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产学研联合攻关,稳准狠突破难题

——记工程技术研究院玛湖1井区亿吨级储量勘探配套压裂技术与应用
作者:景璐 周培尧 高迎春   时间:2019-12-18   来源:克拉玛依日报

工程技术研究院玛湖1井区储层改造团队在技术开发过程中组织研讨。

本版图片由报通讯员 裘新农 摄 工程技术研究院玛湖1井区储层改造团队。

技术背景

在初期勘探、中期评价储层改造的过程中,由于玛湖1井区主力层系,上乌尔禾组、百口泉组主要岩性为砂砾岩,平面上具有储、隔层厚度变化大、非均质性强,纵向上具有甜点体分散、厚度不均、砂泥岩交互发育等特点,严重制约了玛湖1井砂砾岩储层的高效开发。

技术研发

经过多年产学研联合技术攻关,科研团队取得了一系列技术突破和创新:

创新形成了应力精准预测及改造方式决策技术,建立了玛湖1井区应力精准计算模型,应力计算误差从攻关前的15%-20%降低到攻关后的5%以内。

研究形成了玛湖1井区砂砾岩储层压裂参数优化方法。

创新形成了玛湖1井区砂砾岩储层多元复合缝高干预+支撑剂纵向有效铺置技术。

技术应用

2018年至2019年,砂砾岩储层多元复合缝高干预+支撑剂纵向有效铺置技术应用于玛湖1井区上乌尔禾组、百口泉组勘探、评价共计97井次,平均获油率为71.4%,较攻关前(2018年以前)平均获油率提升15.4%,增强了油气勘探开发力度。

作为“跳出断裂带,走向斜坡区”勘探思路的重要成果,“玛湖大发现”获得了国家科技进步奖一等奖,也曾吸引了国内外关注者的目光。而在这沉甸甸荣誉的背后,并非一路坦途。面对通往成功路上接踵而至的难题,玛湖勘探团队中每一个油田单位、每一支科研团队、每一个石油人都付出了不懈的努力。

其中,面对因特殊岩性而产生的一系列工程难题,工程技术研究院的科研团队迎难而上、攻坚克难,先后依托中石油“新疆大庆”重大科技专项、中石油勘探技术攻关项目以及新疆油田公司科研项目,持续不断开展玛湖1井区亿吨级储量勘探配套压裂改造技术攻关,取得了多项技术突破。

岩性制约高效开发

团队面临技术难题

玛湖凹陷斜坡区是准噶尔盆地最富油生烃凹陷,面积约五千平方公里,在2012年至2013年玛北、玛西斜坡区三叠系百口泉组相继获得发现后,初步展现出了玛湖百里大油区的场面。

然而,在玛湖1井初期勘探、中期评价储层改造的过程中,勘探团队遭遇了许多前所未有的难题。

作为玛湖1井区主力层系,上乌尔禾组、百口泉组的主要岩性为砂砾岩,平面上具有储、隔层厚度变化大、非均质性强,纵向上具有甜点体分散、厚度不均、砂泥岩交互发育等特点,严重制约了玛湖1井砂砾岩储层的高效开发。

彼时,一系列技术难题摆在工程技术研究院储层改造团队面前——

一是储层纵向跨度大、砂泥岩交互发育,有精细分层压裂改造技术需求,但缺少分层分压标准;缺少砂砾岩储、隔层应力计算模型,造成应力计算不准确,无法有效判断隔层的有效性;影响裂缝纵向延伸主控因素不清楚,缺少有效隔层厚度标准,无法保证分压的成功率。

二是玛湖1井区储层有效厚度、孔隙度、渗透率、含油饱和度等影响压后产量的地层因素差异大,为了使水力裂缝参数与地层参数匹配,促使试油产量达到最优,需要对裂缝半长、导流能力及铺砂浓度进行优化。

三是针对砂体厚度大,上部为高应力泥岩隔层,顶部油气显示好、下部差,常规压裂易造成裂缝过度向下延伸、支撑剂沉降易形成无效铺置,影响压后产量,需进一步探索精细控制裂缝延伸范围、提高支撑剂铺置效率的技术手段。

