Pinedale背斜地区多层致密气藏增产措施效果

2010-10-13编译张辉大庆油田有限责任公司第五采油厂

石油石化节能 2010年10期

关键词：半长层段支撑剂

编译:张辉 (大庆油田有限责任公司第五采油厂)

审校:杨为华 (大庆油田有限责任公司第五采油厂)

Pinedale背斜地区多层致密气藏增产措施效果

编译:张辉 (大庆油田有限责任公司第五采油厂)

审校:杨为华 (大庆油田有限责任公司第五采油厂)

在美国致密气藏,正以一个不断增长的速率开采。最近美国的几个致密气藏正在进行多层合采,且证明是经济可行的。Pinedale背斜地区在确定最佳增产措施时面临着挑战,在70个分散的砂岩地层要进行22次增产处理,层段厚度超过6 000 ft。因渗透率变化幅度达两个数量级,孔隙压力梯度在0.22～0.83 psi/ft范围内变化,储层评价十分复杂。

传导率毛孔压力梯度有效裂缝

1 简介

Wyoming南部 Pinedale背斜的开发在过去几年进展很快。大规模水力压裂 (MHF)措施是这个地区致密气砂岩储层增产达到经济价值水平的唯一手段。一般来说每口井需要14～22次MHF处理以从潜力层中获得有效的生产。通常每口井需要200×104lbm(1 lbm=0.454 kg)以上的支撑剂来实现压力支撑,这对于经营者来说是一项很高的投资。因此评估增产与使用的压力支撑物剂的关系对油田收益有很大的影响。

2 数据分析

在此次分析中包含11口井共172个压裂处理层段的生产和完井资料。生产资料得到更新,所有11口井至少有两条生产测井曲线,其中一条是井生产初期测量的。在储层模拟评价中使用了所有井详细的生产历史资料,压裂处理中使用了六种不同的压裂支撑剂。

3 储层模拟

对于单层的致密气储层来说,压裂和储层属性一般通过生产数据分析得出,其分析方法包括:分析终端压力为常量的递减曲线、与常量终端速率曲线的拟合、与单层分析模拟器的自动历史拟合。单层分析能够预测原始气体渗透性、裂缝半长、裂缝传导性和泄流面积,而这些是评价裂缝处理成功性,选择重新改造目标,优选裂缝处理措施,预测将来生产情况以及评估储量的重要参数。

对Pinedale背斜区域的混合多层非常规气储层而言,仅有生产数据不能提供足够的信息来评价单个储层的性质。使用分析单个储层的方法来分析多层储层的数据,但是结果只能反映出等效于单一储层的有效属性。Pinedale背斜情况更为复杂,因为其具有显著变化的渗透率以及毛孔压力梯度,因此这种储层模拟的结果不能用来评价多储层单层的增产效果。

生产测井曲线能测量多储层某一时间点上井眼流体速率、流动井眼压力与深度的关系。生产测井数据提供了地表生产数据不能提供的反映单层储层的大量信息。由于每一个储层对于总流体速率的相对贡献是随时间变化的,在不同的时间点给出各生产曲线,从而获得单层贡献产率的变化。

本次研究中,使用一个新的完全耦合的储层/井眼单井分析模拟器对多储层非常规气储层的单层特性进行评估,它可同时对生产数据和生产测井数据自动进行历史拟合。通过多条生产测井曲线数据与地面生产数据的历史拟合,模拟器能准确评价单层属性,如渗透性、裂缝长度及泄流面积,这些对于比较裂缝处理设计及不同支撑剂使用的增产效果非常关键。

图1 生产历史拟合实例井

总体上井的生产趋势通过每个层段的模拟来拟合。每个层段的生产历史要与生产曲线开始记录时的生产曲线数值进行拟合。储层模型通过改变渗透率、有效裂缝半长及泄流面积取得生产历史和生产曲线的拟合。图1、图2、图3是生产拟合实例。

