青西油田深层复杂岩性裂缝性油藏储层改造关键技术研究与应用

论文摘要

青西油田主力油藏下白垩统下沟组,平均埋深4500m左右;储集层岩性复杂,碳酸盐岩、碎屑岩(石英和长石)以及粘土矿物含量既不同于常规的碳酸盐岩,又有别于常规砂岩,岩石矿物组份复杂,岩心的基质孔隙度和渗透率都很低,无裂缝的岩心很难测到渗透率,属于高温、高压、低孔、低渗复杂岩性裂缝性断块油藏,开发难度很大。由于储层岩性和矿物组份变化很快,平面上井与井对应层不同,同一口井的剖面上岩性互异:存在较强的水敏和应力敏感,而且天然裂缝在钻井和完井过程中易遭受污染,同时天然裂缝内往往还伴生了一定数量的黄铁矿、菱铁矿、方解石等矿物,这些矿物使得裂缝之间的连通程度大大下降,甚至形成了一些孤立缝隙,只有通过酸压等油藏改造措施解除裂缝污染和恢复、提高裂缝系统的导流能力才能使油井获得高产和稳产。然而常规的酸化(压)工艺技术和酸液体系对青西复杂岩性裂缝性油藏不适应,储层改造效果差,因此根据油田上产的要求及勘探的需要,必须研究针对该类储层的增产工艺技术。本文针对青西深层复杂岩性裂缝性油藏储层改造的一些关键酸化压裂技术进行了较系统研究,取得了如下的成果。1、通过对青西油田深层复杂岩性裂缝性油藏的工程地质、录井、测井、测试、x衍射、室内测试结果等各种资料的研究分析,对工程地质特征有了较为全面的认识,提出了储层工程地质特征对酸化压裂工艺技术的技术难点和要求。2、在岩心观察、成像测井资料分析的基础上,从测井响应机理分析入手,分别提取了溶蚀孔洞、水平裂缝、高角度裂缝的测井响应特征,提出了水平张开裂缝与水平潜在裂缝及层理面的识别技术,建立了泥质白云岩裂缝性油藏有效储层的识别方法。依据测井响应机理推导,根据常规测井资料计算裂缝孔隙度和裂缝渗透率的方法,对13口井进行了精细解释。3、针对青西油田具体的岩石类型,分别对白云质泥岩、泥质白云岩和砾岩三类岩石的力学性质进行了测试,获取了相关力学参数,为酸压设计提供了基础数据。4、分别采用粘滞剩磁分析、热弹性应变恢复二种实验室综合测试方法,并结合测井资料中井孔崩落、钻井诱导裂缝等方法,较准确地确定出了青西油田地应力方向;分别利用差应变地应力数值测试及井孔崩落特征、酸压资料统计等方法对地应力数值大小进行了研究;并在测井资料解释获得参数值的基础上,利用实测数据进行修正计算值,获得了综合柱状应力剖面。5、综合考虑压裂液沿缝高方向的压降、流体重力、地应力梯度、地应力差等因素对裂缝延伸的综合影响,建立起了三维裂缝延伸模型来模拟酸压施工中动态裂缝延伸;同时在考虑酸液纵向传递的基础上,建立了三维酸液流动反应数学模型,该模型能模拟酸液浓度在裂缝长度、宽度及高度方向的变化,适应性更好;6、针对青西油田高温高压复杂岩性裂缝性断块油藏,通过大量室内实验和现场总结,研究成功了针对这类岩性复杂、地层温度高、裂缝性油藏酸压的以胶凝酸和乳化酸有机结合的组合酸液体系。7、通过酸岩导流能力实验,系统评价了几种主要的酸液体系和酸压工艺对青西油田储层岩性的适应性,提出了针对这些岩性储层的酸液类型和酸压工艺模式:研究成功了一套适应青西油田深井酸压施工的井下工具和管柱组合等配套工艺措施,较好地满足了深井高温储层深度酸压的工艺需要。8、通过多年的实践,形成了针对不同岩性、不同裂缝发育程度储层的7种典型酸压工艺技术模式,并在现场实践中成功运用,取得了显著的经济和社会效益,为青西油田增储上产做出了贡献。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 储层裂缝识别研究现状
• 1.2.2 地应力测试分析研究现状
• 1.2.3 酸压模型研究现状
• 1.2.4 酸蚀裂缝导流能力研究
• 1.2.5 酸压工艺技术调研
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 研究的主要成果
• 1.5 本文的发展与创新
• 2 青西油田特征研究
• 2.1 地理特征
• 2.2 储层岩性特征
• 2.3 储层物性特征
• 2.4 储层流体性质
• 2.5 油藏温压特征
• 2.6 储层敏感性
• 2.6.1 速敏分析
• 2.6.2 水敏分析
• 2.6.3 盐敏分析
