致密油水平井体积压裂增产潜力及产能影响因素分析
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水平井同步压裂实例
连续混配车
过渡罐
液体速溶 瓜胶
二、体积压裂技术
交叉压裂实例：两口井交叉压裂作业，每天可以压裂4～5段
压裂作业
微地震监测
下桥塞、射孔作业
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
缝网双重介质模型 FNDP（fracture network dual porosity）： 该模型在双重介质模型的基础上运用局部网格加密技术将人工裂缝 与天然裂缝相互交错的复杂缝网系统进行表征，并将压裂改造区外部视 为单重介质，更精确的表征体积压裂改造后的致密储层。
中国石油大学（华东） 采油工程系
汇报提纲
1
2 3 4 5
致密油概述
体积压裂技术 水平井体积压裂产能影响因素分析 水平井体积压裂增产潜力评价 结论
一、致密油概述
1、我国油气勘探开发现状
我国低渗透油气储量占剩余储量的50%左右，新增探明储量中
70~80%为低渗、超低渗油气藏（如长庆西峰油田），低渗油气藏
敲击不产生裂缝
二、体积压裂技术
内涵五：“分段多簇”射孔实施应力干扰是实现体积改造的技术关键
常规水平井分段压裂：研究段间距
的优化，采用单段射孔，单段压裂 模式，避免缝间干扰
体积改造：优化段间距，采用“分
段多簇”射孔，多段一起压裂模式， 利用缝间干扰，促使裂缝转向，产 生复杂缝网
二、体积压裂技术
•
Barnett 页岩 含石英矿物 37.38% ，碳 酸盐矿物 19.13% ，粘土矿物 41.13% ；
其中粘土矿物成分不含蒙脱石，以伊
/蒙混层为主(SPE106070)
北美不同区域页岩地层矿物组分（%）
北美页岩数据库的矿物三角图表明
1区 脆性页岩 富含石英
2区 脆性页岩 富含碳酸盐
易形成 缝网
断裂
地质力学特性：形成剪切缝的岩石具有较高 的偏应力和强度，是不易发生塑性形变的脆 性岩石（杨式模量高，泊松比低），富含强
度较低的岩石结构或天然裂缝
剪切裂缝在径向上更为发育
剪切扩张机理图示
致密气藏——清水压裂、低浓度支撑剂
SPE106289
二、体积压裂技术
内涵三：储层岩性具有显著的脆性特征，是实现体积改造的物质基础
油面积增大，在改造区域内流体流动能力增强，流体粘度的影响就凸显出来。
四、水平井体积压裂增产潜力评价
4.1 次生裂缝导流能力增产潜力评价
四、水平井体积压裂增产潜力评价
4.2 半带长增产潜力评价 结论：增大半带长，不管 基质渗透率大小如何，体积 压裂效果均很好。在半带长 增加幅度相同的情况下，基 质渗透率越小，其增产量越 大。渗透率越小的地层，实 施体积压裂改造，增产效果
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
3.5 原油粘度
粘度越大，体积压裂改造储层获得的累产油量越小。在粘度较小时，粘度对 累产油量的影响较大，随着粘度的增大，累产油量变化幅度减小，且增产油量
与粘度成线性关系。原油粘度越大，流体流动阻力越大，体积压裂相对未压裂
情况的增产效果越小。在未压裂时，由于渗透率小，井筒周围泄油区域小，流 体流动能力弱，导致粘度的影响并不明显。而在体积压裂后，由于井筒周围泄
3、4区 塑性页岩 富含泥质 压裂困难
二、体积压裂技术
内涵四：天然裂缝及相互沟通状况，是实现体积改造的前提条件
内涵的延伸 储层的岩石力学特性是确定压裂是
否能够形成体积改造的关键
天然裂缝发育状况，是否产生复杂
网状缝，是实施体积改造的基础
裂缝=天然气储集空间及渗流通道
页岩在裂缝网络系统不发育情况下，很难成为有效储层 简单裂缝 复杂裂缝
二、体积压裂技术
2、体积压裂的特点
复杂网络裂缝扩展形态 体 积 压 裂 的 特 点 复杂的渗流机理
裂缝发生错断、滑移、剪切破坏
诱导应力和多缝应力干扰裂缝发生转向
二、体积压裂技术
3、体积压裂的内涵
内涵一：裂缝以复杂缝网形态扩展，打碎储层，实现人造“渗透率”
平面对称双翼裂缝
张开裂缝 剪切裂缝
非平面对称裂缝（弯曲缝、多裂缝）
在基质水平方向渗透率为 0.5mD时，评价基质垂向渗透率对体积压
