裂缝性储层（精选3篇）
裂缝性储层 篇1
1 引言
裂缝性储层是有可能藏有巨大的石油天然气, 一般在残酸盐和碎屑岩地质结构中都有裂缝性储层, 但是在这些储层中, 一部分经过长年的积层, 储层已经为泥土或其它岩石填充了, 缺乏储油的空间, 变成了一些闭合储层。有空间的裂缝却占的比例很少, 一旦发现裂缝性储层, 可能其中就蕴藏着丰富的石油和天然气, 但是这种油井开采的安全密度窗口较小, [1]井下的地质构造不确定, 极易破坏储层, 所以裂缝性储层的有效性评价是考察该油井的开采是否有意义。
2 控压钻井技术的基本概念
控压钻井技术在上个世纪50年代已经出现, 在2004年的钻井会议上被提出, 并称为钻井过程中的控制压力钻井的三大体系之一, 经过近几年的快速发展, 控压钻井技术已经逐步形成了以恒定井底压力技术、加压泥浆帽钻井技术、双梯度钻井技术和健康安全环境技术为主的工艺体系, 该项钻井技术综合调节井口套管压力, 水力摩擦及流体密度等, 从而保持井眼压力可以源源不断的压出油来, 该种技术还可以严控地下河流等侵蚀, 降低井下压力过大而导致的井涌等钻井问题, 对安全密度窗口较小的裂缝性储层的开采十分有益。控压钻井技术的概念版本很多, 但总体意思就是精细化管理井下压力, 使其保持在所需的范围之内, 该项技术涉及到过过、近、欠三种非平衡钻进工艺技术。
3 裂缝性储层采用常规钻井技术存在的问题
首先, 容易破坏储层, 各个缝隙的大小不一, 结构各异, 其中填充物的密度不一, 压力结构不均, 地质结构复杂, 钻头进入的过程将遇到不同的问题, 导致井液流失, 容易破坏储层, 导致后期的产油量。其次, 压力管理难度大, 当裂缝角度小时, 井下原油中含有的气体和液体有密度差, 导致出现诸如置换性漏失的储层漏失, 气体不断侵入地层。由凝析油气相态图可知, 当环境压力低于泡点压力时, 气相从液相中分离出来, 而气体具有可压缩性, 井底压力进而下降, 致使越来越多的地层气体涌入环空, 气体带压上升, 这是一个恶性循环的动态过程, 井口表现为井涌, 甚至井喷, 这就要求井口设备具有较高的承压能力;最后, 卡钻的现象。[3]由于压力不稳定, 气液密度不一, 气体向上运动在井口附近形成旋流, 将搅动井口附近的地层泥浆, 一起上行运动, 造成问题现象发生。
裂缝性储层采用常规钻井技术存在上述问题, 但是控压钻井技术通过压力动态管理, 实现钻井高效、安全。
4 相比其他技术, 控压钻井技术优点
控压钻井技术是精细化管理进口部压力, 从而针对不同的工况需要, 准确管理井下的状态是欠、近还是过平衡状态, 该种技术可操作性强, 安全、可靠、效率高。相比其他钻井技术, 控压钻井技术具有以下优点:
首先, 不易破坏储层, 控压钻井技术采用小流量监控, 第一时间发现油液是否有溢出或是泄露等, 当出现了油液的溢出或是泄露时, 自动控制系统将及时反馈相关信息, 迅速调节井口阀门, 精细化地应对井下压力变化, 动态变化工作系数, 具有动态调控性。其次极易管理井下压力, 控压钻井技术动态管控井下工作系数, 通过计算, 将压力控制在出油的动态平衡状态, 实现了井下压力可控, 钻井作业可靠安全;最后, 提高产油效率, 当起钻等作业时, 井口部进行自循环, 利用压力泵补偿循环压力损失, 保持井下压力处在一定范围的状态之中, 降低因为压力变化导致的井下气体上行, 从而减少卡钻的可能;另外, 据研究表明, 控压钻井技术在处理井漏等钻井复杂情况时具有较好的时效性, 大幅提高了水平井段的延伸能力, 钻井液漏失量仅为欠平衡钻井的1.7%。
5 控压钻井技术所需设备
控压钻井技术所需的设备根据钻井型号不同而有差异, 与现实环境有关系, 油层深度、油层压力等, 实施的过程中, 往往采用动态压力控制系统来控制地面的环空压力, 以便保持井底压力的恒定, 该系统由以下几个方面组成:合理精准的水力学计算模型、旋转控制装置、钻井液返出台。调节阀处于安全可靠的考虑使用自动控制的电磁阀, 这样有效的保证作业安全, 还有压力泵的作用就是该系统的心脏, 源源不断地向系统里提供压力源, 为管理井下油压提供条件。简言之, 控压钻井技术借鉴了非平衡油井钻井工艺, 其很多设备也是非平衡钻井工艺中使用的设备, 利用调节阀和压力泵调节管理井下压力, 使之保持一定的压力状态。
