某特低渗砂岩油藏裂缝特征及其对开发的影响

∀ 0 + ( S1 + S2 - 2P 0 ) / 2+ ( S1 - S2 ) co s( 2 ) / 2
其中: = ( S1 - S 2 ) sin( 2 ) / 2
式中:
作用在裂缝面上的剪切应力;
0 岩石的固有法向应力抗剪断强度, 数 值由
几兆帕到几十兆帕, 若沿已有裂缝面错断, 0 数值为 0;
YU 46- 29 YU 47- 29 YU 46- 30
N W40!N E60!
5. 1 104
NW 280!SE170!
YU 44- 23 YU 46- 23
5. 1 104
NW 280!SE170!
YU 50- 31
弱见 效油井 YU 38- 28 L1 02 YU 43- 23 YU 42- 24 YU 43- 25
S1 、S2 最大、最小主应力;
P0 地层压力;
最大主应力与裂缝面法向的夹角。
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西部探矿工程
2010 年第 10 期
上式表示若左侧不小于右侧时则发生微地震。 由上式可以看出, 微震易沿已有裂缝面发生, 这时 0 为 0, 左侧易不小于右侧。P 0 增大, 右侧减小, 也会 使右侧小于左侧, 从而诱发沿裂缝面的破裂发生, 产生 微地震, 这为我们描述地下渗流场提供了理论依据。 ( 3) 断裂力学准则: 断裂力学理论[ 4] 认为, 当应力强 度因子大于断裂韧性时, 裂缝发生扩展, 即当公式成立 时, 裂缝发生张性扩展。
对于裂缝性砂岩油藏, 可以看成是由若干组导流能 力相同的裂缝组成、每一组裂 缝渗透率相等的理想模 型。当示踪剂注入以后, 示踪剂将首先沿各组裂缝突入 生产井, 示踪剂产出曲线将随着裂缝的组数出现多个峰 值, 实际的示踪剂产出浓度为 通过各组裂缝的浓度之 和。通过对实测的浓度值与理论计算的浓度值拟合, 用 参数分离的非线性最小二乘法计算, 即可求得各组裂缝 的体积及渗透率等裂缝参数[ 2] 。 1. 2. 2 示踪剂测试的裂缝分布特征
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西部探矿工程
2010 年第 10 期
某特低渗砂岩油藏裂缝特征及其对开发的影响
刘 磊* 1, 牛 萌1, 刘 飞1, 赵晓妮2
( 1. 西安石油大学, 陕西 西安 710065; 2. 长庆油田公司第二采气厂员工培训站, 陕西 西安 710200)
摘 要: 特低渗透砂岩油藏一般都发育着不同程度的裂缝, 我国大部分油田实行的都是注水开发, 裂 缝的发育和分布直接影响着油田注水开发效果以及最终采收率。因此, 进行裂缝特征和裂缝对开发 的影响研究, 对提高可采储量、改善开发效果、提高我国裂缝性砂岩油田勘探开发水平具有指导意义。 以某一个特低渗透砂岩油藏为例, 用岩芯观察、井间示踪剂测试、水驱前缘等裂缝动态监测方法, 对该 特低渗油藏裂缝特征进行分析, 在此基础上, 对该油田的后续开发提出相应的治理对策和建议。 关键词: 特低渗透油藏; 裂缝; 动态监测; 开发 中图分类号: T E3 文献标识码: A 文章编号: 1004 5716( 2010) 10 0130 04
测试井 井名 Y U 39- 28 Y U 43- 24
Y U 43- 26
Y U 47- 30 Y U 37- 34 Y U 41- 34
Y U 45- 24
Y U 49- 32
水驱波 及 面积( m2 ) 7. 3 104 5. 1 104
8. 8 104
5. 8 104 5. 1 104 5. 1 104
分析, 绘制出 6 条吸水指示曲线, 其中 3 口井存在裂缝 性吸水, 裂缝性吸水指示曲线 ( 图 5) 呈台阶上升状, 裂 缝启动压力为 3. 0~ 4. 5MP a。3 口井为孔隙性吸水指
示曲线( 图 6) , 注水压力随着注水量的增加不断上升。 2 裂缝对开发的影响
裂缝的存在和发育程度对低渗透砂岩油藏的注水 开发有双重作用, 一方面储层裂缝存在可以大大增加基 质渗透率, 提供高渗透通道, 提高注水井吸水能力和采
