水平井压裂技术在低渗透油田开发中的研究与应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 27 日 作者简介：李洋（1985），男，陕西吴起人，中国石油大学（北京），工程师，研究方向石油勘探开发。-99-水平井压裂技术在低渗透油田开发中的研究与应用 李 洋 李 誉 延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西 延安 716000 摘要：摘要：随着我国工业发展水平的不断提升，在工业发展的过程中对于油气资源的需求也在不断的提升。当前许多地区都在使用水平井压裂技术进行低渗透油田的开发，为了更好的发挥出这一技术的价值提升开采质量就应当针对这一技术的实际应用做好研究分析。本文针对低渗透油田开发中面临的问题以及水平井压裂技术在低渗透油田开发中的应用价值进行了分析，探究了水平井压裂技术在低渗透油田开发中的应用策略。关键词：关键词：水平井；压裂技术；低渗透油田 中图分类号：中图分类号：TE357 0 引言 低渗透油田因其储层物性差、产能建设困难以及存在压裂液返排问题等特点，传统采油方法难以取得理想效果。水平井压裂技术因其独特的储层改造方式，逐渐成为解决低渗透油田开发难题的有效手段。1 低渗透油田开发中面临的问题 1.1 低渗透储层物性差 低渗透储层物性差是低渗透油田开发中极具挑战性的问题，储层的孔隙度和渗透率的降低直接导致原油在地层中的移动变得困难，这一问题的存在增加了采油工程的复杂性和技术难度。低渗透储层的孔隙度较低，这意味着油藏中可存储的原油量相对较少。同时孔隙度的减小会限制油流通过地层的能力，使得原油流动受到严重阻碍，这不仅降低了采收率，还增加了对先进采油技术的需求。为了克服低渗透储层物性差带来的问题，不仅需要在地质层面上深入研究，还需要采用一系列高效的油田开发技术。例如通过水平井的方式，能够更好地贴近储层，提高油井的有效开采面积，从而降低对储层物性的敏感度。此外通过合理设计的压裂技术可以在一定程度上改善储层孔隙度，提高原油的可流动性。1.2 产能建设困难 产能建设困难是低渗透油田开发中的一项重要问题，由于储层的特殊性质，传统的采油方法难以有效提高产能。低渗透油田的产能建设面临着独特的挑战，这主要源于储层的低渗透和孔隙度较低。传统的采油方法在这样的环境下难以充分发挥效能，常规油井难以获得足够的原油产量。而且低渗透储层的渗透率较低，油流受到限制形成了产能的瓶颈，常规油井的产能在低渗透油田中往往不能满足经济效益的要求。低渗透储层还常伴随着水平方向上的非均质性，使得传统的垂直井开采难以覆盖储层的广度从而导致了产能的不足。同时低渗透储层具有物性差、流动性差等特殊性质，导致了常规采油技术的无效。传统的水平井和垂直井在这样的储层中难以实现高效的原油开采，因此需要采用特殊的增产技术来克服这些困难。1.3 存在压裂液返排问题 水平井压裂技术在低渗透油田开发中的应用为解决采收难、产能低的问题提供了有力的手段，然而这一技术在应用的过程中却也存在压裂液返排问题，这一问题的核心在于水平井压裂过程中使用的压裂液，一旦施工完成需要返排回地面，而低渗透储层的返排效率相对较低，给环境保护和资源利用带来了一系列挑战。低渗透储层的特殊性质使得液体在岩石孔隙中的流动受到较大阻力，导致压裂液在返排过程中效率不高，这主要源于储层的低渗透性，使得液体回流的路径受限，降低了液体的返排速度。而且储层的非均质性也增加了液体回流的复杂性，使得返排液体无法充分覆盖整个水平井孔。同时低渗透油田通常分布在复杂的地质环境中，对施工后的液体返排提出了更高的环境要求。未经处理的压裂液可能含有各种化学物质包括添加剂和黏土稳定剂等，可能对地下水和地表水造成潜在的污染风险。此外，未经处理的固体废弃中国科技期刊数据库 工业 A-100-物也可能对地面生态系统造成不可逆的破坏，这使得压裂液返排问题的解决显得更为迫切。2 水平井压裂技术在低渗透油田开发中的应用价值 2.1 提高产量 水平井压裂技术在低渗透油田开发中的应用具有显著的价值，有效提高产量就是这一技术的主要应用价值。水平井的设计采用了水平段与垂直段相结合的方式，通过穿越储层的水平段，使得井筒更加贴近油层的有效面积，这种设计大大增加了油井与油层的接触面积，提高了有效采收率。