趙 兵李春月房好青徐家年向祖平劉先山

(1.中國石油化工股份有限公司西北油田分公司 工程技術(shù)研究院,烏魯木齊 830011;

2.重慶科技學(xué)院,重慶 401331)

0 引言

酸壓技術(shù)是碳酸鹽巖油藏增長的重要手段,目前國內(nèi)外學(xué)者在碳酸鹽巖儲層酸壓機(jī)理、酸壓工藝、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)等方面進(jìn)行了研究,在酸壓工藝優(yōu)化、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力影響因素等方面取得了許多認(rèn)識和成果[1-8]。近年來,也有不少學(xué)者在重復(fù)酸壓理論與技術(shù)、重復(fù)酸壓可行性研究、重復(fù)酸壓效果評價等方面進(jìn)行了相關(guān)研究,在對重復(fù)壓裂裂縫延伸方式及判斷方法、重復(fù)酸壓井效果綜合評價基礎(chǔ)上,建立重復(fù)酸壓井選井、選層原則[9-15];通過優(yōu)選酸液配方、注入量、注入工藝、使用轉(zhuǎn)向劑等提高重復(fù)酸壓效果[16-17]。順北5斷裂帶5-2井酸化后效果不理想,在順北斷溶體油藏重復(fù)酸壓時機(jī)選擇方面仍然有諸多問題:地層壓力下降對最終產(chǎn)能有何影響;地層壓力下降到何時開展酸壓最為有利;酸壓裂縫導(dǎo)流能力、滲透率隨生產(chǎn)過程變化情況有待研究;酸壓最佳增產(chǎn)時機(jī)尚不明確。前人未開展天然裂縫、人工裂縫隨地層壓力變化后對酸壓井產(chǎn)能影響規(guī)律模擬,未開展重復(fù)酸壓時機(jī)優(yōu)化研究。該研究擬在順北5-2井區(qū)典型單井?dāng)?shù)值模擬模型基礎(chǔ)上,結(jié)合天然裂縫、酸壓裂縫滲透率隨地層壓力衰減變化規(guī)律,研究順北斷溶體油藏重復(fù)酸壓最佳酸壓時機(jī)。

1 順北5-2井區(qū)概況

順北區(qū)塊位于順托果勒低隆的北部,處于阿瓦提、滿加爾坳陷與沙雅隆起的結(jié)合部,構(gòu)造位置有利,油源充足,是油氣長期運(yùn)移聚集的有利區(qū)[18]。順北斷溶體油藏主要分1,3,5,7號主斷裂帶和次級斷裂帶,儲層儲集空間類型劃分為裂縫、孔隙和溶洞3大類。截止目前順北完鉆井22口,建產(chǎn)20口,日產(chǎn)油1 154.6t,日產(chǎn)氣42.84萬m3,累產(chǎn)油41.11萬t,累產(chǎn)氣1.69億m3,潛力可觀。順北5-2井區(qū)面積約67.29 km2,總井?dāng)?shù)9口,主要目的層為中-下奧陶統(tǒng)的一間房和鷹山組。前期地震、測井、試井等研究表明工區(qū)洞穴巖相有效孔隙度為16%～35%,平均20.8%;洞穴巖相滲透率為192～1 122 mD,均值350 mD;孔洞巖相孔隙度為2.0%～4.1%,均值為2.76%;滲透率為2～15 mD,均值6.4 mD;裂縫相孔隙度均值為0.2%,裂縫滲透率均值Ki為182 mD、Kj為969 mD、Kv為969 mD。

2 天然裂縫與酸壓裂縫應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)

順北斷溶體油藏儲層天然裂縫(儲層巖石原始存在的微裂縫)滲透率低、連通性差,油井自然產(chǎn)能低,酸壓是此類油藏油井增產(chǎn)的重要手段。油井酸壓改造后形成的人工裂縫(酸壓產(chǎn)生的裂縫)是儲層主要的滲流通道,當(dāng)?shù)貙訅毫λp時,裂縫系統(tǒng)受應(yīng)力敏感性影響,滲透率下降,油井產(chǎn)能下降[19-20]。

