自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂技術(shù)介紹

目前，國內(nèi)新增儲(chǔ)量的60%以上是低滲透難動(dòng)用儲(chǔ)量，致密油、致密氣、頁巖氣等非常規(guī)油氣開采正越來越成為各油田公司的主要工作對(duì)象。水平井大斜度井分段改造技術(shù)基本上成為了開采這類非常規(guī)油氣藏的主要技術(shù)手段，對(duì)高效開發(fā)此類油氣藏發(fā)揮了巨大的技術(shù)拉動(dòng)作用。同時(shí)，隨著水平井分段改造工藝技術(shù)的進(jìn)一步推廣，同比北美地區(qū)，單井產(chǎn)量低、產(chǎn)量遞減快、最終采收率不高、井下作業(yè)復(fù)雜情況多等不足之處越來越明顯，尤其是頁巖氣開發(fā)尤其明顯。這些問題都對(duì)水平井分段改造的進(jìn)一步發(fā)展提出了新的要求。 　　自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂新技術(shù)經(jīng)過近50井次的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，具有初期產(chǎn)量高、穩(wěn)產(chǎn)周期長、采出總產(chǎn)量高、井下封隔器等用量少等特點(diǎn)。下面對(duì)這一技術(shù)做詳細(xì)介紹。 　　一、國內(nèi)外對(duì)非常規(guī)油氣藏水平井增產(chǎn)改造的兩點(diǎn)認(rèn)識(shí) 　　目前，國內(nèi)外對(duì)非均質(zhì)性較強(qiáng)的水平井的增產(chǎn)改造有兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)，已經(jīng)得到國內(nèi)外專家的普遍認(rèn)同： 　　認(rèn)識(shí)1、水平井水平段大約30%左右的層段有產(chǎn)能貢獻(xiàn)，其余的層段幾乎沒有產(chǎn)能貢獻(xiàn)。特別是非均質(zhì)性較強(qiáng)的水平井，這種特性就更加明顯。 　　認(rèn)識(shí)2、在致密油、致密氣、頁巖氣等低滲透超低滲透的非常規(guī)頁巖氣開發(fā)中，凡是沒有被壓裂裂縫波及的油氣儲(chǔ)量，很難被動(dòng)用。 　　二、目前水平井分段壓裂的普遍做法 　　目前水平井開發(fā)的普遍做法是分段改造。以1000米的水平段為例，一般是按照100米分一段，大致平均分為10段，每段壓入300到500方液體進(jìn)行改造。 　　根據(jù)前面的兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)，我們可以得到以下結(jié)論： 　　1、這1000米水平段，大約只有300米的層段有產(chǎn)能貢獻(xiàn)，也就是說大約有700米是無效層段。但是這700米的層段我們依然壓裂泵注入了70%的液量。也就是說有大約70%的液量用在了這700米的無效層段，液體的有效利用率只有30%。 　　2、目前大部分分段改造中每一段的裂縫形態(tài)基本上是傳統(tǒng)的單一裂縫，即壓裂往往在最小主應(yīng)力方向形成一條主裂縫，這種裂縫的改造體積是最小的。根據(jù)第2點(diǎn)認(rèn)識(shí)，這種裂縫動(dòng)用的儲(chǔ)量也是最少的。單井產(chǎn)量低、遞減快、最終采出量低就成為必然的結(jié)果。 　　3、目前井眼軌跡不規(guī)則、井身質(zhì)量的不穩(wěn)定性，國產(chǎn)工具性能的不穩(wěn)定性等，導(dǎo)致下入工具存在較大風(fēng)險(xiǎn)。目前水平井分段一般都要下入多個(gè)封隔器，這一長串“糖葫蘆”導(dǎo)致井下情況復(fù)雜，封隔器遇阻或者遇卡的事件時(shí)常發(fā)生，個(gè)別井甚至出現(xiàn)報(bào)廢的極端情況。 　　三、自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂技術(shù)與常規(guī)水平井分段壓裂的不同點(diǎn) 　　1、改變水平井分段方法，分段數(shù)量大幅度減少。根據(jù)地應(yīng)力的情況，將常規(guī)每100米分一段的做法，調(diào)整為200米到500米一段。以1000米的水平段為例，一般分3到5段，分段數(shù)量大幅度減少。 　　2、段內(nèi)暫堵多裂縫工藝實(shí)現(xiàn)了液體盡可能地改造油氣富集的甜點(diǎn)區(qū)，提升液體壓裂效率。在每一大段中，首先壓開第一條縫，這一條縫一定是這一段中物性最好、最容易壓裂的儲(chǔ)層，也是這一段最好的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層。第一條縫壓開并按照設(shè)計(jì)改造完畢后，利用公司特有的暫堵劑，將第一裂縫暫時(shí)堵住。這種暫堵劑是高強(qiáng)度的水溶性暫堵劑，可以承受80MPA壓力，在高溫中完全溶解于水，隨著壓裂液一起返派出來。