巴肯页岩油藏压裂增产作业的最佳实例(2012年第12期).doc

巴肯页岩油藏压裂增产作业的最佳实例 Barry T.Hlidek，Brad Rieb 摘要：本文一项为期三年加拿大萨斯喀彻温巴肯页岩超过460研究总结。变量包括：支撑剂类型砂压裂液配方规模井筒方位角裂缝密度。效果基于四个月累计产量比较，包括：油水和总液。 巴肯是1500米低渗透油和水。研究区占地约390000公顷威利斯顿盆地北部地区。这一区域经济生产需要支撑。研究中水平，通常裸眼。大多数。一个重要挑战压裂设计存在一个覆水层，Lodgepole。Lodgepole水层被认为因产。 本文还将设计和因素，包括量泵和流体化学。研究中主要。是重要的考虑。与理论需要一个大的冲突。然而，研究表明，支撑剂浓度和由此产生的裂缝导流能力影响生产。也了长度和距。 本研究结果将作为最佳，可以用来改进完技术最大限度地提高油气产。 Viewfield巴肯区不同于盆地中心的巴肯页岩（位于美国北达科他州），因为它埋深较浅，温度较低且易于产水。研究区的中巴肯深度约1500米，压裂梯度为15.4 kPa/m。地层静温约为65℃。图1显示了威利斯顿盆地的位置以及盆地内的Viewfield区域。 巴肯地层非正式地分成三个性质不同的层，俗称下巴肯黑页岩层、中巴肯砂岩层和上巴肯黑页岩层。有生产效能的中巴肯层是一种非常细的粒状、泥质、白云质砂岩和粉砂岩。平均总厚度为5-30m。上下巴肯页岩为片状、非钙质，且富含有机物，颜色从暗灰色至棕黑色至黑色。上巴肯页岩比较薄。巴肯层位于上泥盆系Three Forks层上方（Torquay/Big Valley）和下密西西比系Lodgepole层下方。基质渗透率范围为0.01-0.5mD；含水饱和度平均值为50%，孔隙度范围为5%-12%。 20世纪50年代在北达科他州巴肯地层开始采油。直到20世纪50年代初在直井中开始支撑剂压裂增产，1990年之前胶凝原油是压裂液的首选。加拿大早期作业利用10-15吨的20/40或10/20砂，支撑剂浓度为1000kg/m3。作业泵速范围为1-3m3/min。出于水基系统的安全和经济方面的考虑，用原油做为基液被停止。20世纪90年代和 图1 地理位置 21世纪初主要的压裂液选择是淡水交联瓜胶或瓜胶衍生聚合物。典型压裂作业包括6吨20/40的砂，浓度为1000kg/m3。作业速度被限制为1m3/min或更低，以阻止从Lodgepole层产水。 图2 巴肯生产单元地层柱状图 巴肯第一口水平井由Meridian Oil Inc在1953年完成。水平井钻井在加拿大开始于本世纪初。大多数巴肯水平井钻于2005年后。一些早期的水平井完井是裸眼压裂，无任何封隔技术。作业规模大到120吨20/40的砂，速率为15-17m3/min。在作者看来，这些井都不能沿水平段有效地增产。一些明显的过量产水与裂缝高度增长有关。 2 研究范围 图3 直井测井曲线显示了Lodgepole、Bakken和Torquay层。 优化标准：本研究的目的是井成功的增产，是指井获得最高产油量及最低含水量。所有产量都归一化到零点，产量的单位为“累积产液量，m3/h”，本文后面将之称为“产量”。图中将使用术语“累积产液量，m3/h”。生产周期为四个月，数据来源于公开的生产记录。生产周期小于四个月或处于必威体育官网网址状态下的井不包括在内。本研究的井都是单水平井；不包括多分支井。所有井的压裂增产都使用20/40砂。用于低浓度（30-50kg/m3）冲刷或多段压裂修复的砂不包含在支撑剂总数中。井范围限于42个城镇的特定区域，以减少地质不确定性。分析包括463口井，总计约3900次压裂作业。水平段长度范围为400-1350m。早期水平井作业不使用机械封隔的被排除。增产方案的经济分析不在本文讨论范围内。 图4 所有井的产油量和产水量关系图 图5 研究井的地理位置 图4是一个生产曲线，显示水与油的关系（如上面定义）。成功的井位于图中的右下象限。本研究的主要目的是确定作业参数和完井参数对井产量的影响。作者提醒，其他变量的参与以及油藏组成没有考虑。其他作者也指出，由于在巴肯水平井中缺乏优质储层表征，因此难以获得特定油藏的井数据。图5是一个地理描述，显示了研究生产井的位置。 3 处理流体化学性质 本研究中大多数的作业使用两种压裂液。这两个系统都是交联聚合物压裂液。经验表明，交联系统需要支撑剂在水平段井筒中输送。第一个系统是一种低pH值的锆交联凝胶，另一个是高pH值的硼酸盐交联凝胶。研究中约68%的井使用锆基系统，其余使用硼酸盐系统。图6比较了两种压裂液配方的油水产量。 数据表明，两种压裂液都取得了较好的生产结果。就统计学上而言，两个系统油和水的平均产量几乎一样。硼酸盐系统在平均产水量一致的情况下产油量比锆基系统 图6 不同压裂液的累积产量对比 约高8%。鉴于数据