加拿大白桦地致密气储层定量表征技术

以加拿大白桦地大型致密砂岩气田的研究为基础,梳理了致密气开发过程中需要评价分析的5大品质特性,提出了表征致密气储层特征的关键参数,确定了适用研究区的致密气储层定量表征和评价技术,形成了一套指标体系:多旋回精细等时地层格架和砂体叠置结构特征分析技术以确定储层空间展布;TOC测井参数地质统计定量技术以确定有机质丰度;岩心"四性"关系标定与序贯高斯模拟的储层物性定量表征技术以确定储层物性分类级别;基于岩心应力实验和测井解释的岩石脆性指数综合判定技术以确定岩石可压性;与压裂水平井产量相关的多参数组合综合评价技术以确定有利布井区;井下微地震监测技术定量用以表征人工裂缝、优化井位部署;水平井分段压裂优化技术确定最佳压裂段数、缝间距等参数,落实分段压裂水平井单井控制体积,确定单井控制储量。通过储层和裂缝综合研究不断优化致密气藏开发井网,其中大规模水平井压裂是致密气高产的有效保障,这些技术的现场应用也取得了显著的效果。     

水平井分段压裂测试获取地层参数

压裂施工方案的设计需要真实的地层参数来指导。以往通常采用测井解释、室内岩心实验、数值模拟等方法认识储层参数,但其受仪器精度、样品选取等诸多外界因素的影响。小型压裂测试获得地层参数方法已经广泛应用于油气田压裂增产中,但其测试时间短,关井期间很难出现拟线性流乃至拟径向流,不能准确反映非常规油气藏储层性质。页岩、致密砂岩、煤层等储层通常需要水平井分段压裂才能获得经济产能,但对于非均质较强储层,水平井每段往往具有不同的破裂特征,因此在对一段压裂设计前需要获得该段准确的地层参数。Q2水平井分段压裂测试时,使用电缆输送带压力仪器的桥塞封隔测试段,注液测试,然后下桥塞封堵下一段,再注液测试,再封堵,从而实现在水平井中分段、一次性测试获取地层参数的目的。     

钻井—压裂—生产全过程储层应力演化与加密井压裂优化

水平井水力压裂是致密油藏的有效开发模式,而新钻井则可以提高油藏的开采程度。钻井、压裂和生产过程均诱发储层应力发生变化,进而影响加密井的压裂设计。国内外尚未有相关研究使用同一种方法实现钻井—压裂—生产全过程储层应力演化模拟,从而指导加密井的压裂施工优化。采用基于有限元的非连续离散裂缝数值方法,在钻井和压裂过程中通过动态网格技术描述井筒和裂缝的延伸,非连续离散裂缝模型可采用常规有限元网格进行计算,可以与离散裂缝模型完美契合,从而实现钻井—压裂—生产一体化数值模拟。以致密油区块加密井施工为例,对加密井区域待施工井进行钻井—压裂—生产一体化模拟,并以井区开采经济最大化为导向,为加密井压裂优化提供指导方法。模拟结果显示:老井的长期生产过程使得加密井区域地层压力和地应力均减小,最大水平主应力方向发生偏转;考虑老井生产的影响,加密井钻进过程中的钻井液密度不能再使用原始地层压力剖面设计;在钻井液柱压力不大于现阶段最小水平主应力的情况下,井筒钻开后,加密井周围最大水平主应力方向进一步发生偏转,使得裂缝初始扩展方向沿井筒偏转;在加密井压裂前对老井进行注水增压可以改善加密井压裂效果。所建立的数值方法可以实现钻井—压裂—生产全过程储层应力演化模拟,以及压裂—生产一体化数值模拟,进而优化加密井压裂设计。     

