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胜利油田:压裂技术提高低渗透油气田采收率
chinacir.com.cn   2009-4-9      文字大小:[ ]  收藏本页
     压裂是高效开发油气田,特别是低渗透油气田提高采收率的重要手段。武松景阳岗打虎是中国家喻户晓的故事。低渗透油藏压裂技术攻坚的突破与武松的打虎精神进一步激发了胜利油田石油精英们攻克低渗透油藏开发这一世界级难题的信心、决心和斗志。过去,胜利油田低渗透油藏素有“井井有油,井井不流”的现象,油流沉睡在素有“磨刀石”之称的岩石里,而打开低渗透油藏的唯一一把钥匙就是非“压”不行。在胜利油田,有几句许多人耳熟能详的顺口溜,如“吃压裂饭,过压裂年,唱压裂歌”、“要想油层吐油快,先给油层注能量”、“搞好试油压裂,踢好临门一脚”等。以压裂为核心的井下作业,对胜利油田增储上产的意义不言而喻。因此,从某种程度上说,胜利油田低渗透油藏今日的油气“大场面”,是靠过硬的压裂技术“压”出来的。 
  压裂成提高原油采收率的重要手段 
  压裂技术是改造低渗油层结构的重要措施,而近两年来大型压裂技术在油田增油上产过程中得到了广泛应用并且成效显著,仅2006年全油田共完成大型压裂井施工73口,目前这项技术已成为油田提高原油采收率的重要手段。在胜利油田,大型压裂技术从刚开始摸索到成熟只用了短短三年时间。大型压裂技术是一种综合技术的配套应用,其主要目的是采用大排量、大砂量在地层中造出一条长、宽、高都超过常规压裂长、宽、高的裂缝,通过加大裂缝的几何尺寸扩大油井泄油半径,并提高裂缝导流能力,从而达到延长稳产期的目的。由于特低渗透薄互层油藏具有储层薄、微裂缝发育的特征,所以一般压裂改造难度大,压裂后产量递减快。若将大型压裂技术应用于这类储层,就会收到意想不到的增油效果。以胜利油田梁112区块为例,这个区块位于梁家楼油田,是典型的特低渗透薄互层油藏,石油地质储量2700余吨,储层具有物性差、非均质性严重等特点,从而导致该区块无自然产能。对该区块实施小规模压裂改造后,产量普遍较低且稳产期较短,严重制约着该区块的开发。经过应用降滤、三维裂缝模拟和测试技术的研究后,决定改用大型压裂技术对该区块井进行改造,施工后增产效果显著,新投产井压裂后均自喷生产,平均单井日产原油 19吨,其中梁112-8井压裂后日产原油高达40吨。2007年,井下工艺所提交的科研项目《大型压裂技术推广应用》捧得了管理局科技进步推广一等奖。 
  大型压裂技术突破了传统常规压裂理论的束缚,技术人员对大型压裂过程中低渗油藏的地质构造变化情况有了一个全新认识,逐渐形成了“降滤技术、控制缝高技术、强制闭合和全程破胶技术”三项独到实用的压裂改造技术,真正找到了打开低渗油藏的钥匙。为了解决压裂施工中因地层微裂缝发育造成压裂液过度漏失导致的砂堵问题,技术人员在压裂施工中应用了柴油降滤技术、液氮降滤技术和粉陶降滤技术,有效地提高了压裂液效率,减少了压裂液滤失,确保了压裂液造缝充分。在大型压裂施工时,结合地层的特点,经常采取这三种降滤技术综合起来应用,往往能收到更好的增油效果,并能够提高大型压裂施工的成功率。围绕着大型压裂过程中裂缝高度难以控制的难题,技术人员通过实验和多次实际应用,总结出低砂比段塞转向技术,该技术是先用低排量泵注一部分低粘混砂液,在裂缝的底界面桥架形成一个低渗透或不渗透的人工隔层。人工隔层起到了转向剂的作用,它使后来注入的携砂液转为水平方向上的流动,这样可抑制裂缝的向下延伸,从而达到控制缝高目的。 