而且水平井设计中的多级水平段可以使得井筒覆盖更广的储层区域，实现对多个层位的同时开采有效提高了整体产能。同时水平井压裂技术的核心在于通过注入高压液体，形成裂缝来改善储层的物性。对于低渗透储层其孔隙度和渗透率相对较低，原油难以自然流动。通过压裂能够有效打开储层的微观通道，增加渗透率提高原油流动性，这种物性的改善直接导致了储层对原油更为敞开，使得产量得以显著提升。同时水平井压裂技术的应用往往伴随着大量的实验数据和现场观测，通过实地调查、岩心分析、地震勘探等手段科学家们可以更加全面地了解储层的地质特征，从而更好地设计水平井的位置、长度以及井底压力等关键参数，以最大程度地发挥水平井的产能优势。2.2 降低成本 水平井压裂技术在低渗透油田开发中具备显著的成本优势，尤其相对于传统的垂直井压裂技术而言水平井压裂技术建设了井筒数量和钻井成本，有效提升了整体开发的效益。水平井设计采用水平段与垂直段相结合的方式，相较于传统的垂直井同等储量下水平井能够覆盖更大的储层面积，这使得在同一油田内，需要的井筒数量大幅减少。井筒的减少直接导致了钻井和完井的成本降低，不仅减少了设备、人力的投入同时也降低了油田地面设施的占地面积。通过合理规划水平井的布局，可以更好地优化开发方案减轻了投资负担。而且水平井的设计不仅减少了井筒数量，还具有较小的钻井弯曲半径和复杂性，这使得钻井过程更加稳定和高效。同时虽然在开采的过程中面临的地质结构更加复杂，需要使用先进的定向钻井技术，但相较于传统的垂直井总体上仍然能够降低钻井成本。先进的井眼测量、定向控制等技术的应用，提高了钻井的成功率减少了事故风险，进一步降低了维护和修复的费用。水平井压裂技术通过降低井筒数量和钻井成本，对整个油田的开发成本产生了综合性的效益，不仅减少了初期的投资，更能够在后期的维护和生产阶段有效降低成本。在整个油田的生命周期内水平井的设计与施工所带来的成本降低，将为油田的经济效益提供长期的支持。3 水平井压裂技术在低渗透油田开发中的应用策略 3.1 优化设计参数 水平井压裂技术在低渗透油田开发中的成功应用离不开科学合理的应用策略，优化设计参数就是最大限度发挥出水平井压裂技术应用价值的关键。在优化水平井设计参数之前，首要任务是进行对地质条件和储层特性的深入综合分析，这包括对储层岩性、厚度、孔隙度、渗透率等方面的详细了解。通过岩心分析、地震勘探等手段，科学家们可以获取大量的地质数据为优化设计提供科学依据。而且水平井的位置选择直接关系到对储层的最佳开采，通过合理选择水平井的位置可以最大程度地覆盖有利储层提高整体采收效果。在选择具体位置时需要结合地质特征确定合适的井位，避开地质障碍物使水平段穿越最有利的储层区域。同时水平井的长度直接影响到井筒与储层的有效接触面积，通过深入分析储层的水平展布情况，科学家们可以确定最适合的水平井长度。对于低渗透储层通常需要更长的水平井段，以确保更多的油层被覆盖从而提高整体产能。井底压力是影响水平井压裂效果的关键参数之一，通过合理调控井底压力可以更好地控制裂缝的扩展和储层的改造。在低渗透油田的开发中需要根据储层压力、孔隙度等因素精准地设定井底压力，以实现最佳的压裂效果。除此以外，通过引入先进的模拟计算、人工智能等技术手段可以更准确地预测压裂效果，为优化设计提供更为精准的依据。未来随着技术的不断进步优化设计参数将更趋精准，为低渗透油田开发提供更为可持续的技术支持。3.2 优化压裂液体系 在水平井压裂技术中，优化压裂液体系是确保压裂效果和解决返排问题的关键一环。为了取得最佳的压裂效果，必须充分考虑储层的特点。储层的孔隙度、中国科技期刊数据库 工业 A-101-渗透率、岩性等因素直接影响压裂液体系的选择。根据储层的具体情况，可以合理选择添加剂、黏土稳定剂和降滤失剂等成分以确保液体体系能够在压裂过程中达到最佳的黏度、流变性和化学稳定性。在优化压裂液体系中，还需做好添加剂的选择。添加剂的种类包括界面活性剂、分散剂、凝胶剂等，这些添加剂的作用机制主要包括改善液体黏度、提高裂缝的稳定性、减小摩阻等。通过合理配置不同种类的添加剂可以调控压裂液的性能适应不同储层特性，从而提高压裂效果。在水平井压裂过程中，液体体系的稳定性直接关系到压裂液在地层中的传递效果。