國(guó)外低滲透油藏開(kāi)發(fā)--水力壓裂技術(shù)
[加入收藏][字號(hào):大 中 小]
[時(shí)間:2009-04-13 振威石油網(wǎng) 關(guān)注度:0]
摘要: 水力壓裂是低滲透油藏開(kāi)發(fā)中最早使用也是目前最常使用的技術(shù)。水力壓裂處理的目的是建立能提供很大表面積的長(zhǎng)而薄的裂縫。裂縫的半長(zhǎng)度可以在100-1000ft這一數(shù)量級(jí),開(kāi)度在十分之一英寸這一數(shù)量級(jí)。成功壓裂處理的真正度量標(biāo)準(zhǔn)是是否增加了產(chǎn)量...
水力壓裂是低滲透油藏開(kāi)發(fā)中最早使用也是目前最常使用的技術(shù)。水力壓裂處理的目的是建立能提供很大表面積的長(zhǎng)而薄的裂縫。裂縫的半長(zhǎng)度可以在100-1000ft這一數(shù)量級(jí),開(kāi)度在十分之一英寸這一數(shù)量級(jí)。成功壓裂處理的真正度量標(biāo)準(zhǔn)是是否增加了產(chǎn)量或注入能力。水力壓裂的首要目的是改善儲(chǔ)層與井眼之間的流體連通。近年來(lái)取得的進(jìn)展包括:粘彈性表面活性劑壓裂液、限流射孔等。
粘彈性表面活性劑壓裂液
實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明,來(lái)自聚合物流體的未破碎殘余物確實(shí)可以堵塞支撐劑填充體的孔隙。從用常規(guī)流體和低瓜爾膠流體處理的井中獲得的返排流體的分析表明,即使在低滲透油藏,返排過(guò)程中也只有35%-45%的聚合物返回。剩余聚合物留在裂縫中并將降低井的產(chǎn)能。
一種理想的壓裂液應(yīng)顯示出以下特性:充填過(guò)程中管中的壓降最;有足夠的支撐劑攜帶能力并應(yīng)在裂縫閉合后鈍化攜帶機(jī)理。這要求流體破膠并返排而不留下任何可降低傳導(dǎo)能力的殘余物。
1997年,在油田中引入了一種革命性的壓裂液。這種新開(kāi)發(fā)的壓裂液系統(tǒng)使用了粘彈性表面活性劑(VES),可替代常規(guī)聚合物/破膠劑方法;
粘彈性表面活性劑壓裂液的主要進(jìn)步是易于準(zhǔn)備、沒(méi)有地層損害和支撐劑充填體仍有很高的傳導(dǎo)性。這種壓裂液通過(guò)在鹽水中混合足夠量的粘彈性表面活性劑來(lái)制備。由于不需要聚合物水化,因此進(jìn)入鹽水中的表面活性劑濃縮物就可以連續(xù)地計(jì)量。不需要交聯(lián)劑、破膠劑或其他化學(xué)添加劑。
這種產(chǎn)品使壓裂作業(yè)變得簡(jiǎn)單而可靠。這不僅是因?yàn)榕c瓜爾膠體系相比需要的化學(xué)劑品種更少,而且還由于它的操作更簡(jiǎn)單。表4-4列出了VES壓裂液與典型瓜爾膠壓裂液體系的比較。
這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是在壓裂作業(yè)中使用粘彈性表面活性劑來(lái)代替聚合物。不同的溫度和不同的強(qiáng)化技術(shù)都有不同類型的壓裂液配方。最常用的配方是使用季銨鹽,配以像氯化鉀、氯化銨或硝酸銨這樣的無(wú)機(jī)鹽。將鹽水變?yōu)橄袼畻钏徕c這樣的有機(jī)鹽將會(huì)改善這種壓裂液的高溫動(dòng)態(tài)。
粘彈性表面活性劑壓裂液的性能得益于它獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。粘彈性表面活性劑的分子很小,約比瓜爾膠分子小5000倍。它由一個(gè)親水基頭部和一個(gè)長(zhǎng)憎水基尾部組成。在鹽水中,它們形成了狹長(zhǎng)的膠束聚集體。 當(dāng)VES壓裂液中的表面活性劑濃度在某一臨界濃度之上時(shí),膠束結(jié)構(gòu)就纏繞在一起并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)是造成低粘度下超常支撐劑攜帶特性的原因。