  在技术研发过程中,为了降低大型压裂施工过程中压裂液对储层的伤害,提高储层的渗透率,技术人员通过运用“强制闭合和全程破胶技术”,彻底解决了上述难题。在大型压裂施工中,将破胶剂加入比例从常规的每立方米120克增加到每立方米360克,提高压裂液破胶速度,压裂施工结束后立刻进行放喷,可以减少压裂液在地层的滞留时间,降低压裂液对地层的伤害。为保证强制闭合的实施,达到既排出压裂液,同时还防止支撑剂回流的目的,压裂施工时还采取全程破胶技术,既在前置液初期至施工顶替的压裂全过程加入微胶囊破胶剂,这种破胶剂的特点是在常温常压下不破胶,随压裂液进入地层后,在地层温度和压力的作用下,微胶囊破裂释放出破胶剂,从而达到延迟破胶保障施工的目的。 
  技术层面上的难关难攻克,而具体施工中遇到的各种困难就更难以想象了。胜利油田井下压裂大队是井下最早外出闯市场的单位,十多年来,井下压裂人的足迹可以说遍及国内各大油区,什么样的疑难井都压过,但像胜利油田这样多的大规模的压裂井也才是这三四年的事,这和油价高位运行以及油田提出的“胜利下面找胜利”战略的实施有着直接的关系。大型压裂施工具有井深、高压、液量大、排量大和施工时间长的特点,比如,2006年9月23日施工的盐22-22井目的层为3540米至3606米,压裂时最高压力69兆帕,最高排量每分钟5.7立方米,加砂量高达89.5立方米,是目前胜利油田单井加砂最高纪录;2006年12月21日施工的丰深3井目的层为4826米至4851米,压裂时最高压力81兆帕,累计液量754立方米,液氮伴注18立方米,加砂量高达78.5立方米,该井刷新了胜利油田单井压裂施工最深井段和最大规模两项纪录。这些大型压裂施工时间一般都在三个小时左右,这对压裂机组的设备性能、高压管件的耐压能力和现场施工组织都提出了极高的要求。 

  针对大型压裂施工时间长、规模大的特点,施工组织者将压裂车组分成两套,采用双管汇连接,管汇上增设单流阀,两套车组的两个混砂车所采集的两路砂比数据经过反复调试后,能在一台仪表车上合并显示出来。为了防止管线抖动,对管线流程都用地锚固定。为了耐高压,压裂泵车的大泵出口处的丝扣重新进行了加长处理,同时将由壬也加粗加厚,出口处的高压管件全部用钢制卡子固定牢。他们选用耐高压的千型井口,并对井口法兰盘进行了加工改造,将原来分体式的法兰盘改造成一体式的,从而杜绝了井口处因常时间处于高压状态而导致的刺漏现象的发生。针对施工流程管线用量大装卸工作量大的问题,职工们自己动手研制了流程装卸吊笼,将流程管线安装效率提高了近两倍。每逢大型压裂施工,大队都要事先召开施工交底会,明确岗位分工,明确施工程序,讲明安全注意事项,施工现场都要架设安全警戒线和高压安全警示牌,干部负责对现场人员的劳保用品穿戴情况进行检查,以确保大型压裂施工安全有序运行。 
  近三年来,胜利油田井下压裂大队干部职工敢于迎难而上,不断创新,他们同工艺所的技术人员一道,在大型压裂施工中,边实践、边总结、边研究、边提高,克服一个又一个技术难题,逐渐摸索总结出了一整套成熟的、可行性强的大型压裂施工办法,现在这个大队已经能够轻松驾御各类大型压裂施工。大型压裂技术的成功推广应用,使胜利油田的压裂技术得到了长足发展和进步,也为油田的增储上产和“胜利下面找胜利”战略的顺利实施提供了有力的技术支持,同时也获得了良好的经济效益和社会效益。 
