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新型支撐劑助力增產提采

新型支撐劑助力增產提采

CARBO公司研發出一種新型易運移、超低密度的陶粒支撐劑技術,利用滑溜水水力壓裂提高產量與最終采收率。

來自丨E&P
編譯丨TOM

近年來,在水力壓裂設計中,滑溜水體系的應用有了顯著的增長,而傳統的線性凝膠或交聯液體系卻變得不常用。推動這種變化的主要因素是作業成本、減小對充填層的損害、裂縫復雜性以及對環境的影響。

然而,滑溜水體系由于粘度相對較低,會導致裂縫中有效地懸浮與運移支撐劑的能力下降,這是運用滑溜水體系最顯著的缺點。因為存在該難題,這就需要在壓裂設計中采用低支撐劑濃度(通常添加0.25磅至2磅支撐劑),也因此需要大量壓裂液來運移足夠充填的支撐劑。近年來,大部分滑溜水完井設計已將高比例的小尺寸(100目與40/70目)支撐劑納入到泵計劃中,以滿足滑溜水體系下的支撐劑充填要求,同時也會影響支撐劑充填的導流性。

提高油藏接觸

裂縫導流性與油藏接觸面積(即裂縫長度)都取決于支撐劑的運移,同時是顯著影響水力壓裂作業經濟可行性的重要因素。當限定了支撐劑的尺寸時,低粘度流體中適用的支撐劑必須在輕質、易運移特性以及優異的導流性之間取得平衡。CARBO公司遵循以下性能標準,研發出一種新型易運移、超低密度的陶粒支撐劑技術,利用滑溜水水力壓裂提高產量與最終采收率:

必須比砂粒輕(更易于支撐劑的運移);

在砂粒適用性最強的閉合壓力(4000 psi至8000 psi閉合壓力)下,必須比砂粒的導流性更好。

憑借其相對于砂粒的比重較低(超輕陶粒的表觀比重為2,而砂粒的表觀比重為2.65),CARBOAIR能夠成為易運移的陶粒支撐劑。通過最大限度地提高儲層接觸面積與裂縫導流性,從而提高產量與最終采收率。由于其體積密度(CARBOAIR的體積密度為1.15,而砂粒的體積密度為1.56)之間的差異,該種支撐劑與大氣條件下的沙粒相比,相同質量下,體積增加約35%。研發CARBOAIR的目的是用于低至中等閉合壓力的油藏環境。上文提及的性能指標是經過仔細斟酌的,如此一來,在相同的閉合壓力下,支撐劑的導流性就能超過砂粒的導流性,而在這種閉合壓力下,砂粒的應用最為廣泛。

因此,該支撐劑可以通過增加裂縫體積(裂縫長度與高度)來增加油藏接觸面積,且不會損害裂縫的導流能力,同時還可以利用低粘度的壓裂液進行充填。

新型支撐劑助力增產提采

?圖1. CARBOAIR技術的導流性顯著高于砂粒。(來源:CARBO)

更高的產量與采收率

在幾乎所有的儲層中,支撐劑產生更高的裂縫接觸與導流性,都會提高產量與采收率。由于油藏接觸面積增大,這就能夠利用更有效的完井設計,減少壓裂段或采用規模更小的壓裂設計,卻還可以獲得相同或更高的產量,且不會增加預算。所有的投資都能夠很快得到回報,并且會降低開發成本與桶油成本。迄今為止,該支撐劑已經運用于三個主要區塊(Permian,德克薩斯東北部與南部)。在國際上,該支撐劑已被應用于特立尼達的裸眼礫石充填作業中,這也證明了它能夠成功應用于現場作業中。

當先注入支撐劑時,該支撐劑可以提供更長的支撐裂縫半長,這能夠增加裂縫的供油面積。當尾隨注入支撐劑時,與常規砂粒、樹脂涂覆砂或陶粒支撐劑相比,該支撐劑能夠覆蓋更多的產油層并提高產量。

在進行滑溜水壓裂作業時,采用該支撐劑替換標準支撐劑,能夠提高支撐裂縫的有效長度,達到產層全覆蓋,從而增加產量并提高采收率。

由于密度顯著降低,相同體積下,輕質陶瓷支撐劑的質量比砂粒支撐劑的質量降低了30%,從而減少了壓裂作業所需壓裂液與化學藥劑的用量。CARBOAIR支撐劑還能夠覆蓋更多的采油區域,從而提高產量。

案例分析

Permian盆地Bone Spring第二層位試驗井是一口水平初探井,該井是根據Bone Spring區塊直井的測井資料,從該層位的鄰井側鉆出的水平段。在A井方圓15.5平方公里(6平方英里)的范圍內沒有別的水平探井。該水平段位于Bone Spring第二層位,該層位厚度為30.4米(100ft),夾在兩套厚灰巖之間,且孔隙度很小。然而電測、井壁取芯以及泥漿測井資料都顯示該地層含有油氣,作業者就面臨一個難題,如何有效壓裂該薄地層并達到經濟回報率。這種情形就需要在設計時考慮增加支撐裂縫長度,以優化采收率。

已經在Bone Spring第二層位另一口水平井中進行了試驗,滑溜水中大量非常規的100目與40/70目的砂粒(超過2000磅/英尺)被泵入到地下,該試驗層位更厚,并有出色的結果。A井的主要目標是用40/70目的CARBOAIR支撐劑代替40/70目的砂粒,通過利用CARBOAIR支撐劑的輕質特性與裂縫的復雜性,結合滑溜水使支撐劑能夠運移的更遠,從而提高油藏接觸面積與油氣采收率。

由于CARBOAIR與砂粒之間的密度差異(如圖2),當泵入40/70目的CARBOAIR支撐劑與100目的砂粒時,作業主要需要考慮的是確保準確算出砂粒的用量。校準的兩個內聯密度計被用于測量相應的砂粒,而砂箱內有每段作業所需砂粒的用量,以此提高計量的精度。

新型支撐劑助力增產提采

圖2. 相同質量的CARBOAIR(左圖)與砂粒(右圖),顯示出兩種支撐劑之間的密度差異。(來源:CARBO)

40/70目的CARBOAIR支撐劑已成功運用于Bone Spring第二層位的薄地層?;谧鳂I井中收集到的完井與儲層信息進行作業前建模,結果表明,支撐裂縫長度與支撐裂縫高度分別增加了16%與40%,油藏接觸面積增加了19%以上。從井動態來看,A井的平均月產量保持穩定,并且從較薄油層中獲得了良好的長期衰減曲線。這種表現應該歸功于易運移支撐劑的運用,因為其改進了支撐裂縫的形狀。

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