6 结语
裂缝层储层广泛地存在于我们这个地球上, 但是这种储层是上亿年前的形成, 经过长期的沉淀, 一些裂缝层已经被填充满, 不具备储油条件, 只有少部分的裂缝层因为特殊的地质构造而蕴藏着大量油气, 这些裂缝储层存在安全窗口小等特点, 控压钻井技术是一种可以准确检测井口压力流, 迅速反馈压力流的状态, 经过计算系统的精细分析判断, 得出是否进行压力补偿, 该种技术最大可能的提高了油井的出油率, 延长了油井的出油周期, 具有很好的经济和社会效益, 这种精细程度正好满足裂缝性储层安全窗口小的特点。
摘要：裂缝性储层是存储石油天然气的天然冰箱, 找到这样的地质结构, 离发现石油就不远了, 但是该种地质结构开采的安全窗口小, 地下结构不明确, 极易破坏储层结构, 相比其他钻井技术, 控压钻井技术利用井口处压力管理, 实现井下压力处在可以出油范围之内, 实现高效安全出油。
关键词：裂缝性储层,控压钻井,控制
参考文献
[1]宋巍, 李永杰, 靳鹏菠, 李皋, 魏纳, 赵向阳, 刘金龙.裂缝性储层控压钻井技术及应用[J].断块油气田, 2013, 03:362-365.
[2]赵文庄.塔中压力敏感性储层控压钻井技术研究[D].西南石油大学, 2010.
裂缝性储层 篇2
1 实验原理
岩石应力敏感性,指岩石所受净应力改变时,孔喉通道变形、裂缝闭合或张开,导致岩石渗流能力变化的现象[6]。油气开采过程中,储层岩石所受应力来自于两种形式,即地层压力改变形成的外压变化和岩石孔隙裂缝中流体流动形成孔隙裂缝内流体压力(流压)即内压变化。储层中油气未开采前,外压和内压保持相对平衡,流体不会流动,随着油气井中流体的采出,内压发生变化,外压和内压间产生压差,形成应力施加于储层岩石上,导致岩石发生形变(图1)。通常,储层孔隙或裂缝受内外应力影响导致形变,对开发的影响直接表现为渗透率改变,因此,将渗透率作为表征岩石对施加应力的敏感性指标。
李传亮[7]提出采用应力敏感指数表示,应力敏感指数定义为渗透率随应力改变的程度,即:
式(1)中,SI为应力敏感指数,无因次量;K0为改变前的渗透率,10-3μm2;K为改变后的渗透率,10-3μm2。
应力敏感指数分为外压敏感指数和内压敏感指数,分别以SIσ和SIp表示,反映外压和内压变化对岩石敏感性产生不同的影响。
岩石应力敏感曲线形态基本呈指数规律变化,可以通过对曲线进行回归得到其指数形式的方程,公式为:
式(2)中,Δσ为外压改变值,MPa;b为岩石的应力敏感常数,MPa-1。
将式(2)代入式(1),可得岩石的外压敏感曲线:
由回归曲线可以得到应力敏感常数b的值,为使实验结果具有可比性,根据式(3)得到不同岩心样品应力改变10 MPa时的应力敏感指数。
岩石的压差敏感曲线与岩石本身的孔隙度φ相关,经变换,得到岩石的内压变化(压差)敏感曲线公式为:
式(4)中,SIp为岩石的内应力敏感指数,无因次量;φ为岩石孔隙度,无因次量;Δp为地层内压力变化值,与前面Δσ等价,MPa。
2 实验步骤
(1)将取回的天然泥岩岩心通过钻、切、磨等工序制作为直径2.5 cm高5.0 cm的岩心样品,并给予编号以示区别;
(2)对岩心样品采用单轴压力机进行人工造缝,用铝箔纸将小裂缝岩心包裹住得到裂缝泥岩岩心样品;
(3)采用FYKS—2型高温覆压孔渗测定仪对压裂过的岩心样品分别进行3 MPa、5 MPa、7 MPa、10MPa、15 MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa等不同围压下孔隙度和渗透率测试,记录数据,并分析得到的应力敏感曲线。
(4)逐渐减小压力,然后根据步骤(3)中的应力点逐渐降低围压,再测定K,并记录数据。
