重复压裂使裂缝转向提高巴尼特致密页岩气井采气量详解.doc

重复压裂使裂缝转向提高巴尼特致密页岩气井采气量 本文在2000年10月1-4日德克萨斯州达拉斯举行的2000年SPE技术年会展览上发表。 摘要 重复压裂可以用来提高老旧压裂井的产量。这种技术的一种不同的应用是重复压裂有着大的原始裂缝的井。在本文中，我们提供的增产依据来源于重复压裂两个有深层穿入原始裂缝的致密气井。地面测斜仪结果显示重复压裂的方向倾斜的角度对应原始裂缝的方位。 前言 重复压裂裂缝转向先前已被假定在软、浅地层中直接观察。我们提出了两种重复压裂方案来测试在致密气层中正交重复压裂裂缝转向的结果。从前基于致密气藏理论上考虑的工作表明，在某些条件下重复压裂造缝方向可以与初始水力压裂裂缝呈90°角。在这种情况下，重复压裂裂缝能穿入储层未开发段，显著增加了产量和储量。用于油田测试的的试验井是那些仍在生产的井，这表明这样的井有一个深层穿透并有高传导性的原始裂缝。需要指出的是，这种井通常不会被考虑用于重复压裂。 现场试验是在位于沃思堡北的巴内特页岩气田进行的。一排地面测斜仪用于监测重复压裂方案。结果表明，A井重复压裂获得有效的重新定向，B井获得倾斜的重新定向。生产数据显示，两口井重发压裂后产量显著增长。该地区其他非本次研究范围的井，重复压裂后也有类似的产量增加的现象。在本文中，我们简述了试验井的选择过程，生产预测的结果，并提供了重复压裂的设计和处理的细节和讨论。 重复压裂裂缝转向的概念 图1是重复压裂裂缝转向概念的示意图。改图显示了穿过一口垂直井的水平剖面图，包括一条东西向的原始裂缝。原始裂缝填充后，生产会引起井筒和原始裂缝附近的一个扩张的椭圆区域中孔隙压力的重新分布。孔隙压力减少改变了储层的应力分布。数值模拟显示，总水平应力平行于原始裂缝的分量比垂直分量沿着提出的重复压裂方向，随时间减小的更快。 如果诱发应力的改变大到足以克服初始水平偏应力的影响，那么在井筒和原始裂缝附近的一个椭圆区域内（见图1），水平应力最小值的方向会变为最大值。在这些条件下，重复压裂裂缝将会沿与原始裂缝方位呈90度的方向延伸，直到达到椭圆应力反转区域的边界。沿着被提出的重复压裂裂缝延伸方向的椭圆边界，定义为各向同性的点，这些点具有相同的水平应力。我们可以预计，重复压裂裂缝开始在某个距离Lxf’’超过各向同性点（在距离Lxf’处）使之适应，如图1所示。各向同性点一般将小于原始裂缝延伸距离的一半。然而，断裂韧性延长了重复压裂裂缝的正交延伸，使之超出该点。 到各向同性点的距离取决于初始水平应力差的大小、原始裂缝延伸长度、生产速度、储层渗透率和产油层与边界地带的弹性模量之差。选择试验井的时候应该考虑这些参数。 油田试验井的选择和评价 起初我们没有考虑含有天然裂缝的岩层，因为我们不知道他们会给重复压裂带来怎样的影响。不过，米切尔能源公司已成功地在巴尼特页岩气田里的天然裂缝重复压裂了许多井。 C井是这些井之一，对其生产曲线的分析进一步确定了成功的原因。重复压裂裂缝是原来方案的两倍多长，使用的交联液约500,000加仑，超过1MM磅的支撑剂。 图2a显示C井重复压裂前后的生产历史曲线。 图2b中的双对数曲线显示了层流特征曲线，代表一条拥有有限裂缝导流能力的的深层延伸的原始裂缝，这是选择一口成功的重复压裂裂缝转向试验井的要求之一。这口井的处理参数，以及本文所讨论的其他方面，总结在表1中。 运行产量历史拟合用以确定所需的可能的重复压裂方向和数值，以在这口井实现递增的生产利益。当水平方向渗透率各向异性kx/ky = 12时，会得到最佳拟合。这个各向异性的数值能在自然断裂的地层中预测。图3表示累计产气量与实测数据的拟合。模拟了三种情况下将来的生产状况。第一种情况显示了模拟拟合和没有重复压裂的设计。第二种情况，同一平面重复压裂裂缝是原始压裂裂缝的两倍，因为原始裂缝与观察的数据无法拟合。最后一种情况，重复压裂裂缝略小于原始压裂裂缝，但与原始裂缝方向呈90度延伸。这些解决方案不是唯一的，但对我们来说，他们提供了令人信服的重复压裂的证据。 钻井监督选择了重复压裂井A。A井的生产状态与已制定的重复压裂方案相匹配，见图8。A井重复压裂后，钻井监督决定对井B也进行重复压裂。然而，重复压裂之前没有B井的详细生产数据评价。B进行了重复压裂，并且用与A井所用相同的的一排测斜仪测量了方位角。 该油田的原始裂缝方位是N40oE。这已通过多种方法得到证实，包括测斜仪和脉动数据。一项关于东边约三英里的井D的研究显示，次生裂缝在N60oE ± 15°。这个研究也表明，天然裂缝定向在N65oW。其他在巴尼特页岩气田未发表的井壁稳定成像数据显示了一口井天然裂缝不同的方位角，其他的没有。然而，天然裂缝在巴尼特页岩气田似乎有优势。 对井A的重复压裂 米切尔目前的压裂施工过程中，包括流沙裂缝，使用低浓度和大量的支撑剂，