压裂设计软件FracproPT在延长气田的应用新日
【硅谷网10月30日讯】据《硅谷》杂志2012年第16期刊文称,天然气勘探开发部2009年引进了压裂设计软件,该软件在以后的压裂设计中得到了应用,通过对压裂施工参数的分析调整,进而模拟裂缝形态,预测增产效果,进行压裂效果分析,提高压裂设计的效率,做出的压裂施工设计更加接近实际情况,提高了压裂施工的科学性。
1S2气藏储层特征
1.1S2气藏地质特征
S2气藏埋深2200~3100米,砂体厚度一般4~15m,最厚达29m,一般由2~4个小层组成,单层砂体厚4m左右,区域上呈条带状分布,主河道相对稳定。储层渗透率0.01%~3.1×10-3μm2,其平均值为0.28×10-3μm2;孔隙度1.03%~10.3%,平均为5.95%;含气饱和度8.7~98.7%,平均为58.1%。气层比较致密,原始地压梯度0.11~0.33MPa/100m,平均0.14MPa/100m;地温梯度2.24~3.61℃/100m,平均2.89℃/100m。
1.2岩石力学及地应力特征
采用压裂改造技术是低渗气藏投产及提高开发效果的主要手段。而岩石力学及地应力直接控制着压裂裂缝的形成,人工裂缝的形态及产状特征决定于岩石力学及地应力的大小和方向。因此,岩石力学及地应力特征的研究为气田优化压裂设计提供了基础参数,故开展地应力研究是非常必要的。
1.2.1岩石力学参数研究
杨氏模量、泊松比等岩石力学参数是压裂设计必不可少的输入参数。利用三轴岩石力学参数测试仪,模拟就地条件,利用延长气田岩心进行测试,认识储层石力学特性。砂岩平均密度为2.521g/cm3;平均抗张强度4.01MPa,泥岩的平均抗张强度为7.37MPa;平均单轴抗压强度79.44MPa;弹性模量为1.107-1.418(×104MPa),平均弹性模量为1.262(×104MPa);泊松比为0.124-0.135,平均泊松比为0.130;通过试验结果可看出:泥岩的抗拉强度大于砂岩,砂岩岩石强度较高。随着围压的增加,弹性模量与泊松比也有增加的趋势。
1.2.2S2气层地应力特征研究
1)地应力方向
选取Y120井S2气层岩心采用了粘滞剩磁、波速各向异性、热应变恢复等测试与分析方法综合确定了的地应力方向,延120井平均水平最大主应力方向为北东67度到北东76度之间。
2)地应力大小
利用差应变法对地层主应力大小进行了测定,如下:
表1Y120井差应变法测试主地应力值结果表
取样深度(m)岩样编号层位应力梯度(MPa/m)主应力值(MPa)
垂向水平最大水平最小垂向水平最大水平最小
2298.14
Q50.02610.02260.0178605241
2678.8
S20.02610.02350.0183706349
2558.0
H70.02620.02270.0180675846
平均0.02610.02290.0180
根据上述对岩石力学参数及地应力特征研究,结合一般裂缝沿垂直于最小主应力的方向延伸可知。对Y120井S2气藏,地应力三分量间关系为σv>σHmax>σHmin(其中:σv为垂向主应力,σHmax为水平最大主应力,σHmin为水平最小主应力);因此,水力压裂形成的裂缝以垂直张性缝为主。
1.3敏感性特征
对本气田Y106井S2层敏感性特征进行了实验,得出S2层的敏感性主要为盐敏和酸敏,同时有一定程度的速敏性。因此,优选压裂液体系时应避免对储层造成伤害。
1.4设计原则
①由于储层属低渗、特低渗,因此压裂增产主要依靠造长缝;②S2层的敏感性主要为盐敏和酸敏,故要求压裂液与地层的配伍性好;③气藏破裂压力及施工压力较高,尤其是西部深井,因此要优选压裂施工工具、井口及油管类型。
2压裂软件模拟
2.1模拟假设
对延长气田S2气藏,三维压裂设计软件(FracproPT)的模拟假设为:1)裂缝为平面垂直缝;2)岩石为各向异性且地层为线弹性层状地层;3)流体为非牛顿流体。
2.2输入参数
利用软件进行压裂设计,输入井身结构、射孔井段及上下地层参数、压裂液参数、支撑剂参数等数据。根据地层闭合应力支撑剂采用中密度陶粒(20-40目)。压裂液采用适合中深地层的优质胍胶压裂液体系。在S211井,S262井,Y162井等井中用FracproPT软件进行了压裂优化设计。此3口井上下遮挡层良好,具体各井部分基本参数见表2。
表2压裂层段基本数据表
井号S211S2S226S2Y162S2
压裂井段,m2557.5-2586.62528.9-2534.42724-2736
孔隙度,%7.214.088.3
渗透率,10-3μm20.9411.170.4
电阻率,Ωm227.842.97155.7
声波时差,μs/m208256.9213.5
补偿密度,g/cm32.542.612.53
气层温度,℃868588
杨氏模量,104MPa1.4181.1071.260
泊松比0.1350.1240.130
气层压力,MPa21.2617.8720.64
2.3设计参数优化及结果
根据该气藏参数和水力裂缝可能产生的方位,利用FracproPT软件,分别调整泵注程序的加砂量、前置液量、携砂液量、砂比、排量进行压裂模拟,优选延长气田S2气藏水力压裂施工参数。对上述三口井设计了实现最佳裂缝半长所需要的施工规模和裂缝几何尺寸,见下表。
表3裂缝形态模拟结果
井号S211S2S226S2Y162S2
前置液体积,m32205196
支撑剂体积,m31502550
平均砂比,%25.32123.2
排量,m3/min5.42.63.2
支撑缝半长,m584132253
支撑缝高,m523136
平均裂缝宽度,cm1.131.251.16
3应用情况
对压裂优化后的三口井,进行了施工改造。并根据施工实际情况调整了S211井主压裂泵注程序,按调整后的压裂施工泵注程序施工,加砂150m3,施工压力平稳,取得成功,其余井均按照优化的设计一次性压裂成功。
4压后效果
自2006年延长气田开始压裂施工至2008年Y127井S2层取得突破以来,已压裂施工90井次。在压裂开发初期,平均单井无阻流量仅为3.37×104m3/d,采用压裂软件及其他措施优化后,平均单井无阻流量由以前的3.37×104m3/d提高到7.72×104m3/d,取得了较好的经济和技术效益。从上述优化设计的三口井试气情况看(表4),压裂改造效果较好。
表4三口井压裂后产气情况
井层井口产量,104m3/d压后无阻流量,104m3/d
S211S218.4662116.4970
S226S20.79001.1033
Y162S29.389034.8523
5结论
1)岩石的力学性质决定裂缝的产状和几何形态,压裂裂缝形态等。2)设计前弄清岩石力学参数、地应力特征,是优化设计的关键。3)在依据储层地质特征基础上优化压裂工艺,并做好其它工作,如好的压裂液体系、满足地层闭合应力的支撑剂、优化泵注程序、施工规模等,这些是优化压裂设计,提高气井压裂效果、压后产量的必要手段。
(责任编辑:硅谷网·)
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