应用地质成果优化致密气水平井压裂设计

致密气藏储层由于早期的沉积条件制约,储层厚度小、横向展布规律难于把握,砂岩钻遇率低(59%),加上黄土地表对地震信息采集的精度影响,钻井水平井段常规测试不产气或产微气,难以达到工业气井标准。虽然钻井的储层钻遇率低,但通过地质分析认为值得在泥岩水平井段优化水平井压裂分段设计,避免泥岩段压裂带来的超压、砂堵等风险,沟通主力产层的砂体,可以最大限度地提升水平井压后产能。应用野外剖面考察及沉积微相研究成果对工区砂泥岩叠置方式进行精细刻画,准确标定出目标井钻遇储层砂岩的纵向分布位置、横向砂体展布范围,据此预测水平井泥岩段压裂效果及风险,其成果可以有效应用于优化水平井压裂分段设计。根据优化设计的方案进行施工,钻井从没有常规测试价值达到产气量13.15×10~4m~3/d,折合无阻流量22.5×10~4 m~3/d,收到良好的产气效果。研究结果表明:①通过致密砂泥岩沉积微相研究成果,可准确论证低钻遇率水平井泥岩段压裂的可行性;②多级分段压裂技术可突破3 m以下的"泥质薄隔层",沟通邻近含气砂体,获得更高的工业产能,为致密气藏高效开发提供技术保障;③作业后,通过施工压力曲线、井下微地震监测及示踪剂产液剖面测试等技术对压后效果进行评价,验证压前地质认识。     

四川盆地页岩油水平井“测定导”一体化技术应用

四川盆地侏罗系页岩油气埋藏浅、保存条件好、地层压力系数高、发育层系多,具备立体勘探优势。大安寨段和凉高山组主要为特低孔隙度、特低渗透率致密储层,常规手段难以实现经济有效开发。为了提高页岩油优质储层钻遇率,有效降低施工风险,开展了“测定导”一体化技术创新与实践。以LA1导眼井岩心、岩屑资料为基础,综合分析四川盆地中部大安寨段页岩储层中矿物组分含量及孔隙度、TOC、渗透率等物性参数,确定页岩油水平井地质与工程甜点。通过井震结合、精细地质建模,探索优质页岩储层展布规律,优选水平井目标箱体,优化随钻地质导向工具及钻具组合方案。利用水平井轨迹优化设计与控制技术,结合地质模型与随钻自然伽马数据,动态实时跟踪与钻井轨迹调整,页岩油水平井优质井身质量和箱体钻遇率获得有效提高,并为压裂分段分簇奠定良好基础。技术应用后,四川盆地大安寨段页岩突破了出油关。     

侧钻井钻完井一体化工程可行性探讨

某低孔低渗-特低渗气藏深层进行了2轮次的勘探,虽发现了高产井,但后期展开勘探未能规模突破;钻遇的深部硬脆性泥岩和火成岩地层井壁稳定性差,出现坍塌、掉块、漏失等复杂井下事故;储层试油、压裂改造效果不理想,发现和解放油气藏是面临的难题。提出在老井眼上进行开窗侧钻,尽可能保护储层高效开发的钻完井兼顾储层改造一体化工程设计思路。利用测井资料预测了储层出砂可能性及出砂临界压差,结合完井风险评估和储层改造要求,确定了侧钻井采用复合完井方式较好;进行了侧钻井地层三压力剖面预测,地层坍塌压力大于孔隙压力,实施欠平衡钻井易造成井壁坍塌;提出目的层进行储层专打的思路,论证了液相精细控压钻井优于气体欠平衡钻井,并配套了储层保护的液相钻井液体系。储层改造建议下部地层采用裸眼笼统压裂, 压裂后产能预测达到了增产改造目的。     

基于岩屑定量数字化分析的吉木萨尔页岩油储层表征方法

页岩油由于储层异常致密,传统储层表征方法存在取心成本高、岩心测试周期长等问题,并且实验室测量方法对页岩储集空间、微观孔隙结构的精细刻画不足。为此提出了一种基于岩屑定量数字化分析的页岩油储层表征方法,通过对岩屑的扫描电子显微镜(SEM)图片进行基于深度学习的图像识别和分割,刻画出纳米级孔隙结构,再结合J函数分析方法,定量分析页岩油储层最低可动孔隙半径,用以辅助页岩油储层的高效开发。研究选取吉木萨尔芦草沟页岩油储层典型井吉174井岩石碎屑样品为研究对象,得到了该井页岩油储层可动用油的孔隙尺寸下限,同时核磁测井结果也验证了该方法的有效性。     