裂水平井产能的影响。结果表明，基质垂向渗透率越大，体积压裂增产
油量越小，即在垂向渗透率较小时实施体积压裂增产效果更显著。
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
3.3 形状因子
在油藏面积一定的条件下，形状因子越大，体积压裂累产油量越小。 这是因为形状因子越大，即油藏长宽比越大时，在水平井段长度固定 的情况下，过大的油藏长度导致泄油面积难以波及到油藏长度边界； 而在面积一定的条件下，长度大也意味着宽度小，会很快波及到宽度 边界。所以在本模型条件下，形状因子取值较小时体积压裂开发效果 比较好。
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
3.1 基质水平方向渗透率
体积压裂对水平方向渗透率较小 ( 小于 0.3mD) 的油藏，改造效果明
显，增产油量变化幅度较大；对于水平方向渗透率大于0.8mD的油藏， 水平井体积压裂的增产效果趋于平缓；基质渗透率越大，体积压裂增产 效果越明显。 3.2 基质垂向渗透率
密碳酸盐岩等储集层中的石油。
二、体积压裂技术
1、体积压裂的概念
体积压裂是在水力压裂的过程中，通过在主裂缝上形成多条分支缝或 者沟通天然裂缝，最终形成不同于常规压裂的复杂裂缝网络，增加井筒与 储集层接触体积，改善储集层的渗流特征及整体渗流能力，从而提高压裂 增产效果和增产有效期。 矿井实拍图 室内试验结果 数值模拟
（3）通过对增产潜力的评价，发现次生裂缝导流能力越强，体积压裂在致密 油藏中适用的渗透率范围越广，体积压裂的增产潜力越强，较长的缝网带长将 获得更高的采收率。
汇报完毕，谢谢大家，敬请各 位老师、同学批评指正！
我国致密油气、煤层气、页岩油气等非常规油气资源非常丰富。
目前我国常规油气资源探明程度相当高，储量增长“入不敷出”稳
产难度越来越大。非常规油气资源将成为我国新的油气增长点。
低渗和非常规油气资源将成为我国未来油气开发的重点！
一、致密油概述 2、致密油的概念及其特点
致密油：是储集在覆压基质渗透率小于或等于0.2×103μm2（空气渗透率小于2×10-3μm2）的致密砂岩、致
越明显。
五、结 论
（1）致密油气资源储量丰富，已成为全球非常规石油勘探新亮点。开发致密 油对缓解中国油气资源紧缺状况、改变能源结构、保障国家能源安全具有重要 战略意义。实现致密油储量的有效动用的关键技术——水平井体积压裂技术。
（2）体积压裂技术可较大程度的改善致密储层的供油能力，对于水平方向渗 透率较小的油藏，水平方向渗透率对体积压裂增产效果的影响比较明显；基质 垂向渗透率越大，体积压裂增产油量相对越小，即在垂向渗透率较小时实施体 积压裂增产效果更显著。
将成为我国油气增长的主力。
2014年国内石油消费延续低速增长态势，石油表观消费量约5.18亿吨， 比上年增长3.7％。2014年，原油产量稳中微增，估计达2.1亿吨。石油对 外依存度达59.5％。2014年天然气表观消费量约为1830亿立方米，国内天 然气产量为1256亿立方米 ，对外依存度上升至32.2％ 。
缝网压裂技术
(经典理论下提出， 隐含现代理论内涵)
体积改造技术 (现代理论)
二、体积压裂技术
内涵二：裂缝发生剪切破坏，错断、滑移。不是单一的张开型破坏
基础实验成为新理念的重要支撑
剪切缝作用机理
内涵：剪切缝是岩石在外力作用下破裂并产 生滑动位移，岩层表面形成不规则或凹凸不 平的几何形状，具有自我支撑特性的裂缝 条件：当压力低于最小水平应力，产生剪切
研究表明：
K≤1mD，裂缝网络对产能极限贡献率在10%左右
异常复杂裂缝 Barnett 页岩储层
K≤0.01mD，裂缝网络对产能极限贡献在40%左右 K≤0.0001mD，网络对产能极限贡献在80%左右
裂缝网络对提高致密气、页岩气的产能至关重要
二、体积压裂技术
破碎且水平层理发育
体积改造的最美诠释 敲击产生网状缝
三、水平井体积压裂产能影响因素ຫໍສະໝຸດ Baidu析
3.4 水平井位置
水平井位于中间部位时，开发效果最好，水平井位置越往上下偏， 开发效果越不理想。在本模型中，油藏沿垂向全部压裂，所以水平井 位置只影响基质向裂缝以及裂缝向井筒的供液情况。水平井位于中部 时，两侧均能较好的供液，所以产量较高；而在水平井偏向一侧时， 另一侧只有近井筒部位供液能力强，离井筒越远，供液能力越差，未 能充分动用储量，所以开发效果并不理想。
