Развитие нефтегазовых теорий в Китае

С одной стороны, как коллекторы нефти плотных пород, так и коллекторы газа плотных пород нуждаются в гидроразрыве для улучшения проницаемости коллектора и подвижности жидкости, и в обоих случаях необходимо ручное вмешательство для достижения масштабного развития. С другой стороны, существуют большие различия в методах разработки между коллекторами нефти и газа плотных пород. Нефтяные коллекторы часто разрабатываются с дополнительными энергоносителями. Инъекционная система добычи делает непрерывность, связность и неоднородность коллектора ключевыми темам исследования. Технологии разработки тонкой закачки воды, химического наводнения и контроля глубинного профиля требуют детальной корреляции слоев, от плоской и межслоевой неоднородности до неоднородности слоя и внутренней характеристики одиночного песчаного горизонта. Газовые коллекторы в основном разрабатываются за счет расгерметизация, а диапазон падения давления является основой описания. Масштаб и геометрия пластов-коллекторов являются предметом исследований, которые определяют площадь дренажа газа, структуру скважины и т. д. Для нефти и газа плотных пород разработаны теории «многоступенчатого перепада давления» и «искусственных коллекторов».

Коллекторы газа плотных пород бассейна Ордос находятся в основном в наземных многорукавных речных осадочных отложениях. Под двойным эффектом седиментации и диагенеза, эффективные песчаные горизонты ограничены в распределении, появляясь в бинарной структуре ограниченного эффективного песка в широко распределенном материнском песке. Эффективные коллекторы характеризуются плохой целостностью, низкой проницаемостью и слабой пьезопроводностью. После разрыва пласта проницаемость призабойных зон улучшается, но неоднородность пласта усиливается. На основании геологических характеристик и режима разработки для газа плотных пород была создана теория развития «многоступенчатого падения давления». В соответствии с этой теорией коллектор разрабатывается путем полного использования энергии пласта, при котором давление падает в несколько этапов от зоны искусственного разрушения до материнской части, от эффективного песчаного горизонта до песчаного горизонта материнских пород, постепенно от микромасштабной поры до наноразмерной поры, чтобы увеличить рабочий объем падения давления, заставить поток газа в зоне с высокой проницаемостью приводить газ в зоне с низкой проницаемостью в движение для поэтапного осуществления добычи газа в различных частях. Динамические запасы газовых скважин, разработанных по этой схеме, меняются в три этапа с увеличением времени добычи: стадия быстрого подъема, стадия медленного подъема и стабильная стадия добычи, соответственно, отражающие размах техногенных трещин вблизи газовых скважин, материнскую породу вдали от газовых скважин и границы. На основе этой теории был предложен режим контроля давления на ранней стадии и оптимизации пропорциональности добычи для достижения относительного равновесного падения давления коллектора с трещинами в прискважинной зоне, в скважинном материнском коллекторе и другом бедном коллекторе, что улучшает экономику добычи и разработки отдельных скважин. Это способствовало масштабному освоению газа плотных пород.

Ввиду низкой способности просачивания, отсутствия естественной стабильной добычи, имеющей промышленное значение, быстрого падения энергии и сложного энергетического пополнения запасов нефти и газа плотных пород, академик Чжоу Кайненг из Китайской академии наук в 2016–2017 годах предложил теорию «искусственного коллектора», и систематически разрабатывал ее теоретическую коннотацию, ключевые технологии и методы применения ^[1]. «Искусственный коллектор» принимает «зону максимального нефтегазонасыщения» в качестве целевой единицы и создает зону с высокой проницаемостью, и изменяет поле просачивания путем развертывания соответствующих групп скважин и применения интегрированного гидроразрыва, нагнетания и добычи, чтобы изменить поле напряжений, температурное поле, химическое поле породы, а также смачиваемость и текучесть нефти и газа. Цель состоит в том, чтобы добиться эффективного и масштабного освоения нетрадиционной нефти и газа путем искусственного вмешательства. Во время процесса разрыва подземная часть зоны выхода нефти изменяется, а изменение давления жидкости в трещине приводит к изменению ширины и длины трещины. Этот прогресс также становится причиной изменений в поле напряжений, и изменения в напряжении в дальней зоне и напряжении, вызванном трещиной, а также формирует ограничение ширины трещины и давления жидкости в трещине. В процессе разрыва пласта реакция кислотной породы действует как источник тепла, который влияет на изменение температурного поля «искусственного коллектора», а изменение температуры также влияет на скорость химической реакции и химическую стабильность процесса реакции минерала. Источник тепла, поступающий в пласт с жидкостью для гидроразрыва, отличается от температуры пласта. Изменение температуры вызывает изменение теплового напряжения и механических свойств породы, зависящих от температуры. Поле просачивания жидкости гидроразрыва в трещину и материнскую породу приводит к передаче тепла, формируя конвективный теплообмен и влияя на изменение температурного поля. Изменение температурного поля влияет на свойства жидкости, такие как плотность жидкости и вязкость, связанные с температурой.

Изменение соотношения «четыре поля», поля просачивания, поля напряжений, поля температуры и химического поля является важным способом создания проточной системы сети трещин с большим скоплением скважин для «искусственного коллектора». В пределах определенного объема блока «зоны максимального нефтегазонасыщения» контроль разрушения пласта на большой площади может быть реализован путем изменения «четырех полей». В пределах действия одной скважины «искусственного коллектора» диагностика разрушений коллектора реализуется путем создания «искусственной зоны высокой проницаемости» посредством объемной стимуляции. В пределах действия одиночного разрыва добыча нефти может быть улучшена за счет принятия мер по замене впитывающей жидкости и повышению качества жидкости. Благодаря исследованиям и практическим разработкам, разработка "искусственного коллектора" сформировала пять основных технологических рядов: трехмерную сейсмическую и геологическую технологию оценки "зоны обнаружения" на основе больших данных, технологию "искусственного коллектора" большой группы кластеров скважин, технологию разрыва искусственным интеллектом для стимулирования объема, замененную технологию затопления нефти и энергии и технологию интеллектуального управления "искусственным коллектором", основанную на облачных вычислениях. Среди них технология гидроразрыва под контролем искусственного интеллекта сочетает тонкий гидроразрыв с использованием интеллектуальных материалов, которые образуют два вида методов гидроразрыва. Первый из них - это метод врубовой стимуляции, основанный на «пробке быстрого бурения и кластерной перфорации», который подходит для коллекторов нефти плотных пород, в которых трудно сформировать сложные трещины. Посредством поэтапного разрыва нескольких кластеров пласт может быть точно разрезан трещинами. Второй метод стимулирования ГРП для создания сложных трещин, который в основном направлен на хрупкие пласты с развитыми естественными трещинами. Большое смещение, временное блокирование управления и оптимизация расстояния между трещинами в горизонтальных скважинах используются для создания сложной системы трещин. Различные умные материалы для стимуляции добавляются в конце, внутри и на входе трещин в различных коллекторах, чтобы изменить смачиваемость породы пласта и реализовать управление искусственным разрывом в фиксированных точках.

«Искусственный коллектор» - это системная технология, объединяющая разведку, разработку, проектирование, производство и информацию. Проведены промышленные испытания крупномасштабного впрыска жидкости, энергетического дополнения и стимуляции замещения впитывания, проведено 235 скважинных пилотных испытаний, что привело к добыче нефти плотных пород в 2 раза больше по сравнению с традиционными технологиями, что демонстрирует хорошие перспективы применения технологии. Она имеет большое значение в содействии выгодной и стабильной разработки нетрадиционных запасов и низкосортных ресурсов нефти и газа.