降低產(chǎn)量以刺激流入的基 本原理
目 前， 我 們 還 沒(méi) 有 確 定 裂 縫中流體充填類型的地球物理方 法。 作 為 解 決 這 一 任 務(wù) 的 一 種 方 法， 流 入 井 柱 測(cè) 試 一 直 很 流 行。壓降的基本原理是保證從裂 縫中獲取流體。由于裂縫壓縮系 數(shù)不小于比巖石孔隙壓縮系數(shù)大 一個(gè)數(shù)量級(jí)的事實(shí)，裂縫開度隨 著巖石上應(yīng)力的變化而顯著變 化， 這 預(yù) 先 確 定 了 裂 縫 流 動(dòng) 能 力。
雖然地層壓力大于井底壓力 рпл>рзаб) 是 從 粒 間 儲(chǔ) 層孔隙中增產(chǎn)石油的充分必要條 件，但滿足裂縫的這一條件是非 常必要的。而滿足第二個(gè)條件， 即 –рпл>σθ 就足夠了。 較高的裂縫壓縮系數(shù)預(yù)先確 定了壓降和油井產(chǎn)能之間的強(qiáng)相 關(guān)性 ( 圖 5)。正如從圖中所示， 裂縫僅在一定的壓降范圍內(nèi)屈服， 產(chǎn)生壓降是為了刺激流入。超過(guò) 壓降的臨界值會(huì)導(dǎo)致地層流體無(wú) 法進(jìn)入井內(nèi)的情況。為了防止這 種情況，應(yīng)遵守一個(gè)基于各種目 標(biāo)測(cè)試結(jié)果制定的簡(jiǎn)單規(guī)則 : 在 特定的地下條件和測(cè)試設(shè)備下， 用于刺激裂縫流入的壓降必須盡 可能低。 實(shí)踐中已經(jīng)知道多個(gè)案例， 當(dāng)在鉆井過(guò)程中在井柱中記錄了 當(dāng)前裂縫的生動(dòng)跡象，而在相應(yīng) 地層段的測(cè)試過(guò)程中實(shí)際上沒(méi)有 接收到流體流入時(shí)。來(lái)自各個(gè)石 油生產(chǎn)領(lǐng)域的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，當(dāng) 在鉆井過(guò)程中使用鉆桿測(cè)試器測(cè) 試裂縫性儲(chǔ)層時(shí)，不少于 70% 的 下鉆作業(yè)導(dǎo)致無(wú)流體流入，測(cè)試 目標(biāo)顯示為“干燥”。之后，當(dāng) 完井時(shí)，所有這些目標(biāo)都產(chǎn)生了 地層流體的流入。 在初步試驗(yàn)中， 由于為了達(dá)到最大尺寸而錯(cuò)誤地 選擇了壓降，導(dǎo)致了它的缺失。
量估算容積法
主要任務(wù)是估算裂縫網(wǎng)絡(luò)容 量 ( 裂縫孔隙度系數(shù) кптр), 這是預(yù)測(cè)油氣儲(chǔ)量的主要解決方 案。確定這一因素的第一種方法包括找出巖石總孔隙度和基質(zhì)孔 隙度之間的差異。中子測(cè)井和密 度測(cè)井確定總孔隙度，而聲波測(cè) 井或電測(cè)井可以確定基質(zhì)孔隙度。 然而后者的結(jié)果受到壓裂的影響， 這種方法不能作為估算 кптр 的標(biāo)準(zhǔn)。此外，使用地球物理方 法估算孔隙度的絕對(duì)誤差超過(guò)了 裂縫形成因素，因此地球物理方 法原則上不適合解決這一任務(wù)。 建議應(yīng)用包圍技術(shù)來(lái)估計(jì) кптр 值。這種方法的實(shí)施需 要在不同的時(shí)間進(jìn)行兩次視電阻 率測(cè)量，具有兩個(gè)不同的沖洗流 體阻力值。然后，利用在某些假 設(shè)下導(dǎo)出的公式計(jì)算裂紋形成因 子。該方法的生理數(shù)學(xué)模型以及 將獲得的結(jié)果與 кптр 模型進(jìn) 行比較，表明了用于估算裂縫形 成因子的包圍技術(shù)的主要不可接 受性。