第一條裂縫堵住后，縫內(nèi)繼續(xù)憋壓，又在僅次于第一條裂縫的次甜點(diǎn)位置，壓開第二條裂縫，依次壓開第三條、第四條裂縫，等等。在一大段內(nèi)，一般可以形成5條縫。 　　自然選擇甜點(diǎn)壓裂的優(yōu)點(diǎn)是：液體不是按照人為的分段在指定的層段中去造縫，而是根據(jù)儲(chǔ)層特點(diǎn)自動(dòng)選擇甜點(diǎn)，把液體集中在有效層段進(jìn)行改造。在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過裂縫監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在一段400米的層段的壓裂中，4條縫均集中在約120米的層段中，其余300米的層段沒有形成一條裂縫。這也印證了第1點(diǎn)認(rèn)識(shí)的正確性。按照傳統(tǒng)的分段方法，應(yīng)該是每100米分一段壓開一條縫，那么在有限的甜點(diǎn)區(qū)就只能形成一條裂縫，也就是說有70%的液體將浪費(fèi)在另外三條無效裂縫上。現(xiàn)在是，全部的液體都集中泵注入這120米的層段中，這一段的改造強(qiáng)度是之前的4倍，改造的效果是顯而易見的。 　　3、在裂縫內(nèi)添加粉末暫堵劑迫使裂縫不斷轉(zhuǎn)向，形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)裂縫，實(shí)現(xiàn)體積壓裂效果，增加改造體積。在每條裂縫改造過程中，在壓裂液中添加特殊粉末暫堵劑，這種粉末暫堵劑能夠在裂縫的端部不斷形成瞬時(shí)暫堵，迫使裂縫不斷轉(zhuǎn)向，裂縫一旦轉(zhuǎn)向，主縫的端部暫堵消失，主縫繼續(xù)向前延伸，延伸中又不斷形成瞬時(shí)暫堵，又不斷轉(zhuǎn)向。每一條轉(zhuǎn)向縫也是發(fā)生連續(xù)的暫堵、轉(zhuǎn)向、暫堵消失、裂縫延伸、再暫堵、轉(zhuǎn)向的循環(huán)過程。這種裂縫形成的機(jī)理，就會(huì)不斷形成復(fù)雜縫，最終形成裂縫形狀是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀的體積裂縫。如果形容常規(guī)裂縫是一個(gè)薄餅狀，那么這種體積縫就像是一棵枝葉茂盛的大樹形狀。很顯然，這樣的裂縫的體積改造遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)的壓裂。根據(jù)第2點(diǎn)認(rèn)識(shí)，那么該井動(dòng)用的油氣儲(chǔ)量就比常規(guī)壓裂要顯著增加，單井產(chǎn)量和最終采出油氣量也將顯著增加。這在美國的頁巖氣體積壓裂中是一種常見的工藝技術(shù)，頁巖被壓成更小的碎塊，能夠?qū)㈨搸r氣的體積壓裂體現(xiàn)得更加徹底和充分。這也是美國頁巖氣壓裂單井產(chǎn)量較高、穩(wěn)產(chǎn)期較長的原因之一。 　　4、自然選擇甜點(diǎn)暫堵壓裂技術(shù)與常規(guī)分段壓裂技術(shù)比較，大幅度減少井下分段工具的使用。仍然按照1000米水平段為例，常規(guī)分為10段或者更多，至少需要10個(gè)以上的封隔器。自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂技術(shù)往往只需要3到5個(gè)封隔器，使用的封隔器只有原來的一半。封隔器數(shù)量的大幅度減少，大大降低了井下的復(fù)雜程度，能夠大幅度減少作業(yè)事故發(fā)生的可能性。 　　5、高強(qiáng)度水溶性暫堵劑從材料商保證了該項(xiàng)技術(shù)的順利實(shí)施。這項(xiàng)暫堵劑材料由可溶性惰性材料構(gòu)成，一是承壓差能力高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通井下暫堵劑材料的承壓能力，其中粉劑型材料承壓差﹥50MPa，顆粒型材料承壓差﹥80 MPa，在地層可以形成濾餅，封堵率高，封堵效果好。二是內(nèi)含表面活性劑，隨溫度升高降解后有利于助排，不會(huì)對(duì)裂縫造成堵塞和傷害。 三是造人工縫的壓力和封堵時(shí)間要求，可以通過應(yīng)用量劑大小、成分組成、顆粒大小來控制。 　　高強(qiáng)度抗高溫的可降解暫堵劑材料，目前還仍依賴于進(jìn)口，國內(nèi)暫堵劑的最大缺陷是抗壓強(qiáng)度不夠，無法形成新的裂縫?，F(xiàn)在中溫高強(qiáng)度堵劑的市場(chǎng)價(jià)格約為160萬/噸，根據(jù)人工造縫設(shè)計(jì)的需要，在致密油氣藏的改造中，一般僅需要50-70Kg合理控制工藝即可造出一條新縫。在非常規(guī)頁巖氣改造中，為了制造復(fù)雜縫網(wǎng)達(dá)到體積壓裂目的，根據(jù)現(xiàn)在的實(shí)踐，1500米水平段一般使用1.5噸左右。 6、自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂技術(shù)已經(jīng)形成了完善的工藝技術(shù)和流程。