连续混配车
过渡罐
液体速溶 瓜胶
二、体积压裂技术
交叉压裂实例：两口井交叉压裂作业，每天可以压裂4～5段
压裂作业
微地震监测
下桥塞、射孔作业
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
缝网双重介质模型 FNDP（fracture network dual porosity）： 该模型在双重介质模型的基础上运用局部网格加密技术将人工裂缝 与天然裂缝相互交错的复杂缝网系统进行表征，并将压裂改造区外部视 为单重介质，更精确的表征体积压裂改造后的致密储层。
中国石油大学（华东） 采油工程系
汇报提纲
1
2 3 4 5
致密油概述
体积压裂技术 水平井体积压裂产能影响因素分析 水平井体积压裂增产潜力评价 结论
一、致密油概述
1、我国油气勘探开发现状
我国低渗透油气储量占剩余储量的50%左右，新增探明储量中
70~80%为低渗、超低渗油气藏（如长庆西峰油田），低渗油气藏
敲击不产生裂缝
二、体积压裂技术
内涵五：“分段多簇”射孔实施应力干扰是实现体积改造的技术关键
常规水平井分段压裂：研究段间距
的优化，采用单段射孔，单段压裂 模式，避免缝间干扰
体积改造：优化段间距，采用“分
段多簇”射孔，多段一起压裂模式， 利用缝间干扰，促使裂缝转向，产 生复杂缝网
二、体积压裂技术
•
Barnett 页岩 含石英矿物 37.38% ，碳 酸盐矿物 19.13% ，粘土矿物 41.13% ；
其中粘土矿物成分不含蒙脱石，以伊
/蒙混层为主(SPE106070)
北美不同区域页岩地层矿物组分（%）
北美页岩数据库的矿物三角图表明
1区 脆性页岩 富含石英
2区 脆性页岩 富含碳酸盐
易形成 缝网
断裂
地质力学特性：形成剪切缝的岩石具有较高 的偏应力和强度，是不易发生塑性形变的脆 性岩石（杨式模量高，泊松比低），富含强
度较低的岩石结构或天然裂缝
剪切裂缝在径向上更为发育
剪切扩张机理图示
致密气藏——清水压裂、低浓度支撑剂
SPE106289
二、体积压裂技术
内涵三：储层岩性具有显著的脆性特征，是实现体积改造的物质基础
油面积增大，在改造区域内流体流动能力增强，流体粘度的影响就凸显出来。
四、水平井体积压裂增产潜力评价
4.1 次生裂缝导流能力增产潜力评价
四、水平井体积压裂增产潜力评价
4.2 半带长增产潜力评价 结论：增大半带长，不管 基质渗透率大小如何，体积 压裂效果均很好。在半带长 增加幅度相同的情况下，基 质渗透率越小，其增产量越 大。渗透率越小的地层，实 施体积压裂改造，增产效果
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
3.5 原油粘度
粘度越大，体积压裂改造储层获得的累产油量越小。在粘度较小时，粘度对 累产油量的影响较大，随着粘度的增大，累产油量变化幅度减小，且增产油量
与粘度成线性关系。原油粘度越大，流体流动阻力越大，体积压裂相对未压裂
情况的增产效果越小。在未压裂时，由于渗透率小，井筒周围泄油区域小，流 体流动能力弱，导致粘度的影响并不明显。而在体积压裂后，由于井筒周围泄
3、4区 塑性页岩 富含泥质 压裂困难
二、体积压裂技术
内涵四：天然裂缝及相互沟通状况，是实现体积改造的前提条件
内涵的延伸 储层的岩石力学特性是确定压裂是
否能够形成体积改造的关键
天然裂缝发育状况，是否产生复杂
网状缝，是实施体积改造的基础
裂缝=天然气储集空间及渗流通道
页岩在裂缝网络系统不发育情况下，很难成为有效储层 简单裂缝 复杂裂缝
二、体积压裂技术
2、体积压裂的特点
复杂网络裂缝扩展形态 体 积 压 裂 的 特 点 复杂的渗流机理
裂缝发生错断、滑移、剪切破坏
诱导应力和多缝应力干扰裂缝发生转向
二、体积压裂技术
3、体积压裂的内涵
内涵一：裂缝以复杂缝网形态扩展，打碎储层，实现人造“渗透率”
平面对称双翼裂缝
张开裂缝 剪切裂缝
非平面对称裂缝（弯曲缝、多裂缝）
在基质水平方向渗透率为 0.5mD时，评价基质垂向渗透率对体积压
裂水平井产能的影响。结果表明，基质垂向渗透率越大，体积压裂增产