一些工作包含根據(jù)巖石骨架 壓縮系數(shù)、基質(zhì)和裂縫的定義估 算 кптр 的描述。建議使用巖 心分析材料、橫截面的地球物理 和流體力學(xué)勘測(cè)來(lái)評(píng)估壓縮系數(shù)， 即通過(guò)研究相互之間幾乎不可比 的巖石體積。 人們也不應(yīng)該在巖 心和薄片中應(yīng)用估計(jì)裂縫形成因 素的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)槲覀冇^察到 的斷裂是在鉆井和舉升到地面的 過(guò)程中巖石變形的結(jié)果。 因此，目前缺少任何估計(jì)裂 紋形成因子的方法。一種可能的 解決方法如下。使用從開發(fā)中移 除的裂縫性儲(chǔ)層的礦點(diǎn)，可以使 用 кптр 體積法公式進(jìn)行回描 計(jì)算，接受生產(chǎn)的碳?xì)浠衔锏?總累積體積。此類計(jì)算的結(jié)果表 明，裂縫網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際能力遠(yuǎn)低于 個(gè)別出版物中出現(xiàn)的 кптр 值。 上述描述和測(cè)量裂縫儲(chǔ)層的 方法不僅在勘探和開采階段，而 且在分析和重新解釋先前鉆井的 材料期間都是可取的。這些方法 的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，每個(gè)公司都 可以使用。在不同地區(qū)和油田進(jìn) 行的試驗(yàn)證明，它們?cè)诮鉀Q設(shè)定 的任務(wù)方面是有效的，并證實(shí)了 裂縫性儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的確定性。對(duì)其 中一個(gè)區(qū)域使用所述方法的結(jié)果 作為一個(gè)說(shuō)明性的例子，該例子 使得有可能使用累積多年材料的 分析結(jié)果，在原則上以一種新的 方式強(qiáng)調(diào)大面積區(qū)域的含油能力 的前景。
關(guān)于裂縫性油藏流體運(yùn)動(dòng) 理論
裂縫儲(chǔ)層中的流體運(yùn)動(dòng)通過(guò) 裂縫網(wǎng)絡(luò)發(fā)生。在這種儲(chǔ)層中， 不可滲透的基質(zhì)塊被認(rèn)為是基質(zhì) 固體物質(zhì)的結(jié)節(jié)，而裂縫則充當(dāng) 粒間空間。 使用這種裂縫性儲(chǔ)層 和具有粒間儲(chǔ)層的地層之間的類 比，假設(shè)兩個(gè)系統(tǒng)中的流體運(yùn)動(dòng) 過(guò)程可以使用相同的方程來(lái)描述； 例如，如果有層流條件，運(yùn)動(dòng)方 程是根據(jù)達(dá)西定律推導(dǎo)出來(lái)的。 這個(gè)問(wèn)題的起點(diǎn)是絕緣裂縫中的 流動(dòng)方程，最簡(jiǎn)單的模型是兩個(gè) 平行板之間狹窄空間中的水流。 如果基質(zhì)巖石是可滲透的， 關(guān)于這種裂縫性儲(chǔ)層中流體運(yùn)動(dòng) 的理論假設(shè)是基于一種介質(zhì)插入 另一種介質(zhì)的想法 (“雙重孔隙 度”、“雙重洞穴性”)，首先在 工作中闡明。假設(shè)流動(dòng)區(qū)域的條 件實(shí)際上是一定量的流體從基質(zhì)永久轉(zhuǎn)移到裂縫網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)等量 流體向油井移動(dòng)的結(jié)果。