从闷井压力反演页岩油水平井压裂裂缝参数和地层压力

页岩油压裂水平井投产前普遍先闷井,为快速评价体积压裂效果,提出基于页岩油藏闷井压力数据的压后评估方法。通过闷井数值模拟,表征压裂水平井缝网改造区域的压力扩散与流体运移规律,并建立闭合后线性流计算模型和裂缝储集控制数学模型,形成反演裂缝参数与地层压力的计算方法。结果表明,压裂停泵后改造区域依次经历井筒末段裂缝控制、全井段裂缝控制以及储集层基质控制下的9个流动阶段,其压降导数在双对数坐标下为不同斜率的多个直线段;应用于吉木萨尔凹陷4口典型页岩油水平井,证明了闷井压力数据能用于裂缝参数和地层压力反演,也验证了提出方法的适用性,可供评价压裂作业效果和优化平台井距借鉴。     

深层低渗透油藏水平井优化设计研究

由于深层低渗透油藏储层渗透能力低且储层发育复杂,开发难度大,为使该类低渗油藏达到经济有效开发,水平井目的层进行了精细预测研究和各项地质参数设计的优化研究。主要通过储层精细对比与划分、精细刻画砂体分布,落实岩性油藏的非均质特征,确定各目的层含油砂体的分布特征。在地质研究成果基础上,利用数模和压裂软件优化设计了低渗油藏水平井分段压裂的各项地质参数:水平井段方位、井段长以及水平井分段压裂条数、裂缝长、裂缝间隔距离和缝网优化等,最终准确设计了水平井轨迹剖面。实际水平井的成功实施证实了研究成果的适用性。     

玛湖油田玛18井区体积压裂对钻井作业干扰问题的探讨

玛湖油田玛18井区油井进行体积压裂后,相邻中深水平井三开钻进时出现井下复杂情况的次数增多,为了分析其原因并解决该问题,分析探讨了体积压裂对钻井作业干扰的问题。从复杂情况类型、处置案例、阶段性防控技术修正等方面入手,结合该井区中深水平井三开井段钻遇地层的地质特性,分析了受体积压裂影响正钻井发生井下复杂情况的主要原因:受体积压裂影响,侏罗系与三叠系地层交接处形成了窜漏点,导致在此处易出现井漏、溢流等井下复杂情况;斜井段与水平段的泥岩井段易出现井眼失稳和垮塌。对此,提出了针对体积压裂所造成的动态窜漏以及定向井段、水平井段泥岩地层井眼失稳的处理措施。研究认为,玛18井区中深水平井三开钻进防控体积压裂造成井下复杂情况的要点,是做好裸眼井段窜漏点封堵与泥岩段井壁的支撑工作,可为玛湖油田同类型水平井钻井提供借鉴。      

伊拉克A油田白垩系Khasib组生物碎屑灰岩油藏水平井精细描述及三维地质建模研究

为精细表征碳酸盐岩储层非均质性及准确预测储层物性参数,以伊拉克地区孔隙型生物碎屑灰岩油藏为对象,地震、测井、地质、油藏、钻采等多专业资料为基础,静态和动态资料相结合,形成了一套基于水平井的三维地质建模方法。综合分析岩心、测井响应特征,建立了水平井水平段分别位于小层内及小层间穿行时的测井响应模式。通过旋回厚度方法,在水平井水平段上确定一系列层面节点,采用“地震层面约束+趋势线控制+虚拟井局部优化”方法,将直井和水平井充分耦合,建立精细三维构造模型。利用岩心、薄片、扫描电镜和测井等资料,建立目标油藏岩石类型模型。基于岩石类型模型,采用序贯高斯模拟,利用地震古地貌作为协同约束参数,建立不同岩石类型下的孔隙度和渗透率模型,并结合实钻井及生产动态进行模型验证。结果表明,岩心实测渗透率与预测值符合率高,模型预测的构造顶面深度、物性参数与实测结果吻合度高,符合精度要求,可有效指导油藏动态分析、数值模拟、剩余油预测及开发方案调整。     

