一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法与流程

本发明属于油气藏储层开发技术领域，具体涉及一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法。

背景技术

在油气田开发过程中，一些地层上覆压力为最小主应力方向（低垂向应力），众所周知，裂缝的延伸方向总是垂直于最小主应力方向，因此这类地层在压裂改造过程中会形成平行于地层水平面的人工裂缝。低垂相应力地层水平方向的渗透率一般较大，垂向渗透率很小，单一直井（定向井）压裂改造后，产量一般较低，开发效益较差。

目前，水平井是开发低渗透油气藏储层的最有效方式之一，也是解决开发地面条件受限油气藏储层的有效方式。水平井的水平段通常与油气层平行，如果在低垂向应力地层钻水平井，压裂改造时形成的裂缝将延水平井眼延伸，导致水平井失效。因此，自水平井技术发展以来，从未有用水平井开发低垂向应力地层的先例。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法，解决低垂向应力地层不能用水平井开发的问题。

为达到上述目的，本发明技术方案如下：

一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法，其特征在于：包含以下步骤：

（1）低垂向应力地层确定：根据油气藏储层的地质特征及岩石力学分析资料，确定油气藏储层地应力分布情况，地层上覆压力或垂向应力方向若为最小主应力方向，则可以确定该地层为低垂向应力地层；

（2）低垂向应力地层有效厚度确定：根据导眼井或周边控制井的电测综合解释成果曲线，确定步骤（1）所述低垂向应力地层的实际地层厚度，再根据目标井与周边临井的位置关系，采用平均数方法和地层展布预测方法确定低垂向应力地层有效厚度；

（3）水平井眼轨迹选取：在步骤（2）所述的低垂向应力地层有效厚度的基础上，根据不同的低垂向应力地层有效厚度选取不同的水平井眼轨迹；

（4）初步压裂改造方法确定：在步骤（3）所述的不同的水平井眼轨迹的水平段轨迹上，选择垂向间隔为1.0m的位置，在垂直方向上进行压裂裂缝面设计，通过压裂设计软件模拟形成裂缝的长度、宽度、导流能力、改造体积及相关参数，确定初步压裂改造方法；

（5）水平井眼轨迹优化设计：采用钻井设计软件对步骤（3）所述的不同水平井眼轨迹进行优化设计，根据优化设计结果，评估水平井眼轨迹对油气井生产制度的影响，若施工风险可控即可进行下一步钻完井施工程序，若施工风险大，则返回重新用钻井设计软件对水平井眼轨迹进行优化设计；

（6）最终压裂改造方法确定：在步骤（5）所述的钻完井施工条件下，采用单段多簇射孔和缝网压裂方式对水平段地层进行压裂改造，采用压裂设计软件对水平井进行优化模拟设计，确定最终的压裂施工参数，得到最终的压裂改造方法。

优选地，所述步骤（2）中，低垂向应力地层的有效厚度可分为：有效厚度大于16m的地层、有效厚度在12~16m之间的地层、有效厚度小于12m的地层。

优选地，所述步骤（3）中不同的水平井眼轨迹分别为：有效厚度大于16m的地层采用大位移斜水平度段井眼轨迹，有效厚度在12-16m之间的地层采用螺旋形水平井井眼轨迹，有效厚度小于12m的地层采用弧形水平井井眼轨迹。

优选地，所述步骤（4）中，水力压裂裂缝面设计包括水平井的压裂段数、压裂分簇及簇间间隔的设计。

优选地，所述步骤（5）中，对步骤（3）所述的不同水平井眼轨迹进行优化设计是通过以下方法进行的：

a.依据目标区地质力学约束条件对水平井眼的稳定性、井眼摩阻、扭矩、井眼净化能力及钻井防砰安全进行风险评估；b.根据套管力学分析，评估水平井眼轨迹对套管损坏的影响。

优选地，所述步骤（6）中，单段多簇射孔的单簇为一个压裂层面或压裂断面，且单簇之间垂直深度间隔为1.0m。

优选地，所述步骤（6）中，最终的压裂改造方法包括：压裂层段划分、压裂分簇、施工参数确定及压裂液、支撑剂和设备工具的选择。

优选地，所述步骤（6）中，单段多簇射孔中，单段内一般分为4簇，具体分簇方法由油气层钻遇情况和测井情况决定。

优选地，水平缝水平井钻完井压裂改造技术方法中，压裂改造方式或工具有多种，但是分段或分簇的方法为：相邻两段或两簇的垂向深度间距均为1.0米。

本发明有效有效果为：

（1）本发明公开的油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法解决了低垂向应力地层不能用水平井压裂改造方式开发的问题，且在压裂改造实施后，形成的人工裂缝将水平段切割成若干个平行于地层的水平缝平面，这些叠置的水平缝平面增加了油气藏储层的改造面积，可提高单井油气产量和开发效益；

（2）本发明公开的水平缝水平井钻完井压裂改造方法实施后，在目的层段形成的叠置水平裂缝面，可显著改善垂向渗透率。

附图说明

图1是本发明大位移斜水平度段井眼轨迹图；

图2是本发明螺旋形水平井井眼轨迹图；

图3是本发明螺旋形水平井井眼三维轨迹图；

图4是本发明弧形水平段井眼轨迹图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法,包含以下步骤：

（1）低垂向应力地层确定：根据油气藏储层的地质特征及岩石力学分析资料，确定油气藏储层地应力分布情况，地层上覆压力或垂向应力方向若为最小主应力方向，则可以确定该地层为低垂向应力地层；

（2）低垂向应力地层有效厚度确定：根据导眼井或周边控制井的电测综合解释成果曲线，确定步骤（1）所述低垂向应力地层的实际地层厚度，再根据目标井与周边临井的位置关系，采用平均数方法和地层展布预测方法确定低垂向应力地层有效厚度，可分为：有效厚度大于16m的低垂向应力地层、有效厚度在12~16m之间的低垂向应力地层及有效厚度小于12m的低垂向应力地层；