穿過(guò)雙 重孔隙系統(tǒng)的已形成的水流與穿 過(guò)無(wú)孔隙裂隙巖石的水流相同。 雙重孔隙概念的發(fā)展在國(guó)內(nèi) 外都發(fā)生在對(duì)各種裂縫介質(zhì)模型的 理論解的水平上，具有不同的假設(shè) 和求解方法。已公布的解決方法純 粹基于作者對(duì)他們選擇的介質(zhì)模型 中流體流動(dòng)過(guò)程的沉思概念，他們 中沒(méi)有一個(gè)人證明他的觀點(diǎn)是正確 的。在此方面，對(duì)許多油田的研究 結(jié)果具有特殊的實(shí)踐和學(xué)術(shù)意義， 這些油田的特性對(duì)于裂縫性儲(chǔ)層來(lái) 說(shuō)是不尋常的。 在其中一個(gè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)了厚度 為 55~70 米 的 石 灰 巖 油 藏， 孔 隙度為 25~30%，基質(zhì)滲透率為 20~40 毫達(dá)西。根據(jù)測(cè)井資料處 理結(jié)果，這些沉積物的水飽和系 數(shù)始終等于 1кв(кв= 1)。也 就是說(shuō)，孔隙體積完全被地層水 填充。
這一結(jié)論初看起來(lái)得到了 流入目標(biāo)測(cè)試結(jié)果的證實(shí) : 當(dāng)在 鉆井過(guò)程中使用鉆桿測(cè)試器進(jìn)行 RIH 作業(yè)時(shí)，油井總是在一開始 就產(chǎn)生地層水。然而，在進(jìn)行鹽 酸處理后，許多井開始井噴并含 水和油。節(jié)流器越小，總液體流 入量中的含油量越高 ( 見表 1)。 所考慮的產(chǎn)狀儲(chǔ)層實(shí)際上是 具有滲透性巖石基質(zhì)的裂縫儲(chǔ)層， 后者充滿水，而油占據(jù)近垂直裂 縫。 人們發(fā)現(xiàn)，為刺激流入而建 立的過(guò)大壓力導(dǎo)致剪切應(yīng)力超過(guò) 地層壓力。換句話說(shuō)，從裂縫流 入的第二個(gè)必不可少的先決條件 沒(méi)有得到滿足。 當(dāng)在鉆井過(guò)程中使用鉆桿測(cè) 試器刺激流入時(shí)，以及在一些射 孔作業(yè)之后，流體從基巖流入井 內(nèi)。
由于基質(zhì)是水飽和的，因此 每次都會(huì)獲得地層水的流入量。 鹽酸處理可以恢復(fù)裂縫和鉆孔之 間的連接， 進(jìn)而確保流體 ( 即石 油 ) 滲透到裂縫網(wǎng)絡(luò)中。在此類 事件的開發(fā)過(guò)程中，沒(méi)有一口井 從一開始就生產(chǎn)含水原油，水與 油的相關(guān)性取決于工作節(jié)流器直 徑的總流量。 所描述的結(jié)果本身是有趣的， 但是它們對(duì)于理解具有可滲透基質(zhì)的裂縫儲(chǔ)層中的流體流動(dòng)過(guò)程 以及理解油氣聚集具有特殊的重 要性。 盡管如此，它還是來(lái)了。表 1 中的數(shù)據(jù)表明，即使在裂縫閉 合后，利用空隙向井內(nèi)過(guò)濾流體。 因此，基巖供給裂隙網(wǎng)絡(luò)的概念 沒(méi)有適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。此外雙重孔隙 儲(chǔ)層中裂縫的滲透率不低于孔隙 滲透率的一個(gè)數(shù)量級(jí)，流體通過(guò) 基質(zhì)孔隙的速度不支持流體穩(wěn)定 流入裂縫。裂縫中的壓力下降比 基質(zhì)中的壓力下降快，這提供了 流體從基質(zhì)流入裂縫的可能性， 這是這種情況下壓力波動(dòng)過(guò)程的 純理論假設(shè)。