油量越小，即在垂向渗透率较小时实施体积压裂增产效果更显著。
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
3.3 形状因子
在油藏面积一定的条件下，形状因子越大，体积压裂累产油量越小。 这是因为形状因子越大，即油藏长宽比越大时，在水平井段长度固定 的情况下，过大的油藏长度导致泄油面积难以波及到油藏长度边界； 而在面积一定的条件下，长度大也意味着宽度小，会很快波及到宽度 边界。所以在本模型条件下，形状因子取值较小时体积压裂开发效果 比较好。
三、水平井体积压裂产能影响因素分析
3.1 基质水平方向渗透率
体积压裂对水平方向渗透率较小 ( 小于 0.3mD) 的油藏，改造效果明
显，增产油量变化幅度较大；对于水平方向渗透率大于0.8mD的油藏， 水平井体积压裂的增产效果趋于平缓；基质渗透率越大，体积压裂增产 效果越明显。 3.2 基质垂向渗透率
密碳酸盐岩等储集层中的石油。
二、体积压裂技术
1、体积压裂的概念
体积压裂是在水力压裂的过程中，通过在主裂缝上形成多条分支缝或 者沟通天然裂缝，最终形成不同于常规压裂的复杂裂缝网络，增加井筒与 储集层接触体积，改善储集层的渗流特征及整体渗流能力，从而提高压裂 增产效果和增产有效期。 矿井实拍图 室内试验结果 数值模拟
（3）通过对增产潜力的评价，发现次生裂缝导流能力越强，体积压裂在致密 油藏中适用的渗透率范围越广，体积压裂的增产潜力越强，较长的缝网带长将 获得更高的采收率。
汇报完毕，谢谢大家，敬请各 位老师、同学批评指正！
我国致密油气、煤层气、页岩油气等非常规油气资源非常丰富。
目前我国常规油气资源探明程度相当高，储量增长“入不敷出”稳
产难度越来越大。非常规油气资源将成为我国新的油气增长点。
低渗和非常规油气资源将成为我国未来油气开发的重点！
一、致密油概述 2、致密油的概念及其特点
致密油：是储集在覆压基质渗透率小于或等于0.2×103μm2（空气渗透率小于2×10-3μm2）的致密砂岩、致
越明显。
五、结 论
（1）致密油气资源储量丰富，已成为全球非常规石油勘探新亮点。开发致密 油对缓解中国油气资源紧缺状况、改变能源结构、保障国家能源安全具有重要 战略意义。实现致密油储量的有效动用的关键技术——水平井体积压裂技术。
（2）体积压裂技术可较大程度的改善致密储层的供油能力，对于水平方向渗 透率较小的油藏，水平方向渗透率对体积压裂增产效果的影响比较明显；基质 垂向渗透率越大，体积压裂增产油量相对越小，即在垂向渗透率较小时实施体 积压裂增产效果更显著。
将成为我国油气增长的主力。
2014年国内石油消费延续低速增长态势，石油表观消费量约5.18亿吨， 比上年增长3.7％。2014年，原油产量稳中微增，估计达2.1亿吨。石油对 外依存度达59.5％。2014年天然气表观消费量约为1830亿立方米，国内天 然气产量为1256亿立方米 ，对外依存度上升至32.2％ 。
缝网压裂技术
(经典理论下提出， 隐含现代理论内涵)
体积改造技术 (现代理论)
二、体积压裂技术
内涵二：裂缝发生剪切破坏，错断、滑移。不是单一的张开型破坏
基础实验成为新理念的重要支撑
剪切缝作用机理
内涵：剪切缝是岩石在外力作用下破裂并产 生滑动位移，岩层表面形成不规则或凹凸不 平的几何形状，具有自我支撑特性的裂缝 条件：当压力低于最小水平应力，产生剪切
研究表明：
K≤1mD，裂缝网络对产能极限贡献率在10%左右
异常复杂裂缝 Barnett 页岩储层
K≤0.01mD，裂缝网络对产能极限贡献在40%左右 K≤0.0001mD，网络对产能极限贡献在80%左右
裂缝网络对提高致密气、页岩气的产能至关重要
二、体积压裂技术
破碎且水平层理发育
体积改造的最美诠释 敲击产生网状缝
三、水平井体积压裂产能影响因素ຫໍສະໝຸດ Baidu析
3.4 水平井位置
水平井位于中间部位时，开发效果最好，水平井位置越往上下偏， 开发效果越不理想。在本模型中，油藏沿垂向全部压裂，所以水平井 位置只影响基质向裂缝以及裂缝向井筒的供液情况。水平井位于中部 时，两侧均能较好的供液，所以产量较高；而在水平井偏向一侧时， 另一侧只有近井筒部位供液能力强，离井筒越远，供液能力越差，未 能充分动用储量，所以开发效果并不理想。