Otimização do sistema de produção de óleo de xisto na bacia de Ordos, China

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 6515 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Neste artigo, o sistema de produção (PS) de óleo de xisto é otimizado de acordo com dados de produção e experimentos internos, incluindo testes de núcleo e fluido. Os resultados mostraram que: ① A taxa de queda de pressão na boca do poço é uma referência razoável para a determinação da duração do fechamento pós-fratura (PFSID). Quando a pressão na boca do poço horizontal é relativamente estável e a queda de pressão é inferior a 0,1 MPa por dia durante três dias consecutivos, o PFSID termina; ② A intensidade do refluxo do fluido de fraturamento afeta a eficácia do propante no subsolo, portanto, a intensidade do refluxo pode ser determinada pela vazão crítica e fator de segurança de cada propante; ③ A intensidade do refluxo deve ser variada durante diferentes estágios de desenvolvimento, que podem ser divididos em quatro de acordo com a razão de produção de gás e óleo (GOR) de um poço horizontal de óleo de xisto: baixa, média-alta, alta e alta-baixa produção de GOR. Durante o estágio de GOR de baixa produção, a razão de pressão de fluxo e pressão de saturação deve ser mantida maior que 1,0, e a produtividade líquida diária inicial para um comprimento lateral de óleo de cem metros em um poço horizontal é de 2,4 ~ 2,9 m3/d; e durante os estágios GOR de produção média-alta, GOR de alta produção e GOR de alta-baixa produção, a produtividade líquida diária inicial deve ser mantida entre 0,8 ~ 1,0 ou menos de 0,8, respectivamente.

O reservatório continental de óleo de xisto da China é muito diferente do da América do Norte em termos de tamanho da bacia, ambiente tectônico e condições sedimentares. As camadas de petróleo na América do Norte são espessas e têm boa continuidade e o óleo de xisto está na janela de óleo leve-condensado, com uma alta relação gás-óleo e energia de formação suficiente. Um poço horizontal geralmente atinge uma produção inicial e cumulativa elevada após fraturamento e operação industrializada. No entanto, os reservatórios continentais de óleo de xisto na China mudam rapidamente em sua distribuição planar e, ao mesmo tempo, a seleção de pontos "doces" é difícil. Com um baixo grau de evolução térmica e energia de formação, a produção de poço único é relativamente baixa. Os estratos continentais de xisto na China são ricos em recursos petrolíferos e foram divididos em três categorias: intercalar, sedimento híbrido e xisto1. Os hidrocarbonetos líquidos acumulados ou retidos nos estratos de folhelho rico em matéria orgânica continental na bacia de Ordos são recursos não convencionais típicos de fontes intro, e os reservatórios são intercalares e folhelhos2,3,4,5. A bacia de Ordos está localizada na junção dos domínios tectônicos leste e oeste da China. Fazia parte da bacia do norte da China durante a era paleozóica. O movimento indosiniano processado no final do Triássico fez com que a placa do Yangtze se espremesse e colidisse para o norte com a placa do norte da China e, ao mesmo tempo, o cinturão orogênico do Qinling Ocidental se elevou, formando uma grande depressão interior assimétrica da bacia do lago com largura e suave no nordeste, enquanto íngreme e estreito no sudoeste6. Reservatórios interlamelares de óleo de xisto são formações sedimentares clásticas continentais com propriedades físicas pobres e estruturas complexas de microporos7,8,9. A porosidade de seus estratos portadores de óleo está entre 4,0 ~ 12,9%, com média de 7,4%, e permeabilidade entre (0,01 ~ 1,55) × 10−3 μm2, com média de 0,1 × 10−3 μm210,11,12. Após dezenas de anos de práticas de exploração e desenvolvimento de óleo de xisto na bacia de Ordos, o campo de petróleo de Qingcheng foi construído como uma área de demonstração para um desenvolvimento comercial de óleo de xisto em grande escala durante o ano de 2018 ~ 2021, e mais de 600 poços horizontais foram em produção até o final de 2021, com espaçamento entre poços de 300 ~ 450 m e comprimento lateral médio de 1.650 m. A produção anual de petróleo dos reservatórios de óleo de xisto interlayer atingiu o nível de milhões de toneladas.

O desenvolvimento comercial em larga escala de óleo de xisto visa garantir um rápido retorno do investimento, e o principal método é usar energia 'quase-natureza' após fraturamento de volume (VF, uma fratura hidráulica com grande quantidade de fluido e propante para 'cortar' o reservatório em pedaços muito pequenos) em um poço horizontal. Esses poços apresentam características de alta taxa de produção em seu estágio inicial de recuperação (os primeiros três meses no ciclo de vida de recuperação de um poço horizontal) e alta taxa decrescente. A taxa de recuperação é relativamente baixa e é capaz de receber benefícios econômicos sob altos preços do petróleo, enquanto o desenvolvimento mal consegue se sustentar sob baixos preços do petróleo. Assim, um PS razoável destinado a alcançar uma taxa de recuperação mais alta é essencial para o desenvolvimento do óleo de xisto sob preços baixos do petróleo, além da seleção do "ponto ideal", otimização do layout do poço e tecnologias de engenharia e redução do investimento. Um PS razoável de um poço horizontal deve atingir uma transição suave de diferentes energias acionadas enquanto reduz os danos à formação aplicados pelo líquido de fraturamento13. Um processo geral de desenvolvimento de óleo de xisto pode ser dividido em três estágios: estágio de fechamento pós-fratura, estágio de drenagem e estágio de recuperação. Assim, um PS razoável deve ser adequado para diferentes estágios: otimizar o PFSID para maximizar a liberação de energia imposta pelo fraturamento hidráulico enquanto reduz os danos à formação; para certificar uma intensidade de refluxo razoável do líquido de fraturamento, uma vez que uma intensidade de refluxo inadequada pode causar respingos de areia de um reservatório fraturado, enquanto uma intensidade adequada ajuda no fechamento de trincas fraturadas e é importante para a manutenção da energia durante as etapas posteriores de recuperação do petróleo e para reduzir a diminuição taxa de um poço horizontal; para otimizar a intensidade de recuperação de fluido durante os estágios de recuperação, durante os quais um uso efetivo da energia de formação reduz a taxa decrescente durante o estágio inicial. A energia elástica imposta pelo líquido de fraturamento é liberada durante o estágio de produção, e uma alta produtividade de líquido neste estágio leva à liberação de gás dissolvido e o acionamento do gás dissolvido aparece durante este estágio, resultando em um fluxo bifásico de óleo e gás e um alto taxa decrescente. Assim, uma produtividade razoável de um poço horizontal garante uma liberação ordenada de três tipos de energias elásticas no subsolo: energia imposta por líquidos de fraturamento bombeados, por deformação de rochas e líquidos de formação e por gás dissolvido. Para o desenvolvimento de óleo de xisto continental na China, a prática in-situ está à frente da pesquisa teórica, e este artigo visa encontrar soluções para os problemas encontrados durante o desenvolvimento de óleo de xisto, mencionados acima. E as três seções a seguir são as soluções para cada um dos problemas acima. Neste trabalho, uma série de PS razoáveis ​​para poços horizontais foi determinada com base em análises teóricas e práticas in-situ, com o objetivo de melhorar a produtividade individual do poço durante o estágio inicial e a recuperação final estimada (EUR).