Y U 47- 31
Y U 37- 33 Y U 37- 35 Y U 42- 34 Y U 42- 35 Y U 40- 34
Y U 44- 24 Y U 46- 24 Y U 45- 25
Y U 48- 31 Y U 48- 32 Y U 48- 33 Y U 50- 33
1. 4 吸水指示曲线判断裂缝 对研究区 6 口注水井的日注水量和套压进行统计
1源自文库
# [ ( P0 - Sn) Y / sqr( !l ) ] sqr[ ( l + x )/ ( l - x ) ] dx ∀ kic 0
上式左侧是应力强度因子, kic 是断裂韧性, P 0 是井 底注水压力, Sn 是裂缝面上的法向应力, Y 是裂缝形状
因子, l 是裂缝长度, x 是自裂缝端点沿裂缝面走向的坐 标。
图 1 YU39- 26 井组
1. 3 水驱前缘测试方法 1. 3. 1 水驱前缘测试原理
图 2 YU39- 26 井组
图 3 YU41- 32 井组
图 4 YU39- 34 井组
( 1) 无源地震: 不用人工激发的震源观测方法, 称为 无源地震勘探( passive seismic) 。油气藏自身的一些活 动可以产生微地 震( 震级 一般在里氏 3 级的级别 范围 内) , 如孔隙和裂隙内流体的流动、由于天然气的聚集和 运移过程引起的周期性应力积累和释放、火驱采集过程
同位素示踪剂技术是进行油藏动态监测的重要手 段之一。示踪剂在井组各方向的显示特性, 第一, 可以 反映井组中油井与水井之间的连通关系; 第二, 可以反 映是否存在高渗透带或裂缝; 第三, 能定量分析井组各 井方向高渗透小层的有关地层参数; 第四, 能判断井组 的流动能力。根据以上分析, 能比较精确的判断出裂缝 或高渗通道在这些井组的平面和纵向的分布情况。通 过对 12 个以注水井为中心的井组示踪剂测试结果的分 析, 可以看出, 研究区各个井组的示踪剂水推速度快慢 不同, 西部构造低的部位水推速度明显快于中部和东部 地区。同一个井组, 不同井距油水井之间的见示踪剂时 间、最大峰值浓度以及 KH 流动能力都不同, 通过这些 参数的不同反映, 可以分析出各个井组油井见水方向, 从而得出部分井组的裂缝分布特征( 图 1~ 4) 。
由以上破裂形成理论可知, 注水会诱发微地震, 这 就为微地震方法监测水驱前缘提供了理论依据。
1. 3. 2 水驱前缘测试成果分析 该油藏水驱前缘测试了 8 个注采井组( 见表 1) , 每
个井组所测得的水驱波及面积亦有差别, 这与储层本身 物性的相关性很大。测试结果表明, 压力在升高之前, 裂缝方向主要是在北东方向; 升压后北西向地层出现新 裂缝; 西部区块大部分井平面矛盾较明显, 而中部及东 部区块的大部分井纵向非均质性较强。说明, 在油藏开 发过程中, 地层压力对裂缝的发育程度有很大的影响。
中由加热诱发的岩石破裂、压力裂隙形成过程中岩石的
破裂、流体排出时地层的下沉或自喷井气体的流动等产
生的震动。通过确定震源的位置并显示出位置图, 可以 描述地下渗流场状况, 从而指导油气藏的开发。
( 2) 摩尔- 库伦理论: 根据摩尔- 库伦准则[ 3] , 孔隙 压力升高, 必会产生微地震, 记录这些微地震, 并进行微 震源定位就可以描述地下渗流场。摩尔- 库伦准则是:
注示踪剂及其监测技术, 是从注水井注入一定浓度 的示踪剂, 在周围油井监测示踪剂浓度随时间的变化情 况, 绘出示踪剂产出曲线, 并对该曲线进行数值分析, 得
* 收稿日期: 2010 01 11 第一作者简介: 刘磊( 1986 ) , 女( 汉族) , 西安石油大学石油工程学院在读硕士研究生, 研究方向: 油藏描述及地质建模方法。
于裂缝的分布及发育程度决定的。因此, 利用多种方法 对油藏裂缝特征及其对开发效果的影响进行了分析研 究, 为油田确定开发对策及同类油藏的开发提供一种思 路。 1 裂缝认识及其研究方法 1. 1 岩芯观察方法
对岩芯裂缝的宏观和微观观察, 描述与统计分析是 裂缝预测最直接的方法, 岩芯观察分析仍可以获得裂缝 的诸多参数, 是进行裂缝研究的基础, 同时也是验证其 它方法预测准确性的标准之一[ 1] 。