以上所述說(shuō)明了這樣一個(gè)事 實(shí)，即關(guān)于具有可滲透基質(zhì)的裂 縫儲(chǔ)層，每種介質(zhì)，即基質(zhì)巖石 和裂縫網(wǎng)絡(luò)，單獨(dú)地提供了分別 包含在那些介質(zhì)中的流體流入井 內(nèi)。 當(dāng)?shù)V點(diǎn)開發(fā)一段持續(xù)時(shí)間后， 由于基質(zhì)巖石在經(jīng)歷某種極限變 形后破裂，基質(zhì)巖石對(duì)裂隙網(wǎng)絡(luò) 的補(bǔ)給可能發(fā)生 ( 僅是理論假設(shè) )。 許多研究人員建議解決流體 流動(dòng)的任務(wù)，無(wú)論是第一種還是 第二種裂縫性儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的變體， 都由他們選擇一種模型。但是不 管一種變型如何，示意流體流向 井的模型表明地層中從排水區(qū)域 的外邊界到井眼的徑向流動(dòng)。相 應(yīng)的模型在文獻(xiàn)中以其作者和作 者的名字為人所知，并在工作中 被詳細(xì)考慮。 應(yīng)該注意到所有裂縫儲(chǔ)層的 分析模型都表明水平裂縫的存在， 這與其真實(shí)結(jié)構(gòu)不相符。此外， 排除了僅沿水平方向沿裂縫的流 體運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榇怪狈较虻膲翰蠲?顯高于徑向流內(nèi)的壓差。
油氣聚集
油氣聚集假說(shuō)認(rèn)為，分散狀 態(tài)的油氣從其形成地通過(guò)巖體遷 移，并以礦點(diǎn)的形式聚集。在礦 點(diǎn)內(nèi)部流動(dòng)意味著在水中漂浮， 從孔隙中驅(qū)動(dòng)水，并通過(guò)碳?xì)浠?合物將其置換。上述在具有滲透 性基質(zhì)的裂縫性儲(chǔ)層中出現(xiàn)的石 油同樣與其形成的初始階段有關(guān)。 巖石基質(zhì)在其整個(gè)寬度上充滿了 水，石油也充滿了寬度上已經(jīng)打 開的裂縫。如果我們考慮到裂縫 的滲透率比基質(zhì)巖石的滲透率高 得多，則可以得出以下結(jié)論 : 正 是近乎垂直的裂縫是油氣進(jìn)入礦 點(diǎn)的運(yùn)移途徑。
液壓接頭劣化
通過(guò)對(duì)試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果的分析， 確定了裂縫與井眼之間水力連接 的惡化發(fā)生在建井的哪個(gè)階段。 為此，選擇了具有相同巖性組成、 巖石地球物理特征和測(cè)試條件的 目標(biāo)。對(duì)于一些井，測(cè)試是在鉆 井過(guò)程中進(jìn)行的，使用了初步鹽 酸處理和未進(jìn)行鹽酸處理的鉆桿 測(cè)試器。經(jīng)過(guò)初步鹽酸處理的靶 層流入的地層流體體積不小于未 經(jīng)過(guò)鹽酸處理的靶層流入體積的 13~40 倍?？紤]到鉆穿目標(biāo)后立 即在裸眼井中進(jìn)行了鉆桿測(cè)試這 一事實(shí)，唯一的結(jié)論是 : 裂縫與 井之間的水力連接從裂縫油藏鉆 井和與沖刷液接觸的那一刻起就開始惡化。在鉆井使用過(guò)程中， 隨著沖洗液密度的增大，該接頭 快速劣化的可能性越來(lái)越高。流 體流入量的顯著差異僅取決于鹽 酸處理操作。
井底結(jié)構(gòu)