超低渗浅层油藏水平井钻井技术难点与突破

针对延长东部油区低渗—超低渗储层埋深浅,地层压力低,常规井开发井多、低产、低效问题日益突出的难题,以及水平井开发受低温、低压、埋深因素干扰,建井难度高的问题,开展了浅层—超浅层大位移水平井钻完井配套技术研究与应用。创新水平井钻井压裂一体化理念,针对压裂后易形成水平缝的低压浅层油藏,采用"弓形"水平井设计方法,配合浅层缝网压裂技术,比常规水平井的水平段提高至少30%的动用水平,实现了低垂向应力储层的高效动用;采取井眼轨道与井身剖面协同优化设计,采用低成本钻井加压技术,配合下套管优化技术,提高钻柱轴向压力及传输效率,实现了多口高难度水平井的成功建井。为提高延长东部浅层超低渗油藏开发效果,提供了坚实的技术支撑,具有较高的经济效益和社会效益。     

岩心、岩屑红外线光谱高效分析法

在深井钻探过程中,特别是在地层剖面结构非常复杂的情况下,需要获得所钻遇岩石的组分、储集层性质和岩石含油、气饱和度等方面的大量信息。这些资料可以通过对岩心和岩屑的分析以及地球物理测井和水动力试井的方法获得。根据岩心资料确定岩层的储集性质和岩石组分是最可信的。但是,由于不能每一层都取心,特别是深井,所以必须注意对岩屑的研究,因而研究出一些分析岩屑的方法和相应的仪器,以便用分析数据建立所钻井的岩性剖面,判明储层中流体的特性,确定岩石储集性质,预测地层异常高压带等方面的问题。尤其是开发利用核物理法和荧光—沥青分析…     

四川盆地沙溪庙组河道致密砂岩开发工程关键技术进展及发展方向

四川盆地致密气总地质资源量为5.8 × 10¹² m³,居全国第二,其中金秋气田沙溪庙组致密气是勘探开发最重要的层系之一,但该气田储层埋深浅,上部地层钻井造浆能力强,储层由23期河道叠置发育具有物性、岩石力学及地应力差异大的特征,部分井区储层能量较弱。针对这些开发难点 在钻井方面通过开展浅层三维水平井轨迹设计与控制技术和以强化参数为主的钻井提速技术研究,形成了多河道浅埋深三维水平井钻井技术;在压裂方面通过研发低温全金属可溶桥塞和高强度、低伤害压裂液体系、优化水平井多缝压裂工艺,形成了高强度低伤害多缝压裂技术;在采气方面通过开展返排与出砂规律特征研究,形成了射流泵助排工艺和井下节流技术。通过这些技术的现场应用,沙溪庙组致密气藏钻井周期缩短至最低8. 08 d,井均测试产量由5. 01 × 10⁴ m³ /d 提高至46. 75 ×10⁴ m³ /d,同时表明在井身结构优化及小井眼钻完井配套技术、全生命周期智能采气技术方面还需进一步探索。     

氮气水平井钻井难点、处理对策及现场试验

氮气欠平衡钻井技术是保护、发现油气层和提高单井产量的有效工艺技术手段之一,将氮气欠平衡钻井技术与水平井钻井技术结合应用,既能提高储层钻遇率,又能对油气藏进行精细评价,是解决勘探开发难动用储层的一种有效技术手段。但是氮气水平井钻井中经常遇见地层出水、井壁失稳、水平段岩屑堆积、井眼轨迹不易监测与控制等技术难题,针对这些难点展开了论证,同时结合三塘湖油田牛东平1井和牛东8-13井两口氮气水平井的现场应用与试验,通过认真分析、总结,形成了一套氮气水平井钻井复杂情况的处理对策,可以对氮气水平井钻井提供借鉴作用。     

裂缝性储层水平井裂缝起裂和延伸规律研究

一般水平井压裂的破裂压力比直井的破裂压力要高得多,存在裂缝压不开而导致压裂施工失败的问题,反映了水平井的裂缝起裂机理与垂直井及普通定向井有显著差别,研究水平井裂缝起裂机理和裂缝延伸规律,对水平井水力压裂优化设计具有重要的意义。以黄陵地区三叠统延长组长6油层组裂缝性储层为例,利用测井资料处理了地应力剖面,采用岩心的岩石力学性质和地应力试验分析方法、压裂施工参数和净压力处理分析方法,结合裂缝监测及区域构造特征,将室内试验与数值分析方法相结合,明确了该类储层水平井人工裂缝起裂特征,揭示了水平井裂缝延伸规律,为该类储层水平井压裂方案和设计优化提供理论依据,从而有效地提高了施工效率和成功率。     

