扶余油層注水開發(fā)過程中地應(yīng)力場變化特征研究

1、扶余油層注水開發(fā)過程中地應(yīng)力場變化特征研究一、前一、前 言言二、水力壓裂測地應(yīng)力和裂縫二、水力壓裂測地應(yīng)力和裂縫三、裂縫地應(yīng)力測試三、裂縫地應(yīng)力測試四、地應(yīng)力變化特征四、地應(yīng)力變化特征五、注水井裂縫與采油井的高含水五、注水井裂縫與采油井的高含水六、措施與建議六、措施與建議七、茂七、茂 401401 注水井儲(chǔ)層裂縫測試成果對注采井網(wǎng)的評價(jià)注水井儲(chǔ)層裂縫測試成果對注采井網(wǎng)的評價(jià)研究內(nèi)容一、前 言 油田構(gòu)造地應(yīng)力分布 油藏內(nèi)應(yīng)力的作用12 大規(guī)模的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之后，留下的只是縱橫不同類型的斷層，斷層形成之后，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方向性的擠壓應(yīng)力消失，又以斷層為母體產(chǎn)生新的應(yīng)力場，由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，把整體的巖

2、層剪斷開不同類型的斷層，正斷層的剪切面一般在30度左右，在斷層的斜面上，集中了垂向重力和斷層滑移的反推力，這個(gè)力的方向就是斷層面傾斜方向。油田地應(yīng)力場就附近斷層滑移造成的應(yīng)力場，由于斷層滑移造成水平地應(yīng)力不同方向的應(yīng)力差，水平最大主應(yīng)力方向大多數(shù)與斷層走向跡線垂直，在地應(yīng)力差較大的地層，水力裂縫延伸方向與斷層走向垂直。 在油藏內(nèi)部還有一種孔隙壓力支撐的力，為內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力的發(fā)展演化，貫穿著油藏的地質(zhì)歷史留下來的天然裂縫和各向異性滲透一樣的演化痕跡，在以月份或小時(shí)為單位的不同時(shí)間坐標(biāo)軸上， 油藏的內(nèi)應(yīng)力， 都在因采出或注入液體而發(fā)生著戲劇性的變化。這些人為產(chǎn)生的孔隙彈性應(yīng)力的大小，有時(shí)基本改

3、變應(yīng)力的方向，由一條水力裂縫變?yōu)槎鄺l水力裂縫，也能使水平裂縫變垂直裂縫。注水開發(fā)的老油田水淹水竄，使油層驅(qū)動(dòng)變差，都與內(nèi)應(yīng)力變化有直接關(guān)系。 頭臺(tái)油田注水開發(fā)已十多年，內(nèi)應(yīng)力有多大的變化，注水井和老區(qū)壓裂井裂縫有多大變化， 裂縫與含水的關(guān)系， 加密的優(yōu)化井位，加密井的壓裂規(guī)模等都是這次研究的內(nèi)容，其目的使油田在穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間更長。二、水力壓裂測地應(yīng)力和裂縫 水力壓裂瞬時(shí)停泵測地應(yīng)力1水壓致裂裂縫監(jiān)測系統(tǒng)示意圖地面套管微地震法測水力壓裂裂縫地面套管微地震法測水力壓裂裂縫2多條裂縫求多條裂縫求4545度夾角地應(yīng)力度夾角地應(yīng)力3 一條裂縫 瞬時(shí)停泵同步進(jìn)行 二條裂縫或三條裂縫瞬時(shí)停泵同步進(jìn)行 12如茂J6

4、1-92井茂J61-92井壓裂施工曲線茂J61-92井裂縫測試成果圖1.5方/分排量茂J61-92井裂縫測試成果圖2.5方/分排量茂J61-92井裂縫測試成果圖 壓裂70分鐘裂縫形態(tài) 三、注水過程測裂縫和地應(yīng)力 當(dāng)出第一條縫時(shí)記錄井口壓力+液柱壓力 當(dāng)出第二條縫時(shí)記錄井口壓力+液柱壓力 壓力/裂縫夾角X90度=水平最大主應(yīng)力茂9-15井儲(chǔ)層裂縫分布圖茂9-15井儲(chǔ)層裂縫分布圖茂9-15井注水壓力試驗(yàn)曲線 茂J64-90井加密井裂縫和注水井裂縫的關(guān)系 茂111井 茂62-92井 茂J61-92井（壓裂井） 茂J64-90井儲(chǔ)層裂縫分布圖 茂J64-90井儲(chǔ)層裂縫分布圖茂111井儲(chǔ)層裂縫分布圖茂6