2.1 天然裂縫滲透率應(yīng)力敏感性測試

將儲層巖心制備成Ф25 mm×50 mm 巖心,在巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上加壓,模擬天然裂縫,通過變圍壓方式測試天然裂縫應(yīng)力敏感性[21-22]。引入滲透率變化系數(shù)(測試圍壓下滲透率與原始滲透率比值),可將實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果轉(zhuǎn)換成不同地層壓力下的滲透率變化關(guān)系曲線,如圖1所示?？梢钥闯?隨著生產(chǎn)進(jìn)行,地層壓力從85.6 MPa下降到73 MPa,有效應(yīng)力急劇增加,裂縫快速閉合,導(dǎo)致其滲透率快速下降90.89%;地層壓力下降到73 MPa之后,天然裂縫滲透率下降速度減緩。

圖1 順北斷溶體油藏天然裂縫滲透率應(yīng)力敏感曲線Fig.1 Stress sensitivity curve of natural fracture per meability in Shunbei fault solution reservoir

2.2 人工裂縫滲透率應(yīng)力敏感性測試

利用制備的API導(dǎo)流能力測試標(biāo)準(zhǔn)巖板,通過改變閉合壓力方式測試人工裂縫導(dǎo)流能力及滲透率隨閉合壓力變化規(guī)律。引入滲透率變化系數(shù)(測試閉合壓力下滲透率與原始滲透率比值),可將實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果轉(zhuǎn)換成不同地層壓力下的滲透率變化關(guān)系曲線,如圖2所示?？梢钥闯?隨著生產(chǎn)進(jìn)行,地層壓力從85.6 MPa下降到70 MPa,有效應(yīng)力急劇增加,裂縫快速閉合,導(dǎo)致其裂縫滲透率快速下降55%;地層壓力下降到70 MPa之后,人工裂縫滲透率下降速度減緩。

圖2 順北斷溶體油藏人工裂縫滲透率應(yīng)力敏感曲線Fig.2 Stress sensitivity curve of artificial fracture per meability in Shunbei fault solution reservoir

2.3 重復(fù)酸壓裂縫應(yīng)力敏感性測試

利用儲層巖心制備6組API導(dǎo)流能力測試巖板,分別在閉合壓力0 MPa,5 MPa,10 MPa,15 MPa,20 MPa和25 MPa下注酸刻蝕巖板;然后測試6組巖板導(dǎo)流能力及滲透率隨閉合壓力變化情況。引入滲透率變化系數(shù)(測試閉合壓力下滲透率與原始滲透率比值),可將實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果轉(zhuǎn)換成不同地層壓力下的滲透率變化關(guān)系曲線,如圖3所示?？梢钥闯?隨著有效應(yīng)力增加,以原始地層壓力下重復(fù)酸壓后滲透率恢復(fù)程度為基準(zhǔn),重復(fù)酸壓時間越晚,滲透率恢復(fù)程度越低;地層壓力下降到70 MPa前重復(fù)酸壓,滲透率可恢復(fù)到原始地層滲透率的88%以上;地層壓力下降到70 MPa后重復(fù)酸壓,滲透率可恢復(fù)程度較低,當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆档?0 MPa時重復(fù)酸壓,滲透率只能恢復(fù)到原始地層滲透率的60%。

圖3 不同時機(jī)重復(fù)酸壓的應(yīng)力敏感曲線Fig.3 Stress sensitivity curve of repeated acid fracturing on different machines

