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新型支撑剂助力增产提采

新型支撑剂助力增产提采

CARBO公司研发出一种新型易运移、超低密度的陶粒支撑剂技术,利用滑溜水水力压裂提高产量与最终采收率。

来自丨E&P
编译丨TOM

近年来,在水力压裂设计中,滑溜水体系的应用有了显著的增长,而传统的线性凝胶或交联液体系却变得不常用。推动这种变化的主要因素是作业成本、减小对充填层的损害、裂缝复杂性以及对环境的影响。

然而,滑溜水体系由于粘度相对较低,会导致裂缝中有效地悬浮与运移支撑剂的能力下降,这是运用滑溜水体系最显著的缺点。因为存在该难题,这就需要在压裂设计中采用低支撑剂浓度(通常添加0.25磅至2磅支撑剂),也因此需要大量压裂液来运移足够充填的支撑剂。近年来,大部分滑溜水完井设计已将高比例的小尺寸(100目与40/70目)支撑剂纳入到泵计划中,以满足滑溜水体系下的支撑剂充填要求,同时也会影响支撑剂充填的导流性。

提高油藏接触

裂缝导流性与油藏接触面积(即裂缝长度)都取决于支撑剂的运移,同时是显著影响水力压裂作业经济可行性的重要因素。当限定了支撑剂的尺寸时,低粘度流体中适用的支撑剂必须在轻质、易运移特性以及优异的导流性之间取得平衡。CARBO公司遵循以下性能标准,研发出一种新型易运移、超低密度的陶粒支撑剂技术,利用滑溜水水力压裂提高产量与最终采收率:

必须比砂粒轻(更易于支撑剂的运移);

在砂粒适用性最强的闭合压力(4000 psi至8000 psi闭合压力)下,必须比砂粒的导流性更好。

凭借其相对于砂粒的比重较低(超轻陶粒的表观比重为2,而砂粒的表观比重为2.65),CARBOAIR能够成为易运移的陶粒支撑剂。通过最大限度地提高储层接触面积与裂缝导流性,从而提高产量与最终采收率。由于其体积密度(CARBOAIR的体积密度为1.15,而砂粒的体积密度为1.56)之间的差异,该种支撑剂与大气条件下的沙粒相比,相同质量下,体积增加约35%。研发CARBOAIR的目的是用于低至中等闭合压力的油藏环境。上文提及的性能指标是经过仔细斟酌的,如此一来,在相同的闭合压力下,支撑剂的导流性就能超过砂粒的导流性,而在这种闭合压力下,砂粒的应用最为广泛。

因此,该支撑剂可以通过增加裂缝体积(裂缝长度与高度)来增加油藏接触面积,且不会损害裂缝的导流能力,同时还可以利用低粘度的压裂液进行充填。

新型支撑剂助力增产提采

 图1. CARBOAIR技术的导流性显著高于砂粒。(来源:CARBO)

更高的产量与采收率

在几乎所有的储层中,支撑剂产生更高的裂缝接触与导流性,都会提高产量与采收率。由于油藏接触面积增大,这就能够利用更有效的完井设计,减少压裂段或采用规模更小的压裂设计,却还可以获得相同或更高的产量,且不会增加预算。所有的投资都能够很快得到回报,并且会降低开发成本与桶油成本。迄今为止,该支撑剂已经运用于三个主要区块(Permian,德克萨斯东北部与南部)。在国际上,该支撑剂已被应用于特立尼达的裸眼砾石充填作业中,这也证明了它能够成功应用于现场作业中。

当先注入支撑剂时,该支撑剂可以提供更长的支撑裂缝半长,这能够增加裂缝的供油面积。当尾随注入支撑剂时,与常规砂粒、树脂涂覆砂或陶粒支撑剂相比,该支撑剂能够覆盖更多的产油层并提高产量。

在进行滑溜水压裂作业时,采用该支撑剂替换标准支撑剂,能够提高支撑裂缝的有效长度,达到产层全覆盖,从而增加产量并提高采收率。

由于密度显著降低,相同体积下,轻质陶瓷支撑剂的质量比砂粒支撑剂的质量降低了30%,从而减少了压裂作业所需压裂液与化学药剂的用量。CARBOAIR支撑剂还能够覆盖更多的采油区域,从而提高产量。

案例分析

Permian盆地Bone Spring第二层位试验井是一口水平初探井,该井是根据Bone Spring区块直井的测井资料,从该层位的邻井侧钻出的水平段。在A井方圆15.5平方公里(6平方英里)的范围内没有别的水平探井。该水平段位于Bone Spring第二层位,该层位厚度为30.4米(100ft),夹在两套厚灰岩之间,且孔隙度很小。然而电测、井壁取芯以及泥浆测井资料都显示该地层含有油气,作业者就面临一个难题,如何有效压裂该薄地层并达到经济回报率。这种情形就需要在设计时考虑增加支撑裂缝长度,以优化采收率。

已经在Bone Spring第二层位另一口水平井中进行了试验,滑溜水中大量非常规的100目与40/70目的砂粒(超过2000磅/英尺)被泵入到地下,该试验层位更厚,并有出色的结果。A井的主要目标是用40/70目的CARBOAIR支撑剂代替40/70目的砂粒,通过利用CARBOAIR支撑剂的轻质特性与裂缝的复杂性,结合滑溜水使支撑剂能够运移的更远,从而提高油藏接触面积与油气采收率。

由于CARBOAIR与砂粒之间的密度差异(如图2),当泵入40/70目的CARBOAIR支撑剂与100目的砂粒时,作业主要需要考虑的是确保准确算出砂粒的用量。校准的两个内联密度计被用于测量相应的砂粒,而砂箱内有每段作业所需砂粒的用量,以此提高计量的精度。

新型支撑剂助力增产提采

图2. 相同质量的CARBOAIR(左图)与砂粒(右图),显示出两种支撑剂之间的密度差异。(来源:CARBO)

40/70目的CARBOAIR支撑剂已成功运用于Bone Spring第二层位的薄地层。基于作业井中收集到的完井与储层信息进行作业前建模,结果表明,支撑裂缝长度与支撑裂缝高度分别增加了16%与40%,油藏接触面积增加了19%以上。从井动态来看,A井的平均月产量保持稳定,并且从较薄油层中获得了良好的长期衰减曲线。这种表现应该归功于易运移支撑剂的运用,因为其改进了支撑裂缝的形状。

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