（3）水平井眼轨迹选取：在步骤（2）所述的低垂向应力地层有效厚度的基础上，根据不同的低垂向应力地层的有效厚度选取不同的水平井眼轨迹，分别为：有效厚度大于16m的低垂向应力地层采用大位移斜水平度段井眼轨迹，有效厚度在12-16m之间的低垂向应力地层采用螺旋形水平井井眼轨迹，有效厚度小于12m的低垂向应力地层采用弧形水平井井眼轨迹；

（4）初步压裂改造方法确定：在步骤（3）所述的不同的水平井眼轨迹的水平段轨迹上，选择垂向间隔为1.0m的位置，在垂直方向上进行水力压裂裂缝面设计，包括水平井的压裂段数、压裂分簇及簇间间隔的设计，再通过压裂设计软件模拟形成裂缝的长度、宽度、导流能力及改造体积的参数，确定初步压裂改造方法；

（5）水平井眼轨迹优化设计：采用钻井设计软件对步骤（3）所述的不同水平井眼轨迹进行优化设计，其中，优化设计方法为：a.依据目标区地质力学约束条件对水平井眼的稳定性、井眼摩阻、扭矩、井眼净化能力及钻井防砰安全进行风险评估；b.根据套管力学分析，评估水平井眼轨迹对套管损坏的影响；根据优化设计结果，评估水平井眼轨迹对汽油井生产制度的影响，若施工风险可控即可进行下一步钻完井施工程序，若施工风险大，则返回重新用钻井设计软件对水平井眼轨迹进行优化设计；

（6）最终压裂改造方法确定：在步骤（5）所述的钻完井施工条件下，采用单段多簇射孔和缝网压裂方式对水平段地层进行压裂改造，其中，单段多簇射孔中，单段内一般分为4簇，具体分簇方法由油气层钻遇情况和测井情况决定，且单段多簇射孔的单簇为一个压裂层面或压裂断面，且单簇之间垂直深度间隔为1.0m；再采用压裂设计软件对水平井进行优化模拟设计，确定最终的压裂施工参数，最终的压裂改造方法包括：压裂层段划分、压裂分簇、施工参数确定及压裂液、支撑剂和设备工具的选择；

实施例1所述的油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法解决了低垂向应力地层不能用水平井压裂改造方式开发的问题，且在压裂改造实施后，形成的人工裂缝将水平段切割成若干个平行于地层的水平缝平面，这些叠置的水平缝平面增加了油气藏储层的改造面积，可提高单井油气产量和开发效益，此外，在改造方法实施后，在目的层段形成的叠置水平裂缝面，可显著改善垂向渗透率。

对比试验

方案一：一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法，改造技术方法为：步骤（4）中，选择间隔为0.5m的位置，在垂直方向上进行水力压裂裂缝面设计，其余步骤及参数同实施例1；

方案二：一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法，改造技术方法同实施例1；

方案三：一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法，改造技术方法为：步骤（4）中，选择间隔为1.5m的位置，在垂直方向上进行水力压裂裂缝面设计，其余步骤及参数同实施例1；

方案四：一种油气藏储层水平缝水平井钻完井压裂改造方法，改造技术方法为：步骤（4）中，选择间隔为2.0m的位置，在垂直方向上进行水力压裂裂缝面设计，其余步骤及参数同实施例1；

施工过程中，采用井下微地震裂缝监测方式进行实时监测；压裂施工后，采用产业剖面法对4个方案中施工井层进行产量监测；结果为：

（1）4个施工方案，油气产量大小顺序依次为：方案二>方案一>方案三>方案四；

（2）裂缝监测结果显示，间距为0.5m时，两段或两簇之间的裂缝面叠合；间距为1.5m和2.0m时，两段或两簇之间的裂缝面有一定距离，相互影响较小；间距为1.0m时，两段或两簇之间的裂缝面相互有连通的迹象，但重叠现象不明显；

因此，当两段或两簇之间间距为1.0m，能够显著增加低垂向应力地层的改造面积，提高单井产量和开发效益。

具体案例

延长油田东部采油厂开发区域地层为低垂向应力地质特征，在未采用水平井开发前一直采用直井（定向井）钻完井开发，单井产量低，效益差。采用水平缝水平井钻完井压裂改造技术方法后，单井产量显著提高。根据井下微地震监测资料解释结果，水平井水平段形成若干个平行于地层的水平裂缝面，极大增加了地层的改造面积，改善了垂向渗透率，提高了单井产量和开发效益；

案例1：延长油田七里村采油厂开发区地层具有典型的低垂向应力地质特征，采用水平缝水平井钻完井压裂改造技术方法设计了水平井七平a井，该井油层厚度8.5米，采用弧形水平井眼轨迹钻完井，水平段长度704米，设计压裂施工段6段20簇，运用单段多簇射孔+体积压裂改造工艺施工，排量8.0m3/min，加砂232m3，压后试油最高产量33吨/天，稳定产量12吨/天，较邻井产量大幅提高，开发效益显著。

案例2：延长油田甘谷驿采油厂开发区储层具有低垂向应力地质特征，采用水平缝水平井钻完井压裂改造技术方法设计了水平井219x平c井，该井油层厚度18.2米，采用大位移斜水平井眼轨迹钻完井，水平段长度596米，设计压裂施工段5段18簇，运用单段多簇射孔+体积压裂改造工艺施工，排量6.5m3/min，加砂215m3，压后试油最高产量26.5吨/天，稳定产量8.6吨/天，较邻井产量大幅提高，开发效益显著。