3 酸壓增產(chǎn)時機(jī)優(yōu)化

選擇工區(qū)代表性強(qiáng),生產(chǎn)、測試資料較齊全的SHB5-3井作為典型井,建立單井?dāng)?shù)值模擬模型,將天然裂縫和人工裂縫應(yīng)力敏感性測試結(jié)果,與工區(qū)典型單井油藏數(shù)值模擬結(jié)合,即可分析地層壓力衰減對油井產(chǎn)能的影響。將不同時機(jī)重復(fù)酸壓的應(yīng)力敏感測試結(jié)果,與工區(qū)典型單井油藏數(shù)值模擬結(jié)合,即可分析不同地層壓力水平下酸壓效果,優(yōu)化重復(fù)酸壓時機(jī)。

3.1 典型單井?dāng)?shù)值模擬模型

在順北斷溶體油藏整體建?；A(chǔ)上,建立了SHB5-3單井?dāng)?shù)值模擬模型,如圖4所示。X,Y,Z網(wǎng)格數(shù)量為35×35×280,網(wǎng)格總數(shù)為343 000個;中深壓力為85.6 MPa;總儲量為119.04×104m3;平均裂縫孔隙度為0.002 07;平均基質(zhì)孔隙度為0.041 18;平均裂縫滲透率為182.84 mD;平均基質(zhì)滲透率為13.868 mD;平均含油飽和度為0.771 38。

圖4 SHB5-3井單井?dāng)?shù)值模擬模型Fig.4 Single well numerical simulation model of SHB5-3 well

3.2 應(yīng)力敏感性對生產(chǎn)的影響分析

基于典型單井?dāng)?shù)值模擬模型,分析應(yīng)力敏感性對生產(chǎn)的影響。由表1可知,如保持相同穩(wěn)產(chǎn)期生產(chǎn),若不考慮應(yīng)力敏感性的影響,將造成初期配產(chǎn)偏大;例如穩(wěn)產(chǎn)期為2年時,不考慮應(yīng)力敏感性配產(chǎn)(60.1 m3/d)較考慮應(yīng)力敏感性時配產(chǎn)(36.8 m3/d)偏大63.32%。由表2可知,如保持相同配產(chǎn)量生產(chǎn),若不考慮應(yīng)力敏感性的影響,將造成穩(wěn)產(chǎn)期偏大;例如配產(chǎn)量為40年m3/d時,不考慮應(yīng)力敏感性的穩(wěn)產(chǎn)期(3.84年)較考慮應(yīng)力敏感性的穩(wěn)產(chǎn)期(1.55年)偏大148%。因此,應(yīng)力敏感性對生產(chǎn)有較大影響,如果不考慮應(yīng)力敏感性,將極大影響開發(fā)決策。

表1 保持穩(wěn)產(chǎn)時應(yīng)力敏感性對配產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of stress sensitivity on yield allocation under stable yield

表2 保持配產(chǎn)量時應(yīng)力敏感性對穩(wěn)產(chǎn)期的影響Table 2 The effect of stress sensitivity on stable production period while maintaining yield

3.3 酸壓增產(chǎn)時機(jī)優(yōu)化

運(yùn)用單井?dāng)?shù)值模擬模型及PVT 模塊中的ROCKTAB關(guān)鍵字,將實(shí)驗(yàn)所測不同時機(jī)重復(fù)酸壓裂縫應(yīng)力敏感性與數(shù)值模擬模型相結(jié)合,然后在SCHEDULE模塊中的不同時間節(jié)點(diǎn)下使用與ROCKTAB 相對應(yīng)的ROCKNUM 關(guān)鍵字,實(shí)現(xiàn)酸壓時機(jī)的數(shù)值模擬。

SHB5-3井不同重復(fù)酸壓時機(jī)下數(shù)值模擬結(jié)果見表3,可以看出,當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆档?0 MPa時,SHB5-3井以40 m3的日產(chǎn)量生產(chǎn)2年,此時,油井穩(wěn)產(chǎn)期為2.81年,穩(wěn)產(chǎn)期末累產(chǎn)量4.14×104m3,穩(wěn)產(chǎn)期末采出程度3.49%,預(yù)測期末累產(chǎn)量6.72×104m3,預(yù)測期末采收率5.67%。由不同酸壓時機(jī)下重復(fù)酸壓后累產(chǎn)量增幅對比可知,隨著開采進(jìn)行,地層壓力下降到70 MPa前重復(fù)酸壓,累產(chǎn)量增幅緩慢下降(36%下降到33.4%);地層壓力下降到70 MPa后重復(fù)酸壓,累產(chǎn)量增幅大幅降低(33.4%下降到18%)。

