【正文】 ....................................................... 34 核心關(guān)鍵技術(shù) ....................................................................................... 35 第 4 章 結(jié)束語 ........................................................................................................................ 36 參考文獻 .................................................................................................................................. 37 致 謝 ...................................................................................................................................... 38 中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1章 概論 低滲透油藏概述 低滲透油藏的概念 低滲透油田是指 油層 儲層 滲透率 低、 豐度 低、單井 產(chǎn)能 低的 油田 。 低滲透油藏的分類標準 根據(jù)低滲透油層上限和下限的分類，把滲透率為（ ～ 50） 103 μm2的儲層通稱為低滲透油層。綜合上述 3 方面因素，選擇滲透率、油藏原始壓力和油藏埋藏深度3 個指標，將低滲透油藏初步細分為 10 種（表 11）。從 286 個開發(fā)單元中統(tǒng)計出斷中類型油 藏參數(shù)特征其共同特點是儲量豐度較低，原油性質(zhì)較好，采收率較低。一般有工業(yè)性自然產(chǎn)能，開采方式與常規(guī)儲層相似，但在鉆井和完井中極易造成污染，壓裂可進一步提高產(chǎn)能 。 低滲透油藏開發(fā)中普遍存在的問題 天然能量不足且消耗快 絕大部分低滲透油藏天然能量不足且消耗快。經(jīng)壓裂后，平均單井產(chǎn)油量可達到 ～ t/d。深層高壓特殊滲透油藏壓裂有效期較短，據(jù)中原油田統(tǒng)計， 2 000 年以來老井有效期為 86～ 1 164 d，新井有效期為 140～ 1 874 d， 平均約為 125 d。低滲透油層一般吸水能力低，油層中粘土礦物遇水膨脹和注入水的水質(zhì)與油層不配伍等因素導(dǎo)致油層傷害，油層吸水能力不斷降低，注水壓力不斷上升，致使注水井附近形成高壓區(qū)，降低了有效注水壓差，造成注水量迅速遞減。 中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 3 油井見水后產(chǎn)量遞減快 低滲透油藏的油水粘度比一般小于 5 見水后，采油指數(shù)連續(xù)大幅度下降，采液指數(shù)急劇下降，雖然在高含水期采液指數(shù)慢慢回升，但最終也不能恢復(fù)到原始采液指數(shù)。 裂縫性低滲透砂巖油藏注水水竄嚴重 低滲透砂巖油藏往往有天然裂縫，由于壓裂投產(chǎn)，還存在人工壓裂裂縫。當井網(wǎng)形式與裂縫分布規(guī)律及方向不相適應(yīng)時（如胡狀集油田胡 63 塊 ES3 等），沿注入水主流線方向的油井水竄嚴重，有的甚至注水幾天就使油井暴性水淹。 低滲透儲層不同沉積微相帶的滲透率差異較大，油田開發(fā)實踐證明，砂體核部相對高滲透帶注水，砂體邊部低滲透帶采油，開發(fā)效果明顯。 