2. 中油阿克纠宾油气股份公司;
3. 一龙恒业石油工程技术有限公司
2. CNPC(Aktobe) Oil and Gas Company;
3. Yilong Hengye Petroleum Engineering Technology Co., Ltd
Zanazour油田位于滨里海盆地东缘,经过20年的持续高效开发,目前已进入开发中后期,主力区块地层压力保持程度低,压力系数只有0.4~0.6;气、水逼近产层,69%的油井见水,含水20%以上的油井占40%,油田处于中含水期;目前油田采出程度已达到20%,常规直井增产措施效果不断变差,新井产量持续下降,日产油在10t以下的井占比达到近60%。
Zanazour油田主力区外围的构造边际区域油藏动用程度相对较低,且地质储量丰富,是有效的产量接替区。但是该区具有储层物性差(渗透率0.03~1.5mD)、油藏厚度薄(有效储层厚度1.4~6.1m)、地层异常低压(压力系数0.5~0.7)、前期投产直井单井产量低(近80%的油井产量小于15t/d,只有主力区相同层位单井产量的1/3)。因此,攻关研究了低渗透、薄层、难动用边际油藏地质工程一体化技术,借以实现此类油藏的有效开发[1-4]。
1 分段压裂与地质油藏一体化 1.1 分段压裂降低了有效储层评价下限值根据Zanazour油田以往开发实践经验,有效储层的孔隙度评价下限是8%,但是边际油藏的物性明显低于这一值。结合分段压裂后油井产能及模拟分析来看(图 1),分段压裂后初期日产油量是不压裂时的约4倍,一年累计产油量也是不压裂时的3.5倍。因此,考虑分段压裂对低渗透、特低渗透储层有效增加单井沟通范围、减小压降损失、缩短油气流入井筒时间等方面的作用,将有效储层的孔隙度下限值从8%下降到了4%~5%。
按照裂缝走向平行于最大水平主应力方向的规律,根据水平井眼轨迹与裂缝走向的关系,可将裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝和斜交裂缝3类(图 2)。其中,横向裂缝沟通范围最大,油井控制面积最广,因此在进行井位地质设计时,水平井井眼方向应该与最小水平主应力方向一致[5]。
由于目的区块位于构造边部,油层有效储层厚度只有1.4~6.1m,且油层发育不连续,因此需要以地质油藏分析为基础,结合导眼井钻井技术,确定油层纵向发育及横向连通情况,优选油层物性较好、厚度较大、分布较稳定的小层作为目的层。同时,由于边底水都在逼近产层,而压裂对储层有纵向和横向上的沟通作用,需要结合模拟分析避免裂缝窜通边底水。
2 分段压裂与钻完井工程一体化 2.1 薄储层中提高钻遇率水平段越长,压裂改造后的产量越高,但是油藏厚度平均只有3.7m,最薄只有1.4m,且油藏边部的构造及油层发育控制程度较低,层内非均质性较强,钻头随时有可能钻出油层,前期完钻水平井的平均水平段长度为349m,平均钻遇率只有20.7%,最低为11%。因此,为了提高油层钻遇率和储层压裂改造的有效性,引入旋转导向+随钻测井技术(图 3)[6-9],实现了及时纠偏,保证水平井眼在油层中钻进, 平均水平段长度达到978m,是之前的2.8倍,但钻遇率提高到72%(表 1)。
为了提高水平段固井质量及抗射孔、压裂等作业冲击能力,通过在斜井段及水平段每根套管上下入螺旋滚轮扶正器,提高套管居中度。井身结构优化方面,采用81/2in井眼和51/2in套管组合的方式,增加环空体积和固井水泥浆厚度,提高水平井固井质量,固井优良率达到80%以上。另外,使用添加了复合纤维和降失水剂的防窜增韧水泥浆体系,提高了固井水泥石的韧性及抗冲击能力[10]。
3 分段压裂方案优化设计水平井分段压裂设计的目标是提高单井产量和储层动用程度,优化设计流程见图 4。通过数值模拟,同时考虑水平段非均质性,压裂施工参数的优化主要包括最优裂缝间距及分段数(图 5、图 6)、裂缝半长(图 7)、裂缝导流能力(图 8)等参数优化[11-24]。
为了节约作业时间、减少作业程序、降低施工风险,设计并使用了分段完井、分段压裂、气举采油一体化管柱。为了满足压裂施工中对排量及压力的要求,研发了
同时,基于变压降理论优化气举阀深度分布,形成了气举助排优化设计方法。等压降降套压气举设计方法采用同一个阀间压降数值,注气压力损失较大;而变压降降套压气举设计方法,在布阀初期阀间压降数值较小,后期阀间压降数值基本与等压降降套压设计方法的阀间压降数值相同,因此注气压力损失较小,从而加深了注气点位置。气举助排明显加快了返排速度,将排液周期由6~7天缩短到2~3天。
由于地层压力保持程度低,压力系数只有0.4~ 0.6,为了增加入井酸液返排能力,同时减少酸液滤失,增加酸液作用距离和沟通范围,优选了液氮伴注和混注工艺,并优化了液氮用量。为了最大程度利用液氮实现快速、高效返排,现场施工中可根据如下计算式对液氮用量进行优化:
$ \begin{align} & {{S}_{\min }}=\frac{{{\rho }_{1}}-\frac{{{p}_{\text{e}}}}{gH}\times {{10}^{3}}}{{{\rho }_{1}}-{{\rho }_{\text{gm}}}} \\ & {{V}_{{{\text{N}}_{2}}}}=0.03{{V}_{\text{L}}}{{S}_{\min }}{{p}_{\text{e}}} \\ \end{align} $ |
式中Smin——最小干度;
ρl——酸液密度,g/cm3;
ρgm——气、液混合液密度,g/cm3;
pe——地层压力,MPa;
H——油藏中深,m;
VN2——液氮用量,m3;
VL——酸液用量,m3。
5 现场应用效果2016年完成了第一口地质工程一体化试验井H8井的作业和投产。该井有效油层厚度只有7.1m,平均渗透率为5.3mD,并且层间非均质性强,最大渗透率级差为65。为了使H8井获得较好的产量,从井位部署、井身结构优化、完井方式优选、分段压裂工艺及参数优化、人工举升方式及配套技术设计等方面综合考虑、顶层设计,以水平井分段压裂为手段,按照上述一体化技术统筹考虑地质油藏、钻完井工程、分段压裂、采油工程。实施后,该井获得初期日产油113t的高产,是区域邻井产量的11倍,450天累计产油2.1×104t,平均日产油46.7t(图 9)。
现场实践应用表明,地质工程一体化技术实现了低渗透、薄层难动用边际油藏的有效开发。该技术不仅应用在新井上,还通过与侧钻的结合实现了老井周围剩余油有效动用。截至2018年9月,Zanazour油田共完成了8口井的施工,累计产油11×104t,取得了良好的产量效果,成为该油田低品位油藏开发的有效手段,为同类型边际油藏的有效开发提供了参考样本。
6 结论Zanazour油田主体构造外围的低渗透、薄层边际油藏的开发实践表明,以水平井分段压裂为主要手段的地质工程一体化技术具有一定的创新性和较强的适用性,为实现边际油藏的有效开发提供了一种有效手段。
以水平井分段压裂为主线,多专业的融合和创新,是地质工程一体化技术有效实施的基础和关键。有效储层物质基础优选、分段压裂工艺有效实施的工程方案优化、快速返排采油工艺等技术的创新和集成应用,是一体化技术成功实施的保障,并且有效提高了作业效率和开发效果。
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