• 2.6.4 酸敏分析
• 2.6.5 碱敏分析
• 2.6.6 应力敏感分析
• 2.7 地层测试资料分析
• 2.8 裂缝及储层类型特征
• 2.9 储层改造的技术难点
• 2.10 储层改造的基本思路
• 3 储层裂缝特征及分布规律研究
• 3.1 岩心裂缝特征和裂缝类型划分
• 3.1.1 裂缝观察与描述
• 3.1.2 裂缝类型及特征
• 3.1.3 裂缝组系及方位
• 3.1.4 储层裂缝参数定量表征
• 3.2 测井裂缝识别研究
• 3.2.1 测井资料概况
• 3.2.2 储层测井响应特征分析
• 3.2.3 利用测井资料识别储层裂缝技术
• 3.3 储层基质及裂缝匹配分析
• 3.4 储层裂缝控制因素分析
• 4 岩石力学及地应力特征研究
• 4.1 岩石物理力学性质
• 4.1.1 岩石密度
• 4.1.2 岩石抗张强度
• 4.1.3 岩石单轴压缩试验
• 4.1.4 岩石三轴压缩试验
• 4.2 地应力方向研究
• 4.2.1 粘滞剩磁法确定主应力方向
• 4.2.2 井孔崩落法确定主地应力方向
• 4.2.3 应用钻井诱导缝确定主应力方向
• 4.2.4 热应变恢复法测量地应力方向
• 4.2.5 地应力方向总结
• 4.3 地应力大小研究
• 4.3.1 差应变法测量地应力大小
• 4.3.2 现场酸压资料分析最小主应力
• 4.3.3 井筒崩落法计算水平最大主应力
• 4.3.4 地应力大小总结
• 4.4 综合柱状应力剖面
• 4.4.1 原理
• 4.4.2 用地应力实测值标定计算值
• 4.4.3 青西油田综合柱状应力剖面结果
• 5 考虑酸蚀蚓孔滤失的三维酸压设计模型
• 5.1 裂缝三维延伸数学模型
• 5.1.1 模型假设条件
• 5.1.2 压降方程
• 5.1.3 裂缝宽度方程
• 5.1.4 应力强度因子计算
• 5.1.5 裂缝高度方程
• 5.1.6 连续性方程
• 5.1.7 模型的求解方法
• 5.2 酸液在缝中流速场模拟
• 5.2.1 酸液流动数学模型
• 5.2.2 流速场的数值求解
• 5.3 三维酸液流动反应模拟
• 5.3.1 三维酸液流动反应数学模型
• 5.3.2 三维酸液流速场
• 5.3.3 酸岩反应差分方程及求解
• 5.4 酸压增产效果计算
• 5.4.1 理想酸蚀裂缝宽度
• 5.4.2 酸蚀裂缝导流能力
• 5.4.3 考虑酸蚀蚓孔的酸压储层综合渗透率
• 5.5 计算结果
• 5.5.1 蚓孔滤失对酸压措施的影响
• 5.5.2 考虑酸蚀蚓孔滤失时各施工参数对酸压的影响
• 6 酸化（压）工艺技术研究
• 6.1 酸液体系适应性研究
• 6.1.1 储层岩矿分析
• 6.1.2 酸岩溶蚀率研究
• 6.1.3 酸蚀裂缝导流能力研究
• 6.1.4 酸液添加剂性能评价试验
• 6.1.5 酸液配方综合性能评价
• 6.2 适应的酸化工艺技术
• 6.3 配套技术措施
• 6.3.1 施工压力分析
• 6.3.2 施工排量确定
• 6.3.3 工作液量确定
• 6.3.4 泵注方式
• 6.3.5 施工管柱及设备
• 6.3.6 施工质量控制
• 7 典型工艺技术及实例分析
• 7.1 前置盐酸解堵+稠化酸酸压+多组分酸（低氢氟酸浓度土酸）闭合酸化技术
• 7.2 稠化盐酸酸压+油基稠化液暂堵+稠化土酸酸压组合技术
• 7.3 前置盐酸解堵+胶凝酸酸压+闭合酸（乳化酸）酸化技术
• 7.3.1 有效井特点分析
• 7.3.2 无效井特点分析
• 7.4 前置盐酸+乳化酸酸化+常规土酸+液氮助排酸化工艺技术
• 7.5 对裂缝不发育储层的小规模大排量酸压技术
• 7.5.1 技术增产原理
• 7.5.2 典型井例
• 7.6 “盐酸+原油+乳化酸/土酸”小规模深度酸压技术
• 7.6.1 技术原理
• 7.6.2 技术优点
• 7.6.3 典型井例
• 7.7 深度酸化和复合解堵相结合的工艺技术
• 7.7.1 室内实验评价
• 7.7.2 酸液添加剂的性能评价
• 7.7.3 现场应用效果
• 7.7.4 典型井介绍
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录