表3 SHB5-3井不同重復(fù)酸壓時機(jī)下數(shù)值模擬生產(chǎn)預(yù)測Table 3 Numerical simulation production prediction of SHB5-3 well under different repeated acid fracturing timing

綜上所述,優(yōu)選順北5-2井區(qū)酸壓時機(jī)為地層壓力下降到70 MPa。

4 應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)上述酸壓時機(jī)優(yōu)化結(jié)果,優(yōu)選工區(qū)SHB5井進(jìn)行重復(fù)酸壓,該井于2017年7月23日開始投產(chǎn),采油曲線如圖5所示。自2017年9月27日至2018年1月27日,該井以83.6t的平均日產(chǎn)油量穩(wěn)產(chǎn)4個月,更換油嘴后,再次開井,以102.37t的平均日產(chǎn)油量穩(wěn)產(chǎn)6個月,2018年7月12日至2019年1月27日均處于關(guān)井階段。該井自生產(chǎn)以來,除了在2017年9月27日至2017年11月4日以2.36 m3的平均日產(chǎn)量進(jìn)行產(chǎn)水外,幾乎沒產(chǎn)水。截至2019年1月27日,自噴+酸壓累計產(chǎn)油27 487.1t,累計產(chǎn)水131.1 m3。

圖5 SHB5井綜合采油曲線Fig.5 Comprehensive production curve of SHB5 well

該井于2017年9月26日11∶40～17∶02實(shí)施酸壓,酸壓前地層壓力75 MPa,累計注入地面交聯(lián)酸330 m3,注入滑溜水120 m3,當(dāng)天19∶30用5.0 mm油嘴開井排酸,酸化前的平均日產(chǎn)油量只有36.55 t,酸化后平均日產(chǎn)油量達(dá)到93.12 t。由此可見,酸化前,該井所連通的儲層中的天然裂縫已經(jīng)連接上了孔洞或洞穴,但由于其中天然裂縫的導(dǎo)流能力較差,因此產(chǎn)量較低,通過酸化措施,極大地提升了天然裂縫的導(dǎo)流能力,使得產(chǎn)量相較于酸化前增加了1.55倍。

5 結(jié)論

1)天然裂縫與人工裂縫滲透率應(yīng)力敏感性測試結(jié)果表明,隨著生產(chǎn)進(jìn)行,地層壓力下降初期裂縫滲透率下降較快,地層壓力下降到70 MPa之后,裂縫滲透率下降速度減緩。

2)重復(fù)酸壓裂縫應(yīng)力敏感性測試結(jié)果表明,以原始地層壓力下重復(fù)酸壓后滲透率恢復(fù)程度為基準(zhǔn),重復(fù)酸壓時間越晚,滲透率恢復(fù)程度越低。

3)根據(jù)裂縫系統(tǒng)應(yīng)力敏感性測試結(jié)果,利用典型單井?dāng)?shù)值模擬模型分析了應(yīng)力敏感性對生產(chǎn)的影響。應(yīng)力敏感性對生產(chǎn)有較大影響,如果不考慮應(yīng)力敏感性,將極大影響開發(fā)決策。

4)根據(jù)重復(fù)酸壓裂縫應(yīng)力敏感性測試結(jié)果,利用典型單井?dāng)?shù)值模擬模型分析了不同酸壓時機(jī)產(chǎn)能變化規(guī)律,優(yōu)選順北5-2井區(qū)需要重復(fù)酸壓油井酸壓時機(jī)為地層壓力下降到70 MPa前。