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重复压裂给予非常规油气资源新生命

重复压裂给予非常规油气资源新生命

油价暴跌,石油行业进入寒冬,对于非常规油气资源来说,逐渐涌现出一个更好的开采技术,那便是重复压裂。重复压裂能够增加原油产量和井底流压,最终提高采收率,并且具有良好的投资回报率。基于此,这一技术正越来越受到油气开发商的重视。石油圈原创www.oilsns.com

过去十年,席卷北美的非常规能源热证明:融合多领域知识和认识的颠覆性技术改变了油气开采的固有模式。不断发展的水平井钻完井技术和精密的井下测井设备使页岩油气逐步实现商业化开采。如今,通过实施大规模多级压裂技术,钻得超过了7万口开采非常规油气的水平井。

然而多年以来,生产商们一直清楚储层非均质性和低渗透性油气储层的开发极具挑战,这也限制了非常规油气资源的开发潜力。尽管我们的技术进步神速,但生产测井分析表明,传统的完井设计,包括将射孔孔眼均匀分布在水平段上的设计,可能并不是非常规油气的最佳生产方式。生产测井表明约有40%的水平段射孔孔眼对油气产能没有作用。

非常规油气井也表现出了初始产量快速衰减的情况,某些井第一年的产量衰减幅度高达60%~80%。如果初始产量设计不合理或者未进行节流,后续产量的剧烈衰减将会对裂缝导流能力带来长期性伤害。

由于石油行业面临新的挑战:低油价和钻井数量减少,非常规油气资源开发进入到一个新的阶段,这些都见证了一个新机遇的到来,那就是重复压裂技术。油气生产商在2008~2009年对巴内特页岩进行了重复压裂并取得效益,加上新的转向技术的发展,油气生产商再次考虑进行重复压裂技术作为经济开发方案,而不是钻新井。

油气生产商都在努力的研究非常规油气井的生产机理、动态和流体流动,和早期情况相比,他们确实对地下情况理解得更加深入,随着钻井数量以及收集到的资料的增多,人们逐渐把这些井的资料整合在一起。同时,我们可以利用裂缝模型技术,能够优选出最好的压裂设计方案及技术,并且能将人工裂缝转向先前未被压裂的储层岩石。

这种深化的油藏认识和可行的技术促使生产商重新审视重复压裂技术,并将其看作是经济可行并能够替代钻新井的方案。通过让现有的废弃油井重新生产,生产商能够提高油田的采收率并增加资金收入。

这种独特的重复压裂联作技术对于保护废弃井也能够起到一定作用,可以防止当钻邻井时压裂对其产生的不利影响。由于废弃井受到加密井压裂的干扰,油公司的生产史上也曾遇到过“母井”产量下降的情况。在压裂加密井之前,通过重复压裂废弃井,生产商成功地避开了不利影响,使得加密井和废弃井的产量同时得到提高。

2014年斯伦贝谢组建了一个小组,该小组由来自水力压裂和油藏地层学的经验丰富的地质专家组成,该小组与油气资源非常丰富的Eagle Ford页岩上知名公司进行合作。团队成员提供必要的数据用于确定可进行重复压裂的井(这些井的井龄大多为1~4年)。石油圈原创www.oilsns.com

团队成员在这项独特的研究中齐心协力,建立了一个非常关键的数据库,并和公司分享了其研究成果。这能够在油井选择和重复压裂设计方面进行快速的认识和更好地实践。

该项目最重要的目标是以小于初始产量成本40%的费用获得大于60%的初始产量。为了实现上述目标,重复压裂的人工裂缝必须避开现有的裂缝网络并转向新的未被压裂的储层岩石,同时还要防止重复压裂干扰到邻井。对这些井进行优化重复压裂的初期结果表明通过提高油气采收率可以及时的提高现有井的资金收入。

工程压裂设计软件可以实现这些结果,该软件集成了油藏地质、地球物理、岩石物理、地质力学和油藏微震数据并建立模型,使生产商能够拟合历史初始产量,以此设计出不同的重复压裂方案并选出最优设计。

压裂服务的进步使得长水平段水平井完井进行重复压裂更加经济可行,并成为重复压裂策略的关键组成部分。在地面通过泵进行的重复压裂过程中,新技术能够实现对现有裂缝进行暂堵,并使压裂液和支撑剂转向新的未被压裂的储层岩石,见图1。重复压裂转向技术的应用使油气井的产量回到了初始产量的60%以上,见图2。
重复压裂给予非常规油气资源新生命

图1:重复压裂阶段。按照次序泵入混合物,促进流体和支撑剂进入岩石,使其承受更高压力具备更高生产潜力。通过增加施工压力并与其他措施相结合来判断裂缝是否产生了转向。

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图2:井按时间顺序排列。产量按重复压裂30天前和重复压裂30天后的平均产量进行计算。回产率按重复压裂30天后平均产量占初始产量最高月份的百分比进行计算。

该团队里的5个生产商对Eagle Ford的15口井进行了重复压裂,在Eagle Ford有400多口井具有极高的重复压裂潜力,另外的800口井被则被认为有较高的潜力。石油圈原创www.oilsns.com

Eagle Ford最近的重复压裂项目使得原油产量增长了7倍,从80桶/每天到550桶/天,恢复到了初始产量的76%。井口流压从120psi增加到5800psi,表明了重复压裂设计在开发新的未生产的资源方面是有效的。压裂后的产量递减规律与初期产量递减相近甚至某些井还要好于初始产量。

我们使用油藏模拟技术模拟重复压裂的长期效果,结果表明,对一口合适的井进行适当的重复压裂所增加的产量至少能够达到该井重复压裂前总产量的20%。上述增产案例说明对于给定的一口井,所估算的最终采收率是可以增加的,并且最终能够提高北美非常规油气资源整个生命周期的价值。经济模型表明,假设我们能够准确进行选井并对其进行适当的重复压裂设计和施工,则投资回报率会超过30%。

尽管传统的油气工业看起来领先非常规油气资源开发十年以上,但是重复压裂在提高油气采收率和提升油田经济方面表现出了极大的潜力。新技术的应用使开发商对地下情况的认识更加深入,也为老油井和油井资产的复兴铺平道路,使得生产商可从现有井中增加产量,增加非常规油藏的总体价值。

油气行业始终会向前发展,对油井进行重复压裂的新技术势必会为油气行业开辟一个新局面,同时也构建了一种可以改变非常规油气领域经济风险分担机制的新型商业模式。石油行业需要马不停蹄的研发新技术,保证增产措施的全面应用,显著增加油气井的产量并降低每桶油的成本。石油圈原创www.oilsns.com

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