爆燃压裂及其适用的地质条件研究

9 0 西 北 地 质 2001 年
为一种预处理手段与水力压裂相结合进行试验。试验的基本思路是基于安塞油田地层物性差, 可流动空间小, 且存在天然裂缝, 采用 H EGF 在近井地带进行预处理形成近井地带的网状裂 缝, 沟通近井地带存在的天然裂缝, 减小井筒附近地层的油流阻力。 然后进行水力压裂, 形 成较长的填砂主裂缝, 实现作业井筒附近和地层深处的均衡改造。 试油资料统计 (表 1)。
112 H EGF 压裂在解堵中的特点 (1) H EGF 压裂选择性强, 它所产生的裂缝不 一定沿最小阻力路线发展, 主要沿水平方向, 在 垂直方向上扩展有限, 这就为底水油帽油层改 造提供了很好的增产措施。
图 3 偏轴效应支撑裂缝示意图 F ig13 T he sketch of excen tra l
(2) 低渗透储层天然裂缝的发育与闭合程度制约了 H EGF 的效果: 根据安塞储层钻井取 芯看, 长6 油层虽然存在天然裂缝, 但多被方解石充填。试井分析, 多属均质油藏水力压裂井, 未发现存在天然裂缝, 同时岩芯试验亦说明这些裂缝在地层条件下呈闭合状态, H EGF 产生 的多条径向网状裂缝无自然裂缝沟通, 而储层本身物性较差, 也就降低了它的应用效果。
H EGF 作业的井排液有两个特点: 一是见油快, 一般 1～ 2 班就可见油, 2～ 5 班就可稳定。 而负压和复合射孔求初产井, 一般 1～ 3 班见油, 2～ 12 班才可达到稳定; 二是 H EGF 作业井 单井排液产量较高。
21212 H EGF 效果分析 (1) H EGF 适合中、高渗侏罗系油层的解堵: 侏罗系油层物性较好, 原始地层压力较低,
安塞油田延长统长6 埋深 1 000～ 1 300 m , 油层厚度平均 1212 m。 其主要特点是: 特性 差, 有效孔隙度 1214% , 有效渗透率 0143×10- 3 Λm 2。由于储层物性很差, 爆燃压裂主要作
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(3) H EGF 可有效降低地层破裂压力: 由于 H EGF 能产生远远高于地层破裂压力的燃气 压力, 对水力压裂存在地层破裂压力过高或压不开的致密油层预处理, 能有效的降低破裂压 力。 212 H EGF 在陕甘宁盆地侏罗系油层的应用及效果分析 21211 H EGF 现场应用陕甘宁盆地侏罗系油层概况
侏罗系为陕甘宁盆地主要产油层系, 油层埋深 1 200～ 1 700 m , 物性相对延长组较好, 据 不完全统计, 高渗透性油层 (k> 100×10- 3 Λm 2) 面积占 20% , 中渗透性油层 (k: 10×10- 3 ～ 100×10- 3 Λm 2) 面积约占 33%。原始地层压力普遍较低, 且投产后下降较快 (表 2)。油水 分布关系复杂, 底水油帽油层, 油水同层, 油水间互层 (隔层较薄) , 在该区都有分布。
表 2 侏罗系油层地层压力统计表 T ab12 T he sta tistic of J u ra sic stra ta p ressu re
元东区
庆 77 井区
庆 64 井区
华 49 井区
11158
12184
13174
11122
9136
9127
7157
9132
樊家川 15171 10146
侏罗系油层试油, 坚持深穿透负压射孔求初产, 近年又发展起来复合射孔求初产。对 1999 年 和 2000 年侏罗系试油资料统计表明: 深穿透负压射孔求初产井 53 口, 达投产要求井 25 口, 出水井 6 口, 干层或低产井 18 口, 有效率 47117% , 单井平均产量 12128 t d; 复合射孔求初 产井 30 口, 达投产要求井 23 口, 出水井 4 口, 干层或低产井 3 口, 有效率 76167% , 单井平 均产量 14127 t d; H EGF 井 110 口, 达投产要求井 81 口, 出水井 24 口, 干层或低产井 5 口, 有效率 73163% , 单井平均产量 18192 t d, 最高单井日产油达 9619 t。