5、2-92井儲(chǔ)層裂縫分布圖 裂縫與高含水的采油井 加密井壓裂規(guī)模突出兩大問題12源31-12井儲(chǔ)層裂縫分布圖源31-12井儲(chǔ)層裂縫分布圖源31-12井儲(chǔ)層裂縫分布圖源31-12井儲(chǔ)層裂縫分布圖源35-15井儲(chǔ)層裂縫分布圖源35-15井儲(chǔ)層裂縫分布圖源35-15井儲(chǔ)層裂縫分布圖源35-15井儲(chǔ)層裂縫分布圖四、地應(yīng)力變化特征四、地應(yīng)力變化特征 通過茂J61-92井，新井壓裂，得出水平最大主應(yīng)力與水平最小主應(yīng)力差2MPa,如圖。 長期注水使油層的內(nèi)應(yīng)力提高，造成水平應(yīng)力差變得非常小。 茂J61-92井三向應(yīng)力分布圖如下表井井 號(hào)號(hào)壓壓力力/ /M MP Pa a注注入入量量方方/ /天天裂裂縫縫數(shù)數(shù)/

6、 /條條壓壓力力M MP Pa a注注入入量量方方/ /天天裂裂縫縫數(shù)數(shù)/ /條條H H- -h h/ /M MP Pa a茂60-8612.8317212.8410020.01茂58-9010.1520210.2310030.06茂J61-888.202038.7010030.5茂J59-9010.1140110.7210030.61茂J62-8811.1120111.1810030.07茂60-9011.0920111.1510030.015茂62-907.002017.0610030.06茂60-927.20110.9243.72茂64-905.812015.8810030.07茂62-

7、925.992036.0610030.07茂1116.382026.6510030.27茂J8-1512.4120112.4910030.08茂9-1511.7320111.8510030.12茂10-1311.7520312.0510040.3茂40111.7835411.951004源45-179.5010112.24032.7源39-158.7010110.054031.35源35-1510.3110112.04031.7源31-1215.510118.233.642.70源35-810.012112.13032.10源12-10810.310112.74042.40 老區(qū)新井壓裂取得地

8、應(yīng)力差和新區(qū)注水取得的地應(yīng)力差，一般 2.71.7MPa 之間，老區(qū)個(gè)別水井還有較大的應(yīng)力差，其它水井水平應(yīng)力差非常小 0.60.01MPa。五、注水井裂縫與采油井的高含水五、注水井裂縫與采油井的高含水 任何注水開發(fā)的油田，注水井在儲(chǔ)層附近都產(chǎn)生裂縫，這些裂縫有好的一面，因裂縫比基巖孔隙滲透高幾百倍或上千倍，這些裂縫增加油藏的卸油能力，在水井會(huì)改善驅(qū)動(dòng)效果和降低注水壓力，但裂縫也有壞的一面，注水井注入的水，在油藏先通過裂縫在到基巖孔隙中心，然而裂縫方向與采油井直對的的井，就會(huì)出現(xiàn)水淹水竄現(xiàn)象，裂縫與采油井接近注水偏流使采油井出現(xiàn)含水。裂縫距采油井較遠(yuǎn)的井，又得不到驅(qū)動(dòng)，出現(xiàn)供液不足現(xiàn)象低產(chǎn)，所

9、以躲開裂縫進(jìn)行井網(wǎng)布局，是非常重要，也是提高采收率的主要工作。 在茂 11 區(qū)塊，共測 11 口注水井，在水井的東西的采油井，幾乎全部被水淹掉被迫關(guān)井，在其它方向只要注水裂縫與接近的采油井同樣出現(xiàn)含水或高含水。 源 261 區(qū)塊，共測 6 口井，在注水井北西向是油田構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生微裂縫主要方向，因此注水裂縫延伸，先開啟的縫均是北西向。在水井北西向的采油井與裂縫進(jìn)的均出現(xiàn)水淹水竄和含水，在其它方向與裂縫接近的采油井，也出現(xiàn)含水現(xiàn)象。六、措施與建議六、措施與建議 根據(jù)茂 J61-92 井，壓裂井段 12511261 m，油層厚 10 m，壓裂 180 方，壓裂排量 2.5 方/分加砂 30 方。壓