千磨万击咬牙坚持

立足困难找寻方法

面对这一系列技术难题,工程技术研究院玛湖1井区储层改造团队选择直面挑战。

由于玛湖1井区地层压力变化大,平面非均质性强,前期勘探地质资料较少,给压裂带来了巨大的挑战和难题。为了保证每口井的压裂效果和施工成功率,技术人员对每口井都会进行地质资料的详细收集,并做好邻井分析,与勘探事业部、西部钻探录井公司、测井公司及勘探开发研究院的技术人员探讨最终确定压裂方案。

很长一段时间里,工程技术研究院从院到所、从所到室、从领导干部到技术专家,每位科研人员都一心扑在技术革新上。大家自愿牺牲周末、节假日的休息时间,只为助力玛湖地区500万吨原油上产战略部署。

期间,为保证玛湖1井区初期勘探、中期评价各井获得试油高产,同时也为了给后期水平井压裂提供丰富的地质、工程资料,技术人员需要进行大量的岩石力学、压裂液、储层伤害等实验。对此,工程技术人员每次都会认真、细心地统计全区每一口取芯井、每一层的岩心数据,并按储层改造需求对各层进行实验。

由于该区砂砾岩胶结差,成岩作用弱,水敏性粘土矿物含量差异大,取芯及实验苦难重重,成倍增加了科研人员的工作量,但为了使实验样本符合实验要求,同时保证实验数据及后期分析数据的准确性,技术人员一筒一筒、一段一段地找合适岩芯,生怕漏掉一个标准样,最终完成有效样品实验近一千余项,给后期储层改造提供了宝贵的数据资料。

一次,玛湖10井在首次现场施工中因加砂阶段施工压力过高而造成压裂失败,这让技术人员一度心情复杂。但很快,大家就走出低迷、重拾信心,继续投入新一轮的研发试验中。最终,在结合软件模拟重新认识地质特征后,得出了高近井地带摩阻和多裂缝是造成此次加砂困难的结论,为后期施工总结了宝贵经验。同时,为应对现场出现的突发施工复杂,科研人员还针对可能出现的状况制定了详细的正选及备选压裂方案。在大家的齐心协力下,玛湖10井顺利完成压裂施工。

技术创新硕果不断

又稳又准突破难关

终于,经过多年产学研联合技术攻关,在储层应力预测、裂缝纵向延伸主控因素、精细分层压裂技术、裂缝形态优化、裂缝纵向控底及支撑剂铺置进行攻关与现场实践,工程技术研究院的科研团队取得了一系列技术突破和创新:

创新形成了应力精准预测及改造方式决策技术。建立了玛湖1井区应力精准计算模型,应力计算误差从攻关前的15%-20%降低到攻关后的5%以内;综合考虑7种不可控因素(地质因素)和3种可控因素(工程因素),采用灰色关联法结合多因素分析法及控制变量法分析各因素对缝高的影响程度,得到了影响裂缝延伸的地质主控因素和工程主控因素,建立了适用于玛湖1井区有效隔层界限图版,解决了储层纵向选择合、分压的技术难题,指导现场压裂50余井次,图版有效率95%以上。

研究形成了玛湖1井区砂砾岩储层压裂参数优化方法。根据玛湖1井区主力层系储层地质特征,结合压裂参数优化设计需求,将玛湖1井区储层分类进行裂缝参数优化设计,最终形成了玛湖1井区最佳的裂缝参数,指导现场压裂施工200余井次。

创新形成了玛湖1井区砂砾岩储层多元复合缝高干预+支撑剂纵向有效铺置技术。针对储层厚度大,顶部油气显示好、下部差,砂体上部隔层遮挡强,人工裂缝易向下延伸的储层,量化控底主控因素建立了控底需求综合判断准则,通过固液耦合技术量化优化排量、液体粘度、段塞粒径及数量,形成多主控因素组合控底+支撑剂纵向有效铺置技术,探索形成了两项技术的压裂技术参数,较攻关前缝高有效降低20%,提高了该类储层有效动用程度。

2018年至2019年,该项技术成功推广应用于玛湖1井区上乌尔禾组、百口泉组勘探、评价共计97井次,平均获油率为71.4%,较攻关前(2018年以前)平均获油率提升15.4%。技术成果还有效推动了玛湖1井区上乌尔禾组、百口泉组油藏前期勘探、中期评价,助力玛湖1井区块2018年新增石油控制储量超1.3亿吨,2019年新增石油探明储量超1亿吨,支撑了玛湖地区500万吨原油上产战略部署,提升了油气勘探开发力度。

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