向目的层泄露量增加, 但推进剂在较高的环境温度和压力下具有更高的燃速, 因而压力自 B
收稿日期: 2000210219; 修回日期: 2001206210 作者简介: 郝兰香 (19712) , 女, 1992 年毕业于长庆石油学校石油地质专业, 现从事试油压裂地质研究 工作 1
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平均班产油 ( t)
试验井
非试验井
试验井
பைடு நூலகம்
非试验井
试验井
非试验井
坪桥区 侯市区
19139 17103
15190 16108
21130 25125
23100 26198
3104 6112
3118 4143
从表 1 的对比中可以看出, 在油层条件基本一致的情况下, 试验井的产量, 侯市区有所 提高, 但提高幅度不大; 坪桥区没有提高, 反倒有所下降。 但施工时, 两油区地层的破裂压 力都有所下降。
1 H EGF 的压裂原理和特点
111 H EGF 的压裂原理
高能气体压裂 (H igh Energy Ga s F ractu ring 简称:
H EGF ) 也称爆燃压裂, 是一种具有独特增产机理的新型
压裂技术。 它是利用特定的发射药或推进剂在油气层段
燃烧, 产生高温、 高压气体压裂地层形成多条自井眼呈
这样造成钻井污染也相应增加, 采用常规射孔和复合射孔, 如果不和水力压裂配合则仅能消 除井底附近污染, 不能突破各种作业形成的污染带时, 就会出现干层或低产层。而 H EGF 产 生的多条径向裂缝可更有效地穿透污染带, 降低表皮系数, 且 H EGF 的工作介质是处于高温、 高压下的 H 2、NO、NO 2、CO、CO 2、HC l 和水蒸气, 这些热气体可以清除近井地带的沥青质、 蜡质、 和其它机械杂质的堵塞, 同时一些热气体在高压下可与原油混相, 使其粘度下降, 油 相流增加, 从而更有效的消除伤害, 恢复产能, 如华 9227 井求初产日产水 116 m 3, 见油花, H EGF 压裂后, 日产油 16132 t, 不产水。
图 1 3 种压裂方法的 P 2t 曲线示意图 F ig11 T h ree k ind s of cu rve of P 2t by fractu rng trea tm en t
力时, 即在井眼周围岩石形成多条径向裂缝。由图 2 可以看到: 当压力自A 上升到B 点时, 出
现了压力台阶, 这预示着井眼周围岩石开始破裂。 此时目的层段的容积稍有增大, 并且气体
的压力超过裂缝的延伸压力时, 裂缝才能向前
扩展。与此同时, 井筒内压力不断下降, 至D 点 (图 2) 井筒内的压力与地层压力达到平衡, 裂
缝延伸终止。
图 2 致密砂岩 H EGF 的实测 P 2t 曲线 F ig12 R ea l testing P 2t cu rve of
11113 裂缝的支撑及闭合
21112 爆燃2水力压裂试验井效果分析 (1) 水力压裂是延长组低渗透油藏最有效的增产措施: 低渗透油藏, 由于本身物质性差,
提高产能的关键在于增大处理范围, 在远井地带创造有利的供液通道, 而 H EGF 所产生的径 向网状裂缝只能取得有限的长度, 对近井地带的污染和伤害能有效解除。美国 K IK IN GS 研究 了在不同渗透率条件下, 低渗储气层要获得最大净产值对支撑缝长的要求。 安塞油藏有效渗 透率为 0143×10- 3 Λm 2, 接近致密, 要求支撑缝长为 152～ 305 m。而 H EGF 所产生裂缝长度, 据有关资料, 最长约 13 m 左右, 这远远达不到改善油层的要求。安塞地区压裂改造以后遵循 的大砂量、 大排量、 高砂比使单井排液产量有了较大幅度的提高, 也证明了长而宽的裂缝对 低渗油藏的有效性。而 H EGF 形成的多条径向裂缝由于增大了渗率面积, 反而可能影响长而 宽的主裂缝的形成, 使单井长期稳产受到影响。