VES壓裂液一旦與油、氣或稀釋劑接觸,就可以通過(guò)將蠕蟲(chóng)狀膠束分解成小得多的球狀膠束。球狀膠束不會(huì)互相纏繞,因此合成流體具有與水相同的粘度,使得壓裂液隨產(chǎn)出流體回流到地面,而留下高傳導(dǎo)性的支撐劑填充體。
自從引入VES壓裂液以來(lái), 已進(jìn)行了2400多次成功的壓裂處理,這些處理的結(jié)果證明,VES體系在長(zhǎng)期生產(chǎn)方面能比聚合物體系提供更好的機(jī)會(huì),而使用的壓裂液和支撐劑則要少得多。
一種用于淺層低滲透油藏的新的壓裂液體系
新流體體系最初是設(shè)計(jì)用來(lái)替代過(guò)去的表面活性劑水體(有的加入了3%KCl作為粘土穩(wěn)定劑)改善壓裂效果的。油藏實(shí)例1的流體成本未有太大增加。由于地層很老,開(kāi)發(fā)階段又是高含水期,若流體成本大幅度增加就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的失敗。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析過(guò)去的壓裂液和地層特性后,得出存在著兩種影響壓裂效果主要因素的結(jié)論:壓裂液的含砂能力和地層粘土的膨脹。
既然一種流體的含砂能力通常與流體的粘度成正比,那么就必須向流體中添加一些聚合物以增加其粘度。一般而言,高分子量聚合物都具備形成高粘度的能力,也就是說(shuō),與低分子量聚合物相比,較少(如較低的流體費(fèi)用)的高分子聚合物便能形成同等的粘度。然而,Gall等人的研究表明,高分子量(78×10 6)和中等分子量(1×10 6—6×106)聚合物造成了大范圍地層損害。在凝膠液中不溶聚合物碎屑不但不能增加流體粘度,反而會(huì)加大支撐劑充填帶來(lái)的損害。因此,為避免造成這種損害,必須綜合考慮流體的費(fèi)用和流體損害,將聚合物的分子量保持在一個(gè)“合適的范圍”內(nèi)。
在為這種新的流體體系選擇聚合物時(shí),必須注意權(quán)衡好流體成本與防止地層損害兩方面問(wèn)題。為了控制分子量和避免地層內(nèi)殘留不溶固體,提出了一種新的合成聚合物,這是一種不完全電離的線性聚合物。最終產(chǎn)物是一種細(xì)固體和液體的混合物,其中固體是聚合物,液體則是用來(lái)提高細(xì)固體懸浮物能力的介質(zhì)。這種混合物可以不殘留地完全溶解在水中,從而不會(huì)損害有效裂縫。由于它瞬時(shí)溶解,所以在壓裂處理之前可以在井場(chǎng)通過(guò)水泥泵制備這種液體。從而節(jié)省了某些液體制備和輸送的費(fèi)用。除增加流體粘度外,聚合物還具有粘土穩(wěn)定劑的能力,而無(wú)須再添加專用穩(wěn)定劑防止粘土膨脹。既然聚合物是合成的,那就不必?fù)?dān)心細(xì)菌的降解作用。為節(jié)省費(fèi)用,一次壓裂作業(yè)所剩余下的液體還可送至下一口井加以使用。
為不同的井設(shè)計(jì)了兩種液體。液體1是用于相對(duì)較淺和溫度較低的油藏,液體2適合于較深的和溫度較高的油藏,或以較低泵速壓裂。
液體1:增稠劑A+表面活性劑+粘土穩(wěn)定劑
液體2:增稠劑B+表面活性劑+粘土穩(wěn)定劑+延遲解聚劑
增稠劑A的濃度為0.4%—0.5%(重量),增稠劑B的濃度是0.5%—0.6%。延遲解聚劑的濃度0.1%—0.15%。增稠劑B比增稠劑A具有更強(qiáng)的增粘性。表面活性劑和粘土穩(wěn)定劑的類型與濃度要在價(jià)格、地層流體、粘土礦物以及與其它添加劑的兼容性基礎(chǔ)上通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行選擇。
流體性質(zhì)和價(jià)格
已檢測(cè)了三個(gè)油藏實(shí)例的濾失系數(shù)和流體對(duì)地層的損害,見(jiàn)表1。結(jié)果表明:新流體的損害程度大大低于交聯(lián)瓜爾膠所造成的損害。
流體的成本
新流體成本一般約占交聯(lián)瓜爾膠的40%—60%。成本會(huì)隨著增稠劑和添加劑種類與濃度的不同而改變。