金龙2井区复杂地层水平井井眼方位优化探讨

金龙2井区位于准格尔盆地西北缘,地质条件复杂,二叠系储层乌尔禾组地层的直井钻井过程中遇到了严重的井漏问题。为改善金龙2井区的钻井作业条件,分析了已钻井的乌尔禾组地层的岩心实验数据、井史资料及测井资料,利用地质力学软件建立了该区块的地质力学模型。根据所建地质力学模型,位于分析井附近的新钻井水平井采用以前的钻井液密度,在乌尔禾组地层中沿NE180°钻进,避免了井眼失稳及其井下复杂,同时显著地减少了钻井液漏失。所建地质力学模型,可用于指导金龙2井区后续水平井钻井作业,以减少井漏及井眼失稳的发生。     

页岩油气藏水平井井间干扰研究现状和讨论

低渗页岩储层难以自然形成工业油气流,常采用水平井和水力压裂建立人工缝网以保证商业化开采。然而,随着大规模加密布井和压裂,水平井间距缩小、储层改造体积增加,井间出现人工裂缝导致的干扰,影响邻井的井口压力和产量,甚至诱发井控、套损和支撑剂侵入等问题,严重时导致水平井报废,极大地影响生产效率。此外,老井亏空会导致储层地应力在原位地应力的基础上发生动态演化,形成复杂地应力状态,继而影响加密水平井和重复压裂井的储层改造效果,限制井平台产能表现。我国准噶尔盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等地的页岩油气资源开发已进入小井距和加密布井阶段,井间干扰已对正常生产产生明显影响,急需开展针对性研究。本文对国内外页岩油气藏的井间干扰现象、机理以及诊断方法进行全面、详细的介绍,并提出干预对策。研究认为:准确表征与预测压裂水平井井间干扰需要在地质工程一体化的框架下展开;对天然裂缝、断层、原位地应力和储层岩石力学特征的准确认识是评价井间干扰的前提;地层亏空诱发的动态地应力和复杂人工缝网的建模与表征是定量评价井间复杂缝网交互与连通的关键手段,也是定量预测井间干扰对于井平台最终可采储量(EUR)影响的有效方法;关井、老井注液、重复压裂、优化井距和压裂优化都是干预或减小井间干扰的手段。     

先进工艺技术在白马庙蓬莱镇组低渗气藏开发中的应用

白马庙蓬莱镇组气藏开发实践表明，精细储层描述、精选开发层位井位是气藏开发的基础，新技术、新工艺和正确的开发技术政策是气藏有效开发的保障。应用高分辨率层序地层学原理建立储层等时地层格架，利用测井、测试、地震相干数据对储层砂体展布和沉积微相进行描述和标定，建立高产富集区模式；应用多井约束、逐井外推的方法优选开发层位和井位；采用多层合采、水平井、分支井、大斜度井、加砂压裂等提高单井产能，利用欠平衡钻井、空气钻井、射孔压裂联作降低储层污染，确保低渗气藏的高效开发。     

JY1HF页岩气水平井大型分段压裂技术

JY1HF井是涪陵地区第一口海相页岩气水平井,为了获得商业性页岩气产量,对JY1HF水平井进行了分段压裂设计和工艺优化。在借鉴北美海相页岩气压裂经验的基础上,通过该井岩心资料、测井、岩石力学等数据,对龙马溪组页岩储层进行了压前评价。采用岩石力学试验、X衍射试验、诱导应力场计算和体积压裂动态模拟等方法,开展了压裂段数、压裂液、支撑剂、射孔方案和压裂工艺优化等综合研究,提出采用组合加砂、混合压裂工艺,泵送易钻桥塞射孔联作工艺进行大型水力压裂改造的方案。JY1HF井共压裂15段,累计注入液量19 972.3 m3,支撑剂968.82 m3,放喷测试获得无阻流量16.7×104 m3/d的高产页岩气流。结果表明,龙马溪组海相页岩采用水平井大型分段压裂技术,可获得较大的有效改造体积。JY1HF井的成功压裂为中国海相页岩气压裂改造积累了经验。