(2) 改善油藏渗流条件。 用此压裂可压开多不
ax is effectiveness
受地应力限制的多条径向网状裂缝并与天然裂缝相交, 且裂缝自身的支撑更有效, 从而提高
了油藏有效渗透率和井底有效半径。
(3) 无污染, 不受水敏、 酸敏地层的限制。H EGF 作业产生的气体与多种地层都能相溶, 且
能有效的清除污染。
com p act sand stone H EGF
H EGF 是一个动态过程, 在一定的加载速 率冲击载荷作用下, 形成的多条径向裂缝具有
一定的随机性, 裂缝面不再垂直最小主应力方
向, 又由于地应力产生的剪切应力作用于这些
裂缝面上而产生偏轴效应 (图 3) , 使裂缝面之
间发生微小错动, 从而使裂缝不易闭合。
(4) 工艺简单, 实施安全, 成本低廉。实施 H EGF 压裂只需用电缆或油管把压裂弹送到油层 点火即可, 不受场地限制, 无需大型昂贵的压裂设备、 车辆、 压裂液、 支撑剂等, 也就不存
在由此而带来的一些不安全因素, 并且成本一般仅为水力压裂的三分之一。
2 H EGF 的现场应用
211 爆燃2水力压裂在安塞延长组的应用及效果 21111 现场应用情况
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第 2 期 郝兰香等: 爆燃压裂及其适用的地质条件研究 91
区块 原始地层压力 (M Pa) 目前地层压力 (M Pa)
第 34 卷 第 2 期 2001 年 (总 137 期)
西 北 地 质
NO R THW EST ERN GEOLO GY
文章编号: 100926248 (2001) 0220088294
V o l. 34 N o. 2 2001 (Sum 137)
爆燃压裂及其适用的地质条件研究
郝兰香, 张 强, 包小红, 高银锁
放射状的网状裂缝, 消除油气层污染及堵塞物, 有效降
低表皮系数, 达到油气井增产目的的一种油气层增产技
术。对比压裂过程中的 P 2t 曲线 (图 1) 可以清楚地看到
H EGF 与爆炸压裂、 水力压裂有着本质的不同。
11111 裂缝的起裂 气体发生器在目的层段引燃后, 迅速产生高温、 高
压气体, 对井壁形成脉冲加载, 井眼周围地层的岩石被 压缩。 当井筒内压力超过对应加载速率下岩石的破裂压
第 2 期 郝兰香等: 爆燃压裂及其适用的地质条件研究 89
点稍有下降, 后又迅速上升至 C 点达到峰值压力, 此过程中多条径向裂缝形成并向地层中快
速延伸。
11112 裂缝的延伸
达到峰值压力后, 发生器产生的大量燃气
继续释放。 当进入裂缝的燃气在裂缝面上形成
(长庆石油勘探局井下技术作业处, 甘肃 庆阳 745113)
摘 要: 爆燃压裂作为具有独特增产机理的一种油气井增产技术, 已在长庆油田各产油 区进行了广泛应用。 笔者分析了 268 井次的 GEGF 施工效果, 对其适应的地质条件和 影响效果的主要因素进行了分析研究, 给出了选择爆燃药量大小的原则, 找出了该技术 适合的地层条件。 经现场试验证明是有效的、 科学的, 极具推广价值。 关键词: 爆燃压裂; 地质研究; 现场应用; 效果分析; 影响因素 中图分类号: T E12212 文献标识码: A
表 1 爆燃2水力压裂试验井和非试验井试油效果对比 T ab11 T he com p a rison betw een test w ells and un test w ells in H EGF 2w a ter fractu ring trea tm en t
区块
平均有效厚度 (m )
平均破裂压力 (M Pa)
(2) H EGF 适用于侏罗系底水油帽油层的解堵: 底水油帽油层试油时, 增油控水是其关键 所在, 但往往是小规模解堵措施无效, 而压裂改造措施往往会引起底水上串, 这一直是试油技