选择合适的黏土稳定剂可以有效减少液体中的悬浮固体颗粒防止黏土膨胀，提高液体的稳定性。通过科学调配黏土稳定剂可以确保在压裂操作中，液体体系具有更好的流变性和黏度，有助于形成更长、更稳定的裂缝。同时压裂液返排问题是水平井压裂技术中需要解决的难题之一，在优化压裂液体系时就需要选择适当的降滤失剂，降滤失剂主要作用于控制液体在地层中的渗透性减少液体对地下水的侵蚀，从而降低返排问题对环境的不良影响，做好降滤失剂的选择不仅有助于环境保护，同时可以提高压裂液的回收利用率。3.3 优化射孔方案 在水平井压裂技术中，优化射孔方案是确保油气流通通道最佳的关键环节。通过深入分析储层特点，科学合理地设计射孔方案可以最大程度地提高采收率和开发效果。要构建最佳的油气流通通道，必须充分考虑储层的特点。储层的孔隙度、渗透率、裂缝发育程度等因素直接影响射孔方案的设计。通过地质勘探、岩心分析等手段科学家们可以获取关键的储层信息，为后续的射孔设计提供准确的数据支持。而且射孔密度是指在单位长度内射入储层的孔洞数目，直接关系到油气的流通通道的开启程度。根据储层的渗透率和裂缝发育情况，科学家们需要合理确定射孔密度。对于低渗透油田通常需要更高的射孔密度，以确保足够多的通道被打开提高油气的流通效率。同时射孔孔径直接影响到裂缝的宽度和通道的通透性。在优化射孔方案时科学家们需要根据储层的裂缝宽度、孔隙度等因素，合理选择射孔孔径。通过控制射孔孔径可以调节裂缝的宽度，实现更精准的油气流通通道设计。射孔孔距则是指相邻射孔之间的距离，也是影响油气流通通道的重要参数。在优化射孔方案时，科学家们需要考虑裂缝的相互影响、油气在裂缝中的传输机制等因素合理配置射孔孔距。通过调整射孔孔距，可以实现更均匀的油气开采提高整体采收效果。为了更加准确的确定具体参数，需要进行大量的实验数据和数值模拟验证和调整射孔方案的性能。实地观测和模拟计算可以及时获取射孔方案的数据反馈对方案进行调整和优化，以确保在实际应用中达到最佳效果。随着技术的不断创新，未来制定的射孔方案的质量也将会不断的提升。通过引入先进的数值模拟、人工智能等技术手段可以更准确地预测射孔方案的效果，为优化设计提供更为科学的依据。未来射孔方案的设计将更加智能化、精细化，为水平井压裂技术的应用提供更为可持续的技术支持。3.4 优化完井工艺 在低渗透油田开发中，优化完井工艺是确保井筒完整性和生产稳定性的重要环节，了解储层的特点是优化完井工艺的基础。储层的渗透率、孔隙度、地层应力等因素会直接影响到完井工艺的选择。通过综合地质勘探、岩心分析等手段科学家们可以获取关键的储层信息，为后续的完井设计提供准确的数据支持。在完井工艺中，套管的选择是保证工艺应用效果的关键。合理确定套管尺寸涉及到井筒的强度和井内流体的控制。根据储层的地质条件和井深，科学家们需要选择适当的套管尺寸以保证井筒的完整性，同时满足油气的生产需求。固井是完井工艺中的重要步骤，固井的工作质量直接关系到井筒的稳定性和油气的生产效果。选择合适的固井材料包括水泥类型、添加剂等，需要综合考虑地层的性质和油气的特点。通过实验数据和数值模拟，科学家们可以优化固井材料的性能确保固井效果达到最佳状态。除此以外，完井液体系在完井工艺中扮演着重要的角色这一体系涉及到井筒清洁、孔隙裂缝的渗透等多个方面。科学家们需要根据储层的特点选择合适的完井液体系配置包括添加剂、黏度调节剂等，通过科学的液体系统设计可以提高井筒清洁度确保油气的流通通道畅通无阻。4 结语 水平井压裂技术在低渗透油田开发中具有广阔的应用前景，通过合理的设计和优化，可以有效解决低渗透油田开发中的难题提高产量降低成本，为我国低中国科技期刊数据库 工业 A-102-渗透油田的可持续发展提供有力支持。未来随着科技的不断发展进步，水平井压裂技术将在更多油田的开发中发挥关键作用。参考文献 1曹伟,田振茂,马岁赞.低渗透油田开发效果影响因素分析及对策J.化工设计通讯,2020,46(07):23.2张帆,马元,王一航.低渗透油田地质特征及开发效果改善分析J.化工设计通讯,2020,46(06):56.3黄鑫鹏,王晓双.低渗透油田开发的难点和主要对策J.云南化工,2020,47(04):150-151.4李聪品.水平井压裂技术在低渗透油田的发展及应用J.化学工程与装备,2017(09):276-278.