4 支撑剂

本次研究中使用了六种压裂支撑剂来处理172个层段,分别为砂、两种树脂涂层砂、两种中等强度陶瓷材料支撑剂和一种经济的轻质陶瓷支撑剂。操作者通过软件分析参数敏感性,比较邻井特性,及完井成本管理等方面来选择压裂支撑剂。

每个支撑剂包装上都标有实验室测试得到的传导率和压力的关系基线。由于每种支撑剂都是用于油田中不同的压力环境,所以知道每种支撑剂的传导率随应力的变化非常重要。分析中比较了实验室传导率数据 (由常见的乘法器来修正)与从模拟结果获得的裂缝传导率数据。

储层模拟生产历史拟合过程能提供储层渗透率值和每个储层的有效裂缝半长,它通过使用一个无穷大传导率的裂缝拟合而来。但是在实际油田中这样的裂缝是不存在的,需要了解有限传导率和裂缝长度以评价模拟效果。使用无穷大传导率裂缝能对每个层段的增产效果做直接的比较。以储层模拟分析中得出的有效裂缝半长为基础,完成的层段中只有略多于10%的层段的有效裂缝半长大于300 ft (1 ft=30.48 cm)。这表明如果支撑长度大于分析结果,则说明裂缝为有限传导率裂缝或者压裂的处理失败。同时也要注意出砂或者注入失败而不能完井的处理点。

储层模拟分析能提供储层渗透性和有效裂缝半长信息,获得这些信息后就能评价裂缝传导率,因为事先设想裂缝有无穷大的传导性,这可能是裂缝传导性的下限。但是所有的裂缝都表现为有限的传导性,因为它们的长度比想象的要短,所以地层裂缝传导性也将有一个上限。

传导率值的分布变化范围很广。标记以下30%的数据与标记以上30%的数据显然不相交,这就需要另外的分析。传导率差的一个原因是在传导时支撑剂传导流体净化得不彻底,另外非常低的传导率数据也可能是完井污染造成的。一些数据表明,一口井眼中完井的层段数越多,平均增产效果越低,这可能意味着完井过程中将裂缝段破坏。在施工和完井过程中加强了投资和精力的投入,以便在实施增产、钻井、回流作业过程中减少机械和操作造成的层间窜流,从而在混合完井过程中减少潜在的破坏。

5 传导率

绘制出裂缝的传导率与支撑剂上地层压力的关系曲线,这样能为不同支撑剂提供一个合理的性能比较方法。分析表明,地层压力在7 000～8 500 psi(1 psi=6.895 kPa)时表现为低性能层段。检测的每个支撑剂的传导性能差异是明显的,但是这种变化仍然以实验预测数据为中心,这表明每种支撑剂的传导率与其设计值是一致的。传导率明显的不同表明以下几点:

◇某一区域内很难放置足够的浓度一致的支撑剂;

◇难以排除流体流动中传导率的损失;

◇在 Pinedale沉积环境中难以解决地层渗透率、裂缝属性以及储层几何形态的变化性;

◇还有些没有考虑到的因素。

与实验测量值相比,实际中极低的传导率值表明应该检查研究措施设计和支撑裂缝几何形态,以确定是否能从措施设计着眼改进而不仅仅是从支撑剂选择方面考虑。实际上每一种支撑剂的使用都像预测的一样,这就意味着每种支撑剂的经济价值都能量化,因为措施增产效果是传导率的函数。

6 传导率的经济收益

传导率直接与措施增产效果有关。如果有限传导裂缝的传导率相对于无限传导裂缝能增加25%,那么有效裂缝半长将相应增加25%。在相同的应力下选择传导率多25%的支撑剂能实现裂缝传导率相应地增加25%。另外,处理设计的改变也能增加裂缝中支撑剂的应力承受能力。减少潜在支撑剂传输流体的损害也得考虑。最后选择经济效益最佳的方法。

通过储层模拟模型来修正历史拟合的裂缝参数,直到获得最有效的裂缝半长以检测模拟效果,模拟效果的增加是以传导率的增加而体现出来的。修正中选择了低、中、高产率的实例生产井,测试了有效裂缝半长分别增加10%、25%、50%的情况。图4给出了预期的第一年增加的气体产量。