  胜利油田压裂技术得到广泛应用 
  2007年6月,胜利油田临盘采油厂尝试在大位移水平井采用分段压裂,在商河油田商75-2块沙二下油藏设计采用水平井、分段压裂的开发方式,获得中国石化集团公司批准。商75-2块沙二下油藏是一个低渗透油藏区块,孔隙度17%,渗透率仅0.0062平方微米,自然产能低,开采难度大。临盘采油厂地质技术人员经过反复论证,在该区块部署了第一口水平井??商75-平1井,目前该井正在紧张施工中,并达到了初步效果。如果这口井试验成功,技术人员还将在商75-2区块沙二下油藏再设计两口水平井,以达到用水平井进行整体开发的目的。这次低渗透油藏水平井开发是胜利油田分公司首批针对低渗透油藏采用分段压裂方式开发的较大位移水平井,也是临盘采油厂对低渗透油藏开发的新尝试,这对技术人员以后开发同类油藏将起到指导作用和借鉴意义。2007年以来,胜利油田滨南采油厂针对本厂目前低渗透油藏类型复杂、采收率低等现状,加大对该类油藏的研究力度,确保对该类油藏编制方案的合理性和科学性,提高了该类油藏的开发效果。 
  这个厂经过近40年的开采,目前辖区范围内老油田整体进入高勘探成熟阶段,优质储量越来越少,同时,由于该厂低渗透油藏动用储量占采油厂动用储量的25.9%,由于该油藏断层发育,构造复杂,断块多,开采难度大,一直没有得到高效开发。针对这种情况,所技术人员和兄弟单位有关技术人员联合对该类油藏进行攻关,对造成该类油藏动用程度差的原因整体进行剖析,从低渗透油藏注采井网不完善、层间干扰严重、压裂有效期短等多方面入手展开论证。在此基础上通过重建油藏地质模型,利用钻井资料与三维地震资料研究该类油田断裂系统的发育过程、组合特征及空间展布规律和断层对油水分布控制作用;利用动态监测、数模及分析化验资料,研究剩余油分布规律,找出有利的剩余油气富集区,确立合理的注采井网,实施井距加密调整方案,同时加大转注工作量,为采油厂经济合理开发低渗透油藏奠定基础。 
  胜利油田低渗透油层压裂解放油层潜力巨大 
“九五”以来,胜利油区新探明低渗透储量中特低渗透的比例占70%以上。针对层薄、隔层差的矛盾,胜利油田通过技术创新,低渗透油藏的勘探开发效果显著。2000年以来,胜利油田新动用低渗油藏48个区块,新建产能95.1万吨。特别是滨660-665、利853等双重介质特低渗储量的开发,以及临盘基山砂岩体勘探压裂改造中,建立的薄层、双重介质储层的压裂技术,使特低渗透储量进一步得到了经济动用和探明。在现阶段勘探开发形势下,胜利油田对低渗透油藏采取的措施是“细嚼快咽”,就是“精细储量评价,加快开发节奏”,以提高产量贡献率,为产能接替阵地进一步开发奠定基础。胜利油田通过加大基础研究和关键技术攻关力度,在难动用稠油油藏开发、难动用低渗透油藏开发和复杂潜山油藏开发方面形成了一系列配套技术,为难动用储量经济开采提供了有力的技术支撑。"十五"期间,他们有效动用"低、稠、潜"等低品位储量3.89亿吨,建成产能489万吨。 在低渗透油藏开发方面,完善全三维压裂设计技术、低渗透砂岩双重介质储层压裂技术等大型工艺技术,动用储量1.87亿吨,建成产能202万吨。截止目前,低渗透低渗透油藏是胜利油田公认的低品位难动用油藏。中国石化总部对低品位储量开发力度的加大,也给胜利油田带来了新的发展机遇。因此,要统一思想,深入探讨政策机制和管理体制问题,抢抓机遇,加大攻关力度,尽快实现技术突破,加快低渗透油藏储量的开发节奏,提高这部分储量的整体开发效益。