基于上述結(jié)果，井底結(jié)構(gòu)的 選擇是非常重要的。因此，研究 了完井方法如何影響裂縫性油藏 目標(biāo)開發(fā)效率和產(chǎn)能的問(wèn)題。分 析了與三種結(jié)構(gòu)相關(guān)的數(shù)據(jù) : 裸 眼、帶篩管的尾管、帶固井的生 產(chǎn)套管和后續(xù)射孔。油藏開發(fā)計(jì) 劃中沒(méi)有規(guī)定裸眼完井。這種井 底結(jié)構(gòu)通常在鉆井過(guò)程中由于沖 洗液損失而無(wú)法在井下下套管時(shí) 使用，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性后果。 盡管如此，裸眼井目標(biāo)的完成沒(méi) 有任何問(wèn)題。 即使為了控制井漏，使用了 特殊填料 ( 橡膠屑、木屑等 ), 并 隨后鉆孔，對(duì)鉆孔進(jìn)行了膠結(jié)， 還注入了膨潤(rùn)土塞。此外，在形 成所需的壓降后，在完井過(guò)程中 立即獲得了油流入量。裸眼井采 油具有壓降小、產(chǎn)能系數(shù)高、生 產(chǎn)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。后者說(shuō)明了這 樣一個(gè)事實(shí)，即所考慮的井柱中 巖石的持續(xù)應(yīng)力確保了井眼在其 出現(xiàn)條件下的穩(wěn)定性。 對(duì)于使用帶篩管完井的井， 觀察到以下情況。在篩管上方的 襯管段未進(jìn)行固井的情況下，目 標(biāo)開發(fā)沒(méi)有任何問(wèn)題。
這種靶的 特征在于具有與上述井底結(jié)構(gòu)相 同的優(yōu)點(diǎn)。在篩管上方的襯管上 進(jìn)行固井時(shí)，目標(biāo)開發(fā)通常需要 額外的時(shí)間投資和材料。這種情 況是由固井作業(yè)期間使用的技術(shù) 設(shè)備不能保證水泥漿不會(huì)進(jìn)入篩 管區(qū)域這一事實(shí)決定的，導(dǎo)致裂 縫閉合和篩管開口堵塞。任何隨 后的操作在試圖清除屏幕和裂縫 時(shí)都是無(wú)效的。結(jié)果為裂縫和井 之間的水力聯(lián)系惡化 : 以高壓降 和低效率進(jìn)行采油。 作為一個(gè)例子，我們可以給 出在同一個(gè)區(qū)域完成兩口井的結(jié) 果。顯影靶由石灰?guī)r組成。在篩 管上方的襯管段進(jìn)行固井作業(yè)時(shí)， 需要進(jìn)行三倍鹽酸處理來(lái)完井。
盡管強(qiáng)化了目標(biāo)，但建立的壓降 等 于 35Mpa， 生 產(chǎn) 率 為 0.8 噸 / 天 *MP。對(duì)于另一口井，在沒(méi) 有進(jìn)行上述固井作業(yè)的情況下， 用水替換加重鉆井液后，立即實(shí) 現(xiàn)了油的沖洗流動(dòng)。壓降不超過(guò) 2 MPa， 生 產(chǎn) 率 為 130 噸 / 天 *MPa。 通常，生產(chǎn)套管下入井眼、 固井和后續(xù)射孔的完井與篩管下 入井眼和篩管上方襯管固井的完 井相同。這種井需要額外的時(shí)間 和材料投入 ( 為了可靠地恢復(fù)裂 縫和鉆孔之間的水力聯(lián)系，有時(shí) 要進(jìn)行多達(dá) 5 次鹽酸處理 )。在主 要由石灰石組成的橫截面中，鹽 酸處理可以有效地恢復(fù)裂縫和鉆 孔之間的連接。 因此，裂縫性儲(chǔ) 層的最大采油能力可以在裸眼完 井或無(wú)需固井的現(xiàn)成篩管期間實(shí) 現(xiàn)。因此，裂縫性儲(chǔ)層的最大采 油能力可以在裸眼完井或無(wú)需固 井的現(xiàn)成篩管期間實(shí)現(xiàn)。（待續(xù)）
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