（1）油藏地質(zhì)評(píng)價(jià)，為分段提供依據(jù)（2）完井方案，確定分段長度，每段內(nèi)裂縫的條數(shù)（3）工具的選擇（4）液體的選擇（5）泵注程序的確定（6）段內(nèi)暫堵多裂縫壓裂工藝流程（7）縫內(nèi)暫堵壓裂工藝流程（8）施工安全預(yù)案及交底（9）裂縫監(jiān)測(cè)（10）壓后評(píng)估及工藝方案的優(yōu)化調(diào)整 　　從上面的論述可以得出結(jié)論：自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要有壓裂目的層集中在甜點(diǎn)區(qū)、液體效率大幅度提高、縫內(nèi)暫堵形成大范圍的網(wǎng)絡(luò)體積裂縫、壓裂體積大幅度增加、油氣初期產(chǎn)量高、穩(wěn)產(chǎn)期長、最終采出程度高、大幅度減少封隔器等井下工具的使用等。 　　四、自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了顯著增產(chǎn)效果 　　自然選擇甜點(diǎn)暫堵體積壓裂技術(shù)已經(jīng)在蘇里格區(qū)塊、西南低效區(qū)塊、中石化涪陵頁巖氣區(qū)塊、吉林新木采油廠老井重復(fù)壓裂等區(qū)塊一共現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用50余井次，增產(chǎn)效果顯著。 　　1、中石油長城鉆探2011年9月開始在蘇53區(qū)致密砂巖氣藏展開針對(duì)性試驗(yàn)，現(xiàn)累計(jì)試驗(yàn)18口井。根據(jù)近二年的生產(chǎn)情況和生產(chǎn)遞減分析預(yù)測(cè)，段內(nèi)多縫體積壓裂水平井與常規(guī)分段壓裂水平井相比較，單井平均可增加產(chǎn)氣量1992.7萬方，單井平均增產(chǎn)創(chuàng)效益1693.8萬元(天然氣價(jià)格按0.85元/方計(jì)算)。單井平均凈創(chuàng)效益1453.89萬元(段內(nèi)多縫體積壓裂，單井平均材料成本增加費(fèi)用239.91萬) ，18口井累計(jì)凈創(chuàng)效益26170.02萬元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。效益分析數(shù)據(jù)詳見附件一(蘇53區(qū)塊裸眼水平井段內(nèi)多縫體積壓裂現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)效益分析多媒體材料)。 　　2、中石油西南油氣田低效油氣開發(fā)事業(yè)部2013年7月始在須家河致密砂巖氣藏開展試驗(yàn)3口井(女深002-8-H1井、合川125-11-H1井、合川001-81-H2井)。與常規(guī)分段壓裂工藝比較，單井增產(chǎn)效果顯著。 　　(1)女深002-8-H1井，水平段長748米，分4段壓7條縫，測(cè)試產(chǎn)量70.2萬方/天，是臨井常規(guī)分段壓裂水平井的4.5倍，是該地區(qū)最高產(chǎn)量井。 　　(2)合川125-11-H1井增產(chǎn)效果明顯，水平段501米，分5段壓9條縫，測(cè)試產(chǎn)量7.4萬方/天，產(chǎn)量是同場(chǎng)H2井的5倍，是該區(qū)塊平均產(chǎn)量3.4萬方/天的2倍多。 　　與同場(chǎng)H2井采用的常規(guī)分段壓裂相比較，一是水平段，H1是H2井(936米)的一半；二是測(cè)井解釋，H1井測(cè)井解釋3個(gè)氣層、1個(gè)差氣層；H2井測(cè)井解釋6個(gè)氣層和1個(gè)差氣層。三是電性，H1井電性比H2井差。 　　(3)合川001-81-H2井2月18日上午9點(diǎn)開始?jí)毫咽┕?，下?9:00施工結(jié)束，19日早上在排液200方的情況下，就見氣點(diǎn)火，火焰超過5米。截止到2月27日，尚未進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)試。 　　3、中石化江漢油田涪陵焦石壩頁巖氣5口的試驗(yàn)效果顯著(焦頁8-2HF、焦頁1-2HF、焦頁7-2HF、焦頁9-2HF、焦頁13-2HF)。單井平均產(chǎn)量超過50萬方，最高一口井達(dá)到150萬方。與常規(guī)技術(shù)相比較，采用段內(nèi)多裂縫體積壓裂技術(shù)，每口頁巖氣井使用的液量，比常規(guī)技術(shù)少5000方，大幅度降低了頁巖氣壓裂對(duì)水量的需求。 　　4、吉林油田老井重復(fù)壓裂效果顯著。在剛剛實(shí)施完的吉林油田新木采油廠的三口井。其中讓29-3-1井壓前的單井產(chǎn)量0.2噸，重復(fù)壓裂后，單井產(chǎn)量達(dá)到2.2噸，增產(chǎn)11倍，一舉扭轉(zhuǎn)了老井重復(fù)壓裂長期產(chǎn)量不高的被動(dòng)局面，讓老油田煥發(fā)了新春。吉林油田計(jì)劃將此技術(shù)作為老井改造的主流技術(shù)進(jìn)行推廣。