(5)分析试验结果,得到的应力敏感曲线。
3 实验结果
经实验,得到不同裂缝性泥岩岩心样品的外压—渗透率数据,作出人工造缝后泥岩外压敏感曲线,并回归出其指数形式曲线(图2～图3)。
将以指数形式回归出曲线代入式(2),得到表示外压敏感性的回归方程和外压敏感常数b(表1)。
表1可知,实验样品在应力加载阶段和应力卸载阶段的应力敏感常数不同,表明应力加载过程中岩石产生了形变,不能用相同敏感常数来表征岩石的特征。
将不同样品外压加载和卸载阶段的敏感常数代入式(3),得到实验样品的外压敏感指数;将样品孔隙度值和敏感常数代入式(4),得到实验样品的内压变化(压差)敏感指数(表2)。
4 实验结果分析
(1)泥岩外应力敏感曲线均呈指数规律变化;
(2)外压敏感指数远大于内压敏感指数,说明泥岩对外压改变的敏感程度大于对内压改变的敏感程度。分析其原因,是由于外部应力作用于整个基岩骨架,而内应力作用于岩石内部裂缝表面,两者受力范围不同,受到同样应力时,发生形变程度也不一样;
(3)经过应力加载过后,由于泥岩的塑性特性,部分裂缝结构发生形变。当应力卸载时,裂缝一旦闭合很难恢复,渗透率变得很低,对油气产量有很大影响,要合理控制生产压差。
参考文献
[1]蒋海军,鄢捷年,李荣.裂缝性储层应力敏感性实验研究.石油钻探技术,2000;28(6):32—33
[2]王富华,邱正松.火成岩裂缝性储层应力敏感性实验研究.钻井液与完井液,2000;17(6):1—4
[3]戴强,段永刚,焦成.低渗气藏储层应力敏感性实验研究海洋石油,2007;27(2):79—82
[4]李宁,张清秀.裂缝型碳酸盐岩应力敏感性评价室内方法研究.天然气工业,2000;20(3):30—33
[5]景岷雪,袁小玲.碳酸盐岩岩心应力敏感性实验研究.天然气工业,2002;22(增刊):114—117
[6]储层敏感性流动实验评价方法.中华人民共和国石油大然气行业标准,SY/T5358—2002
裂缝性储层 篇3
永乐油田××地区是大庆长垣东部三肇凹陷南部模范屯鼻状构造西翼的一小部分, 开发层位为葡萄花油层, 其砂体沉积主要受北部三角洲沉积体系控制, 砂体分布范围广, 成片性好, 表现为典型的三角洲外前缘相席状砂体的沉积特征。
二、低渗透储层的水淹机理研究
油层水淹后储层的物性发生了变化, 储层含油饱和度、孔隙度、地层水矿化度都发生变化, 反映在不同测井曲线上有不同的特点。
1、水淹层的形成
原始油层的内部, 水是呈束缚水状态粘附在粗糙的孔壁表面上或微小的孔道内。注入水进入油层后沿着驱替前缘推进的方向以活塞式驱油。首先将相互连通的、大小均匀的孔隙中的油驱替出来, 最后导致油层水淹。另外水淹层从地质学角度讲, 就是油气聚集的反过程。
2、低渗透油层水驱油机理
油藏驱油理论认为, 油层注水后, 当驱动压力梯度很小时, 只有大孔道中央部位的原油在流动, 小孔道中的油需要较大的压力梯度才能将其驱动。从理论上讲, 流体在多孔介质内流动时, 均不同程度地存在启动压力梯度。但对于中高渗透性油藏, 由于油层中孔道半径比较大, 原油边界层的影响微弱, 压力梯度值极小。当原油在孔道半径很小, 情况就不同了, 原油边界层的影响显著, 在流动过程中出现启动压力梯度。启动压力梯度与渗透率成反比, 渗透率越低, 启动压力梯度越大
3、低渗透储层的水淹规律研究
1) 高孔渗岩样淡水驱油电阻率和含水饱和度呈“U”字型变化的原因分析
在淡水驱替油的实验中, 随着注入程度的加深, 电阻率和含水饱和度的变化呈现“U”字型变化, 产生这种现象的原因是:
“U”字型左半部分阶段:主要为驱替大孔道中的油、可动水的过程。由于岩样里的部分油被驱替, 岩样的电阻率随注入水的增加而降低, 这时的地层水淡化不明显。
“U”字型底部阶段:注入水主要驱替大孔道中混合液和少量剩余油。注入水开始驱替小孔道中的油, 使其排除岩样、注入水和剩余的部分混合液形成新的混合液留在岩石的孔隙中, 驱替油使电阻率下降, 而混合液不断淡化又会使电阻率上升, 电阻率上升和下降相互抵消, 使电阻率随注入水增加呈缓慢的变化, 这时的混合液矿化度会逐步淡化。
