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低产油层水力压裂后采油井的开采问题

2022-01-23 来源:华拓网
    陶冶:低产油层水力压裂后采油井的开采问题  15

低产油层水力压裂后采油井的开采问题

   

编译:陶冶 王祥(中国石油大学(北京)石油天然气工程学院)审校:李发荣(大庆油田工程有限公司)

表1

油层厚度渗透率(油)原始地层压力模型网格数10m3×10-3μm25×10-3μm210×10-3μm21716MPa50×50×10  摘要 油层水力压裂是低渗透油气田提

高开采效益的最重要技术手段之一。压裂后的初始产量明显高于压裂前的产量,可是由于不能维持地层压力,水力压裂稳定作用的持续时间太短,使水力压裂失去了意义,注水开发也就没有什么效果。为了获得油井产量动态,建立了简单的计算机模型,给出了模拟分析结果。

关键词 低产油层 保持地层压力 水力压裂 低渗透 注水 驱油剂孔隙度井底压力饱和压力网格尺寸20%10MPa917MPa50m×50m×1m

表2

方案123456

渗透率k/(10-3μm2)

33551010

表皮系数S

0-40-40-4

1 引言

近十年来,俄罗斯油田的难开采石油储量持续增加。大部分早期开发的地质条件较好的油田,目前都出现了产量下降、含水升高等一系列问题,因此,我们重新把这类油田归为低渗透或非均质油藏。

应用提高采收率和改造近井地带的方法都是开采低渗透油藏切实可行的办法,但是这也存在两个原则性的问题。首先,这类油藏的初始产量不高,因此,第一个问题便是为了保证投资回报率,补偿

目前的费用开支,获取利润,通过重新钻井(或者老井侧钻水平井)来提高原油产量;第二个问题是保持生产效率。

图1 油井产量动态

图1是单井工作的模拟结果。它反映了低产油层通过水力压裂可以得到像高产油层一样的高而稳

定的产量。从图1可以看出,在一般的技术条件下(S=0),打开低产油层(3×10-3~5×10-3μm2),油井的产量较低(20t/d),并且逐渐递减(约7~12t/d)。在特低渗透(k=3×10-3μm2)油藏条件下,通过水力压裂(S=-4)其产量可显著增加(60t/d)。但是,此后地层压力的重新分布导致采油速度降低(约15t/d)。打开渗透率相对较高的地层(10×10-3μm2),采用水力压裂技术(S=-4),产量可以达到200t/d。但是,2~3周后,由于地层压力重新分布,产量减少到~\\

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2 低渗透油藏水力压裂后出现的问题

通常,在低渗透油藏条件下,我们采用水力压裂的方法来解决第一个问题。如果水力压裂效果较好,那么油井的产量可以快速增长。不过,我们必须考虑另一个原则性的问题,那就是这类技术在低效油层的实际效果。如果考虑地下流体流动的实际动态,那么经过水力压裂后,由于地层压力的重新分布,产量将大幅度降低。图1说明了最简单的无因次地层流体动力模型。模型参数见表1。

经过水力压裂,模拟出的表皮系数为负数(-4),而未经过水力压裂的表皮系数为零。我们通过不

。必须说明的是,图1显示的是水驱油不计

同方案的计算得到油层和油井的参数,见表2。

动态的计算结果。如果考虑到相渗透率在注水层的

降低,则水力压裂后油井产量的下降将更显著。

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  国外油田工程第24卷第3期(200813)  

3 解决办法

要解决地层中维持地层压力的问题比提高原油产量复杂得多。水力压裂后,油层产液量迅速增加。在井网分布范围内,经过水力压裂,地层压力短期内开始下降,在这种情况下,产量也得不到提高,因此必须实施强化注水。然而,这种在低渗透油藏中采用向井内增压的方法并不明显。由于地层“不接受”注水增压,所以,在某一情况下注入压力开始超越地层压裂压力,从而导致井的吸收能力急剧增长。此后,水沿着形成的裂缝进入上层或者下层,也可能出现一个循环。这就需要我们更加仔细地处理水,使用不同于水的驱油剂,如气体,应用驱油剂可以保持油藏顶部和底部的完整性,而且在地层中不形成大的裂缝。在一些油田上低渗透油层属于回采层,之所以保持地层压力的问题突出,是由于油井分布不规则造成的。在类似条件下,即使进行水处理也不能保持地层压力。

