂缝向注水水线方向靠近, 缩短了注水见效时间, 提高了注水见效效果, 使油井在增产的同时能够保持稳产。
实施转向重复压裂能够在储层中打开新的流体流动通道, 更大范围地沟通老裂缝未动用的油气层, 大幅度增加油气产量, 进一步提高油藏的开发效果。
根据弹性力学理论和岩石破裂准则, 裂缝总是沿着垂直于最小水平应力方向启裂, 因此, 重复压裂井中的应力场分布决定了重压新裂缝的启裂和延伸。
垂直裂缝井中, 张开的初次人工裂缝产生诱导应力以及生产活动引起的孔隙压力变化改变了油气井周围的应力分布状况, 当诱导的应力差足以改变地层中的初始应力差, 则在井筒和初始裂缝周围的椭圆形区域内应力重定向: 初始最小水平应力的方向可能转变为当前最大水平应力方向, 而初始最大水平应力的方向则变为当前最小水平应力方向。
因此, 重复压裂能够形成新的裂缝。
把重复压裂前井筒及裂缝附近的总应力场看作以下四种应力场的叠加:(1) 原地应力场也就是未扰动的原始地应力场;(2) 初次人工裂缝所诱导的应力场;(3) 孔隙压力变化所诱导的应力场;(4) 温度场变化所诱导的应力场由上可见, 重复压裂井中的应力场分布决定了重复压裂新裂缝产生的最佳时机、起裂位置和方位、新裂缝延伸方向和延伸轨迹以及新裂缝的裂缝长度等。
3 现阶段延长区域油田实现锋内转向压裂的地质条件1．延长油田地层储量丰富;延长油田截止底探明含油面积: 989.86km 2, 探明地质储量: 5.0592 x 108t,动用含油面积580knt动用地质储量3.4189 x 108t, 8可采储量0.8303 x 108t, 采收率24.6％, 剩余可采储量80.4451 x 108t。
2．延长油藏低渗透储层微裂缝较为发育;经过对该油田33口井的岩石观察, 有14口井见到裂缝。
其中有8 口井见到垂直缝, 多数为一条缝, 缝长30-lOOcm, 开启缝宽0.3-1.Omm。
水平缝多为成岩缝，呈组合出现，出现水平缝的砂层厚度一般为5-lOcm, 缝长小于1cm, 开启缝宽0.3-0.6mm, 裂缝密度2条/cm。
在薄片观察中也发现有含量在0.1〜0.5%的微裂缝。
在油藏的形成过程中, 裂缝提供了油气运移的通道。
裂缝的存在控制了油气富集和油气的产量, 而且改进了储层的储集性能。
3. 延长油藏储层水平地应力差较小，仅1-7MPa左右。
较小的水平应力差可使在较低的缝内净压力情况下产生新裂缝的开启;4. 该油藏低渗透储层上下泥岩层遮挡条件较好, 从压裂前后井温测井、裂缝监测结果都可反映出, 水力压裂所形成的裂缝高度基本被控制在储层范围内以上这些储层条件为实现缝内转向提供了较为有利的技术基础。
4影响缝内转向重复压裂效果的因素分析当前，随着延长油田的深入开发以及近几年的缝内转向重复压裂的实施，分析认为要提高缝内转向重复压裂效果，就必须从选井选层、方案设计、现场施工等多方面进行充分考虑，才能提高措施的有效率。