對低滲透油藏的裂縫方位、密度、規(guī)模及開啟程度等進行精細研究 [2]，是合理劃分層系、部署井網(wǎng)、保證注水效果和改善開發(fā)效果的關(guān)鍵。人工壓裂縫的導(dǎo)流能力大大高于天然裂縫，合理控制壓裂縫的長、寬、高對改善注水波及效率極其重要，研究壓裂規(guī)模以及井網(wǎng)與壓裂裂縫的適應(yīng)性，控制初期生產(chǎn)壓差，控制合理采油速度和注水強度，盡量延長無水和低含水采油期。儲層保護工作要貫穿于低滲透油藏開發(fā)的全過程。改善非線性滲流特征油藏數(shù)值模擬算法的收斂性和穩(wěn)定性，建立能反映多重介質(zhì)內(nèi)流體滲流的油藏數(shù)值模型，為低滲透油藏開發(fā)方案設(shè)計及開發(fā)動態(tài)分析提供有效手段。油田開發(fā)實踐證明，要實現(xiàn)有效注水開發(fā)，必須達到一定的井網(wǎng)密度，井網(wǎng)密度加大到一個界限值后，低滲透油藏開發(fā)效果大幅度改善。 精細注水 精細注水是改善低滲透油藏開發(fā)效果的重要保證。根據(jù)低滲透油藏的地質(zhì)特征和油水運動規(guī)律，細分開發(fā)層系，調(diào)整好注采井網(wǎng)的匹配關(guān)系和單井注采強度，做到“多向、細分、適壓、平衡”注水，確保油井多向受效，力求平面動用的均衡性是提高儲量動用程度和油井產(chǎn)能的重要保證。同時強化提高注入水水質(zhì)，保證注水站、管線、井口和井底水質(zhì)一致。注水管線要進行防腐處理，井口裝精細過濾裝置，定期洗井，特別是轉(zhuǎn)注井要嚴格洗井。在油藏現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場研究基礎(chǔ)上，優(yōu)化整體壓裂規(guī)模及參數(shù)，對壓裂施工程序、壓裂縫支撐劑、現(xiàn)場監(jiān)督以及生中國石油大學勝利學院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，選擇有注水井對應(yīng)且地層壓力保持較高的井層優(yōu)先進行壓裂引效，通過整體壓裂改造低滲透儲層的效果明顯。 目前發(fā)展的有桿泵深抽工藝配套技術(shù)、小排量電泵采油技術(shù)和氣舉采油技術(shù)等，基本能夠滿足低滲透油藏不同能量抽油井提液的需要。 做好二氧化碳驅(qū)和天然氣驅(qū)先導(dǎo)試驗 繼續(xù)做好二氧化碳驅(qū)和天然氣 驅(qū)先導(dǎo)試驗。開發(fā)中存在的主要問題是：①儲量平面動用不均衡，注水井網(wǎng)有待完善；②縱向塊砂巖中部油層因滲透率低而儲量動用程度較低；③注水井井口壓力偏高。中深層常壓低滲透油藏占中國石化低滲透油藏動用儲量的 %，這一先導(dǎo)試驗的實質(zhì)性進展展示了該類油藏的挖潛前景。該項先導(dǎo)試驗將為中國石化深層高壓特低滲透油藏的挖潛提供有力的技術(shù)儲備。針對目前低滲透油田采收率較低的狀況，應(yīng)積極開展混相驅(qū)提高采收率的研究和現(xiàn)場試驗。在高壓下，使注入的天然氣與油層的油發(fā)生混相，形成混相帶，隨著注入壓力的提高，混相前緣不斷向前驅(qū)掃，從而把油采出來。 在澳大利亞的締拉瓦拉油田和美國的布里杰湖油田注入烴類混相驅(qū)后，取得明顯的良好效果。高壓下將 CO2注入油層溶解于原油中，使原油粘度降低、體積膨脹、流動性變好，如果形成混相或局部混相帶，則可降低 界而張力，大幅度提高原油采收率。如美國的小溪油田和東北帕迪斯林格油地質(zhì)儲量。目的層在葡 147 層，開展注濃度為 %的碳酸水試驗，注入孔隙體積 。室內(nèi)試驗表明， CO2水驅(qū)能使巖石表層性質(zhì)由親油轉(zhuǎn)向親水。 1996 年江蘇油田在富民油田 48 井開展了 CO2吞吐 試驗 ，累計增油 1 500 t。