转自上覆或者下覆地层的油井开采,在进行水力压裂后可能使两个因素更加复杂:①管外循环;②压裂裂缝经非渗透带进入上覆地层底部或下覆地层顶部。

提高油层套管和井支架的安全性是强化油井有效生产的必要条件。管外循环是经常发生的,尤其是在已磨损的油井中进行水力压裂。产生这种情况的原因可能是构造引起的,也可能是开采引起的。建井时的劣质注水泥或没有良好效果的修井堵水工作,属于第一种原因;没有可靠的封隔器和有效的套管防护法,采用强化开发方法,在腐蚀性介质中长时间工作,在射孔或油层水力压裂过程中管外水泥的破坏,套管柱的腐蚀,属于第二种原因。

在管外没有水泥石时,油井各类套管金属的腐蚀破坏速度见表3。

表3

腐蚀类型表面内部总计

腐蚀速度(mm・a-1)

采油井注淡水井/注污水井018~112018~112/018~112011~2011~013/015~115019~312019~115/113~217

这取决于综合因素。

压裂裂缝经非渗透带进入上覆地层底部或下覆地层顶部,通常可解释为非渗透带厚度小和不合理的油层水力压裂工艺。

这样一来,由于两个地层的水动力连通,管外循环和压裂裂缝进入相邻开发层导致低产油层能量“补充”。如果下覆或上覆地层不开采,则在低产油层中不能保持地层压力的条件下采油量会提高。在油层水力压裂后,类似油井的开采就不会有相应的问题。

4 结论(1)在低产油层中,由于没有保持地层压力,

油层水力压裂稳定作用的持续时间常常不能补偿采取技术措施的费用。

(2)为了维持低渗透地层中的压力,应该研究能渗透并可把原油从特低渗透带中驱替出的驱油剂。主要期待与气和水气处理工艺有关的新驱油剂。

(3)高渗性储层和低渗性储层之间的水动力连通,导致对后者的能量“补充”,并造成低产油藏开采的错觉。

(4)油层套管和井支架的可靠性是有效应用强化采油法的必要条件。

资料来源于俄罗斯《НефтяноеХозяйство》2005年6月

(收稿日期 2007209205)

开展水平井水驱技术的多学科综合方法

为了解决老油田稳产增产和提高采收率问题,国外多家公司应用多学科综合方法开展水平井水驱技术的研发和应用。方法主要包括:①通过地质解释、岩石力学评估、油藏模拟等多学科相结合的方法对有潜力的油藏进行筛选;②应用油藏数值模拟确定油藏的适应性,制定开发方案;③应用先进的旋转导向钻井技术钻短半径水平井;④改进测井工具的通过性,顺利完成短半径水平井水平段的测井;⑤在水平段采用裸眼完井工艺;⑥通过优化布井方式最大程度地驱替水驱剩余油。Grand公司应用水平井技术对

BirdCreek油田进行再开发,取得了很好的效果。BirdCreek

  在结构上未用来注水的采油井转为注入井时,

这种腐蚀状况更加严重。例如,在鞑靼斯坦油田条件下,采油井的平均工作寿命(相对于套管柱的抗蚀性)是35年,在注淡水时注入井的平均工作寿命是30年,在注污水时为20~25年,甚至更短,

油田是一个浅滩中等黏度下部被水淹的老油田,应用常规直井开发时产量是2~3bbl/d,含水率高达98%,采用水平井后产量平均提高了6倍,达到15bbl/d,含水率下降到75%。

盛国富供稿

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