10、裂 30 分鐘油層產(chǎn)生三條縫，縫長約 420米，壓裂 55 分鐘造縫 700 米，70 分鐘造縫 800 米，并出現(xiàn)與其它井有溝通現(xiàn)象，加密井壓裂規(guī)模有些偏大，如圖 1-12。在茂 111 地區(qū)加密井壓裂規(guī)模不宜太大，因加密井距注水井都比較近。 建議 10m 油層用液 70 方左右，排量 2.5 方/分、加砂 20 方，壓裂液地面粘度 800010000SPa，3m 油層壓裂液用量 50 方、加砂 12 方。在試驗(yàn)區(qū)加密井壓裂因地層裂縫向上竄，可用茂 9-21 井的壓力曲線進(jìn)行分析如圖 1-13，壓裂在 16 分鐘內(nèi)施工結(jié)束，用液大約 40 方，裂縫向上竄不會(huì)太多，這樣可造多條短的縫。 加密井

11、壓裂規(guī)模的建議1茂J61-92井不同時(shí)間下的裂縫形態(tài)壓裂施工曲線圖看裂縫變化 頭臺(tái)油田，注水開發(fā)10多年，注采比大約4:1左右，油田注水在開發(fā)初期，注水壓力在12MPa左右，現(xiàn)在注水壓力上升到13-15MPa，造成注水井附近內(nèi)應(yīng)力上升，掩蓋構(gòu)造產(chǎn)生的應(yīng)力值，使井孔周圍水平應(yīng)力差趨向于零，由于注水壓力的增高,再加上井孔周圍的巖石抗張強(qiáng)度，水侵之后強(qiáng)度的降低，在東西縫的基礎(chǔ)上又增加兩條縫，即北東38度和北西25度左右，這三條縫的夾角近似等分60度左右。但茂10-13井南出現(xiàn)天然裂縫，打調(diào)整井時(shí)要注意這條縫，我們把一區(qū)三口井裂縫成果圖投影在構(gòu)造井位圖上，如圖。 2一區(qū)躲開注水井裂縫打調(diào)整井的建議一區(qū)

12、躲開注水井裂縫打調(diào)整井的建議 調(diào)整井是老油田改善開發(fā)效果的主要手段，調(diào)整井打好后，能改變注水驅(qū)動(dòng)效果，又能達(dá)到增油，為此調(diào)整的井位確定非常重要。即主要考慮南北地應(yīng)力不均和斷層的影響，同時(shí)更主要躲開注水井裂縫，布在兩條縫中間為佳，如采油井距某一條縫近一些，注入儲(chǔ)層的水就會(huì)偏流，井位定在兩條縫中間，另外還要鉆井中靶一定要準(zhǔn)?？p兩側(cè)方向最好小于5m。試驗(yàn)的打加密井，要以三口水井為中心打加密井，井位圖上用表示，并把井位設(shè)計(jì)繪在構(gòu)造井位圖上，本技術(shù)人員沒有搞過井網(wǎng)布局，只根據(jù)裂縫分布提出的建議，僅供領(lǐng)導(dǎo)和專家參考！ 注：裂縫分布根據(jù)斷層走向和注水量多少而變，不是一個(gè)定數(shù)。 對三區(qū)的建議對三區(qū)的建議 油田

13、三區(qū)經(jīng)過領(lǐng)導(dǎo)精心規(guī)劃打破常規(guī)進(jìn)行大規(guī)模的打加密井和油水井組調(diào)整，取得較好的成就，使油田又換發(fā)青春，在油田南部，即茂111井區(qū)附近，上述工作還在繼續(xù)，在目前本人還想不出新的政策，因?yàn)楹芡昝?。根?jù)測裂縫及動(dòng)態(tài)關(guān)系看，還有十幾口井已被水淹，這些井高含水的主要原因是裂縫，這些井都可上措施，如茂63-87井認(rèn)為含水是斷層來水，可以堵水，這口井含水會(huì)下降，油還會(huì)上升。又如茂62-90井的裂縫，使茂63-89井、茂61-91井高含水及茂J63-96井含水上升，如這口井進(jìn)行調(diào)剖，這三口井的含水都會(huì)下降，推薦的堵劑PDT-2型，其特點(diǎn)；即能堵又能被解堵，而且堵而不死，長效堵劑，堵后限壓注水，今后油田這工作很多，因加密井井距較近，早晚會(huì)出現(xiàn)高含水。 不管是堵水和調(diào)剖，除堵劑外，更主要是工藝，達(dá)到即堵水又不污染或少污染地層，才算是成功的堵水或調(diào)剖。3 老油田每年都要有一定費(fèi)用進(jìn)行堵水或調(diào)剖，達(dá)到油田穩(wěn)產(chǎn)增油的主要措施。三區(qū)和二區(qū)如進(jìn)行小型堵水或調(diào)剖，每口井費(fèi)用一般1520萬元作業(yè)（包括作業(yè)施工），如每年投10口井計(jì)算，投