2) 低孔渗岩样的电阻率和含水饱和度变化规律
对于低孔渗岩样:注入水会缓慢的驱替低孔渗孔隙中的油, 岩样的电阻率下降的速度慢, 这时的含水饱和度值大, 驱油效率低, 油层见水慢, 弱-中期水淹期的时间长, 一旦水淹后, 残余油饱和度较小, 整个过程呈现“V”字型变化。
3) 低渗透非均质厚层的水淹规律分析
非均质性较强的厚层, 在水淹初期, 在地层压力的作用下, 受地层非均质性强的影响, 注入水是沿着孔渗条件最好、渗流阻力最小的层段向前推进, 一般注入水难以在纵向上向其它的孔渗条件较差的层段扩散, 导致注入水只能沿着孔渗条件最好的一段井段向前突进, 等注入水将井段内的油完全驱替后, 最终形成过水通道, 使这一个层段形成高淹层, 注入水很难波及到其它低渗透层段, 整个层出现高含水的现象。这也就是为什么在大庆外围低渗透地层在见水后, 容易出现含水率上升过快的原因。
通过分析可以认为, 非均质较强的厚层注水后, 整个层内往往某一层段出现高淹, 而其它层段的水淹程度较轻, 这个现象与高渗透厚层的水淹规律有所差异。在测井曲线上, 储层内的一段电阻率值出现明显的台阶式下降, 而地层的其它部分电阻率值没有明显的变化, 同时也往往出现声波曲线值变大和微电极曲线值降低等水淹特征。
另外对于外围裂缝性油藏, 注入水会沿着裂缝方向窜进严重, 垂直裂缝方向渗流阻力大, 靠近裂缝两侧地区水驱效果最好, 造成几米内地层视电阻率曲线出现台阶式下降。
三、水淹层定性识别方法
本区块因为采用污水回注方式开发, 且注水时间长, 储层的自然电位曲线的水淹特征明显, 在厚层上往往出现较大的自然电位幅度值以及偏移值;由于在长期的注水过程中, 很多地层的地层水的矿化度出现明显的淡化, 以及个别井裂缝发育的原因, 导致电阻率下降的幅度不是很明显, 给判断水淹等级带来了一定的难度。
本区块出现的测井曲线水淹特征如下:
1、自然电位曲线幅度变大
地层中含水量的上升, 导致地层和井眼中的离子交换能力增强, 反映到自然电位曲线上幅度值变大, 主要发生在地层水矿化度降低不明显的地层。
2、自然电位曲线基线偏移
对于厚层, 油层水淹后由于层内水淹程度的不同, 造成地层水矿化度的差异, 出现自然电位基线偏移的现象, 主要发生在水淹中、后期的阶段。
3、电阻率幅值的变化
本区块的电阻率值变化比较复杂。由于不同储层内地层水矿化度差异较大, 造成水淹后的电阻率值变化不同。对于地层水矿化度降低不明显的地层, 油层水淹后2.5米电阻率曲线值降低明显, 而对于地层水矿化度降低明显的地层, 油层水淹后2.5米电阻率曲线值降低不明显。其他电阻率曲线如侧向、感应、微球曲线也出现的同样的现象。
4、声波曲线值变大
由于岩石经过注入水的长期冲刷, 岩石内的泥质和胶结物被冲刷走, 导致孔隙结构发生变化, 孔隙度、渗透率增大, 主要发生在中-高孔隙储层的水淹中、后期阶段。
5、裂缝对测井曲线水淹特征的影响
本区块裂缝比较发育, 在XMACII曲线和电阻率成像曲线上会出现明显的裂缝特征, 裂缝造成地层水淹后, 往往会出现含水量上升很快的现象。在侧向电阻率及其他曲线上的水淹特征不明显。
四、结论
1、在低渗透水驱油渗流机理和岩电实验分析的基础上, 阐述了低渗透储层注水后的水淹规律。
2、永乐油田××地区油层水淹后, 测井曲线具有以下特征:
1) 自然电位相对幅度值增大, 在地层水矿化度下降明显的厚层, 自然电位基线出现偏移;
2) 对于地层水矿化度降低不明显的地层, 油层水淹后电阻率曲线值降低明显, 而对于地层水矿化度降低明显的地层, 油层水淹后电阻率曲线值降低不明显, 应结合多条曲线识别中、高水淹层;
参考文献
[1]耿全喜钟兴水.油田开发测井技术.山东石油大学出版社.1992
[2]水驱油田开发测井96国际学术讨论会论文集.石油工业出版社.1996