通过对 6 口取芯井的岩芯裂缝进行观察和统计分 析, 发现有垂直裂缝的油井 5 口, 占取芯井的 83% , 说 明该区油层裂缝的发育比较普遍, 且以高角度裂缝( 近 直立缝) 为主, 同时发育少量的斜交缝。总体分析, 认为 储层裂缝方位主要为垂直缝和高角度裂缝。野外露头
表明, 该区主要发育东西向和南北向两组裂缝, 且东西 向裂缝比南北向裂缝稍发育; 两组裂缝分布规则, 间距 大, 延伸远, 发育范围广泛, 产状稳定, 属于区域裂缝; 在 局部区域还发育北东向和北西向两组共扼裂缝, 但其数 量、发育程度和规模不及东西、南北向裂缝发育, 且常终 止于早期的区域裂缝处。 1. 2 示踪剂测试方法 1. 2. 1 示踪剂测试原理
根据储层性质和油田开发技术经济指标划分标准, 本文所指 特低 渗 砂岩 油藏 是指 渗透 率在 ( 1 ~ 10) 10- 3 m2 之间, 并且发育有裂缝的砂岩油藏。这类油藏 不仅基质岩块具有低渗透开采特点, 更突出的是天然裂 缝或者人工裂缝的存在, 大大改变了流体在地下的渗流 场, 当注水措施采用不当时, 注入水容易沿裂缝方向快 速流动从而发生暴性水淹水窜现象, 直接影响了注水开 发效果。主要以某特低渗透油田某区长 4+ 5 油藏为 例, 对该油藏裂缝特征及其对开发影响进行研究。
该油田位于陕西省靖边县和志丹县境内, 是鄂尔多 斯盆地继安塞油田之后在陕北地区发现的又一个储量 3 108t 级的整装低渗透油田。该油田某区长 4+ 5 油 藏构造上属于东高西低的西倾单斜, 单斜坡度一般小于 1!, 平均坡降 8~ 10m / km。据该油藏 1876 块样品的资 料统 计, 平 均孔 隙 度 为 13. 5% , 平均 空 气 渗 透 率为 1. 447 10- 3 m2 , 是一个低孔隙、特低渗、微裂缝发育 的砂岩油藏。自投入开发 以来, 一直采 用一套井网开 发, 加上超前注水强度过大以及大规模的压裂措施的实 施, 使得油藏部分微裂缝开启, 水驱状况复杂, 注采对应 率低, 注入水推进不均匀, 水驱控制程度低, 储量动用状 况差, 生产能力与储量资源不 匹配, 开发 效果不理想。 油田开发实践表明, 油井普遍无自然产能; 压裂投产初 期产量相对较高, 但递减较快; 压力下降快, 油井易脱气 发生贾敏效应; 没有无水采油期; 裂缝的开启延伸, 对油 气渗流带来了双重影响。油藏在储量动用面积内出现 二类开发特征, 其动态特征差别悬殊, 其原因主要是由
表 1 水驱前缘测试结果分析表
裂缝
注水未
方向
见效油井
N W280!
YU 40- 28
S E 17 0!
YU 39- 29
NW 57. 1! NE- SW
SW 242. 5! SE135. 5!
N W117! NE- SW
N W68!N E50!
YU 43- 25 YU 42- 26 YU 44- 27
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到地层的有关物性参数, 用以描述油藏, 确定堵剂用量, 监测油层有无高渗透层或大孔道存在, 跟踪注水流向, 分析油水井注采状况和判断断层密封性等。井间示踪 监测技术的基本原理是参照监测井组的有关动静态资 料, 设计监测方案, 选择、制备合适的示踪剂, 在监测井 组的注水井中投放示踪剂, 按照制定的取样制度, 在周 围生产油井中取样、制样, 在特定实验室进行分析, 检测 出样品中的示踪剂含量, 同时绘制出生产井的示踪剂采 出曲线, 通过综合分析监测井组的示踪剂采出曲线和动 静态等相关资料, 最终得到注入流体的运动方向、推进 速度、波及情况等信息。
YU 42- 27
YU 48- 31 YU 48- 30 YU 36- 33 YU 36- 34
YU 44- 25 YU 46- 25 YU 45- 23
YU 49- 31 YU 49- 33 YU 50- 32
明显见 效油井 Y U 39- 27 Y U 40- 29 Y U 44- 24 Y U 42- 23 Y U 44- 25 Y U 42- 25 Y U 43- 27 Y U 44- 26 Y U 44- 28