注 N2開發(fā)由于其獨特的優(yōu)越性，自 70 年代中期以來，得到了迅速的發(fā)展。美國的福多奇油田在現(xiàn)場實施后取得明顯的經(jīng)濟效益。于 1994 年后，華北的雁翎中國石油大學勝利學院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 油田和江漢油田都進行了現(xiàn)場試驗，取得明顯的開發(fā)效果。目前“整體壓裂”優(yōu)化設(shè)計技術(shù)是世界近期水力壓裂工藝的一個重要發(fā)展，它已不是一般單井增產(chǎn)增注方法。 壓裂技術(shù)的開發(fā)現(xiàn)狀： 1947 年美國第一次水力壓裂， 60 多年發(fā)展，壓裂技術(shù)從理論研究到現(xiàn)場實踐都取得了驚人的進步，壓裂井數(shù)逐 年上升。 壓裂設(shè)備：從原先的小功率水泥車發(fā)展到現(xiàn)在的 1 000 型和 2 000 型壓裂車； 單井壓裂施工：從原先的小規(guī)模、低砂液比壓裂作業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在的超大型、高砂液比壓裂作業(yè)； 壓裂應(yīng)用的領(lǐng)域：從原先的特定的低滲透油氣藏發(fā)展到現(xiàn) 在的特低滲和中高滲油氣藏并舉；針對的對象從原先的開發(fā)井（包括生產(chǎn)井和注水井）壓裂拓寬到現(xiàn)在探井壓裂。（增產(chǎn)增注手段、認識評價方法）。堿性壓裂液最常用，酸性壓裂液 西南、采油院都已研制和應(yīng)用，清潔壓裂液有采油院的 VES 壓裂液。水平井是改善低滲透油開發(fā)效果的新途徑，國內(nèi)外的成功實例都證明了這點。如大慶的茂平中國石油大學勝利學院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 1 井和安塞長慶塞平 1 井，其初期產(chǎn)量均達到了直井量的 4 倍以上，在低滲透油田取得了較好的開發(fā)效果。 中國石油大學勝利學院專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 3 章 低滲油藏常用的壓裂技術(shù) 卡封壓裂技術(shù) 技術(shù)原理及應(yīng)用條件 （ 1） 卡單封分層壓裂。封下壓上壓裂工藝針對有 2 個產(chǎn)層的油氣井，為了保護壓裂層位的下部油氣層，將封隔器卡在待壓裂層位的下部進行壓裂 (見圖 32)[3]。 工作原理：裂通過分層壓裂管柱來實現(xiàn)，利用封隔 器和噴砂器將壓裂目的層分開，實現(xiàn)分層壓裂的目的。第一層壓完后再投入球桿，待球桿落入球座后，加壓打掉二級滑套，封閉第一層，壓裂第二層。 為了保護壓裂層位的上部和下部，將兩級封隔器卡在待壓裂層位的兩端進行壓裂(見圖 33)，該管柱可以對具有一定隔層的任意層進行壓裂改造。壓裂施工時，用封隔器將最上部的油氣層或保護層隔開，再用兩級封隔器將上部壓裂層分開，先壓裂下層，然后投球桿至滑套噴砂器處，油管憋壓剪斷滑套噴砂器上的釘銷，打開滑套噴砂器進行第二層壓裂 (見圖 34)，不動該管柱就可以壓裂兩層 圖 34 分壓兩層壓裂管柱結(jié)構(gòu) 工藝特點 卡封壓裂的工藝特點表現(xiàn)為 : （ 1）拓寬壓裂方式，減少作業(yè)工序，對具有一定隔層的儲層可進行選擇性壓裂。 （ 3）適用范圍廣泛，對儲層溫度在 135 ℃ 以下，井斜在 500 m以下，套管內(nèi)徑中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 11 118 mm，單套壓裂層段在 50 m以內(nèi)的井都可進行壓裂施工。 （ 5）管柱具有反洗井功能，如果封隔器上有沉砂可以沖洗干凈，便于解封。 （ 7）雙封分層壓裂第一層的施工基本和目前的卡封壓裂相似，關(guān)鍵是第二層的施工。 （ 2）下入單封或雙封壓裂施工管柱，使封隔器、水力錨、安全接頭，噴砂器等井下工具到達指定位置。 （ 4）上罐配液、擺車、連接壓裂管線，試壓。 （ 6）按設(shè)計泵注程序進行壓裂施工。 （ 8）待壓力擴散后大排量反洗井，上提解封，若壓后壓力無法擴散，則自噴生產(chǎn)，待停噴后進行大排量反洗井，上提管柱解封。 井下工具 卡封分層壓裂井下工具主要有 Y341 封隔器、割縫噴砂器和滑套噴砂器等。 Y341 封隔器主要由坐封機構(gòu)、密封元件、平衡機構(gòu)、反洗機構(gòu)、解封機構(gòu)、防撞機構(gòu)等 6 部分組成。反洗井時，套管環(huán)空泵入工作液體，經(jīng)封隔器反洗通道推開反洗活塞后，到達封隔器下部環(huán)空，進入油管，進行洗井。封隔器下部設(shè)計有防撞機構(gòu)，防比在下入管柱過程中中途坐封。 表 31 Y341封隔器技術(shù)參數(shù) （ 2）割縫噴砂器。施工時，投入 35 mm鋼球至坐封球座處，油管內(nèi)憋壓坐封封隔器后，繼續(xù)憋壓剪斷銷釘，球座下落至擋球孔板處，壓裂液即可由割縫處噴出進行壓裂。 （ 3）滑套噴砂器。施工時投入 38 mm 球桿至滑套上部球座處，油管內(nèi)憋壓剪斷銷釘，滑套下落，壓裂液即可由外套長槽處噴出。 機械分層壓裂技術(shù) 分層壓裂選井選層條件研究 分層壓裂是同一層系多層同時需要壓裂，且各壓裂目的層破裂應(yīng)力有明顯的差異，以目前的設(shè)備能力和工藝措施難以保證每個層都能壓開時所采用壓裂方法其具體作法是通過下一次管柱，采用多級封隔器座封，把目的層分開，進行一次施工完成多次壓裂任務(wù)，完成以目前設(shè)備能力無法完成的施工因此，機械分層壓裂選井選層應(yīng)具有以下條件 : （ 1）壓裂目的層之間有一定的距離，但距離不 能過長。但當目的層之間距離過長時，座封和起管柱都會困難，不宜分層壓裂。當各目的層破裂應(yīng)力相近時，不需要分層即可全部壓開時，分層將沒有意義。分層壓裂的目的層之間的隔層應(yīng)有足夠大的應(yīng)力差以保證多次壓裂時裂縫不會上下過渡延伸，造成上下相竄而造成砂埋管柱，從而導(dǎo)致壓裂失敗或油氣井大修。 深井壓裂地層破裂壓力較大，對封隔器耐壓性能要求高，且深井溫度較高，對封隔器耐溫性能要求高大斜度井座封困難，比較難于實現(xiàn)分離。不存在管外竄及層間竄，座封井段套管無變形、縮徑 。 （ 6）分層壓裂最上面封隔器以上盡量無射孔段。 機械分層壓裂的原理 多級封隔器的座封原理 多級封隔器在同一井依次座封基本原理是多級封隔器采用不同型號的 封隔器，各自具有不同的座封壓力，座封時投入鋼球使管柱內(nèi)封閉，然后打入液體逐級升壓，在不同壓力下穩(wěn)壓一段時間，各級封隔器在各自需要的不同壓力下分別座封，當封隔器座封完畢，繼續(xù)升高壓力，利用壓力打開節(jié)流器開關(guān)，完成座封。當壓裂全部結(jié)束時，采用單向閥進行多層一起放噴。多級壓裂封隔器工作原理是利用不同直徑的鋼球進行打開壓裂開關(guān)，級數(shù)越多管柱的最小孔徑越小，節(jié)流問題就越嚴重，直接制約了施工排量及壓裂規(guī)模，因此克服節(jié)流問題是改進分層壓裂技術(shù)的首要問題，對多級封隔器座封方式進行改進是解決這一問題的首選。儲層間地層壓力系統(tǒng)相同時，同時返排問題不大，但壓力系統(tǒng)不同時，一起返排將嚴重影響返排效果，因此要進行優(yōu)化 返排方式及返排機制的研究。如果位置出錯容易出現(xiàn)兩層合壓或封隔器座在壓裂層上造成施工風險，最終導(dǎo)致無法實現(xiàn)分懇因此建議 在下管柱座封時采磁定位或其他精密的測量方式。沉砂或砂埋的砂子主要來自上層壓裂時的沉砂，還有部分來自返排時帶出的砂子。 分