碳酸鹽巖地層水平井分段酸壓完井新技術(shù)-201220088-李海濤

1、摘 要在非均質(zhì)性嚴(yán)重、天然裂縫發(fā)育的碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行增產(chǎn)改造是非常有挑戰(zhàn)性的作業(yè)。這種挑戰(zhàn)來(lái)自于：滿足深埋藏、高溫碳酸鹽巖儲(chǔ)層的酸液配方、相配套的鉆井技術(shù)、滿足封隔要求及酸壓要求的完井要求。尤其是碳酸鹽巖地層的完井技術(shù)，仍然需要完善。碳酸鹽巖地層完井經(jīng)歷了：直井完井，酸壓處理、單分支水平井裸眼完井、雙分支、三分支水平裸眼完井、可進(jìn)行多級(jí)酸壓的單分支水平井完井四個(gè)階段。本文從完鉆方向選擇、完井方式適應(yīng)性、以及酸壓后產(chǎn)能評(píng)價(jià)幾個(gè)方面介紹了完井新技術(shù)。最后發(fā)現(xiàn)，可進(jìn)行多級(jí)酸壓的單分支水平井完井方式和投球襯管完井方式，酸壓后的產(chǎn)量都很高。關(guān)鍵詞 酸壓，完井，碳酸鹽巖，水平井引言在碳酸鹽巖地層成功鉆了第

2、一口勘探井后，酸處理和鉆井測(cè)試顯示該地層非均質(zhì)性嚴(yán)重、天然裂縫發(fā)育1。考慮到地層特征，使用解析數(shù)值模型以預(yù)測(cè)產(chǎn)量并評(píng)估模擬中裂縫不確定性對(duì)水平井產(chǎn)能的影響。相態(tài)可行性分析表現(xiàn)出了水平井的優(yōu)勢(shì)，然而井的最終產(chǎn)量依靠裂縫、裂縫的存貯系數(shù)和傳導(dǎo)率。雖然鉆水平井技術(shù)在過(guò)去的幾十年取得進(jìn)步，在完井方面，現(xiàn)在仍然還有很多技術(shù)限制，特別是在碳酸鹽巖地層。這是因?yàn)樵摰貙油昃枰獫M足有效酸壓或增產(chǎn)水平井不同段的要求，特別是在非均質(zhì)地層或天然裂縫發(fā)育的地層。與直井相比，原有水平井完井技術(shù)只能擠入非常有限的增產(chǎn)液體。然后施工人員開(kāi)發(fā)出一種策略，在長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間下證明碳酸鹽巖地層也可以有高產(chǎn)量。這種測(cè)試通過(guò)使用最大儲(chǔ)層接

3、觸面積以應(yīng)對(duì)水平井挑戰(zhàn)，其中只有一小部分的裸眼井段對(duì)總產(chǎn)量有效，剩下的低滲層對(duì)總體產(chǎn)量的貢獻(xiàn)很小。由于這個(gè)原因，作業(yè)者開(kāi)始尋找各種技術(shù)以提高第一口重要水平井的產(chǎn)量。最初的方法產(chǎn)生了基于天然裂縫密度和含水深度的多級(jí)壓裂。在做了可用系統(tǒng)的市場(chǎng)評(píng)估，天然裂縫高度發(fā)育的認(rèn)證、以及貫通水層的風(fēng)險(xiǎn)后，設(shè)計(jì)了分8級(jí)進(jìn)行酸壓增產(chǎn)的方案，該方案使用多級(jí)裸眼封隔器進(jìn)行封隔，濾砂器最大化各層的接觸面積，反向密封以排斥密封接頭，密封接頭在施工開(kāi)始前固定在水洗管柱上。8個(gè)增產(chǎn)段同過(guò)固定在補(bǔ)給船上的高壓酸化裝置連續(xù)作業(yè)?？偣脖萌?3470加侖Hcl,包括確保各段酸液均勻覆蓋的粘彈性轉(zhuǎn)向酸。施工過(guò)程中，每個(gè)增產(chǎn)段都觀測(cè)到不

4、同的施工壓力，這表明裸眼封隔器對(duì)各段起到很好的封隔作用。施工過(guò)程中積極的壓力反應(yīng)證明:滑動(dòng)接頭有效密封反向密封組件。內(nèi)部管柱用于選擇性增產(chǎn)。其使用轉(zhuǎn)位工具以關(guān)閉安裝在生產(chǎn)封隔器下部的封隔閥。增產(chǎn)作業(yè)后，封隔閥成功關(guān)閉以避免液體向儲(chǔ)層濾失，幫助遠(yuǎn)井的放噴，并安全的把管柱移到地面。增產(chǎn)作業(yè)完成后，進(jìn)行了完整的DST測(cè)試以幫助洗井、試井，包括，井底采樣，存儲(chǔ)式壓力計(jì)，智能遠(yuǎn)程雙閥井底關(guān)井。液氮助排的作用下，石油開(kāi)始自動(dòng)流動(dòng)8小時(shí)。返排過(guò)程持續(xù)了幾天，然后該井以各種不同產(chǎn)量生產(chǎn)以計(jì)算PI（采油指數(shù)），并收集樣本。不穩(wěn)定試井取得了很高的PI值，并且總表皮為-5.9，這證明了該井的高產(chǎn)和完井設(shè)計(jì)、增產(chǎn)的有

5、效性。施工結(jié)果提高了產(chǎn)量，提供了高效、節(jié)約成本的增產(chǎn)施工方案。1. 完井面臨的主要挑戰(zhàn)1.1完井方向的選擇最初所有碳酸鹽巖RES地層的水平井分段壓裂鉆井方向平行于最大主應(yīng)力方向。這個(gè)策略逐漸糾正為沿著平行于最小水平主應(yīng)力方向鉆井以期產(chǎn)生多條橫向裂縫。因此，許多井都按平行于最小水平主應(yīng)力方向鉆井，并按MSF系統(tǒng)完井。沿平行于最小水平主應(yīng)力方向鉆井更有挑戰(zhàn)性，需要考慮泥漿重量防止地層垮塌或破裂，否則按MSF系統(tǒng)完井時(shí)就找不到放置裸眼封隔器合適的地方2。之前的分段酸壓施工中觀測(cè)到了一個(gè)有趣現(xiàn)象：第一段（趾部）施工有明顯的裂縫形成-壓力和排量明顯上升，知道地層破裂，然后裂縫延伸。地層破裂壓裂數(shù)據(jù)很明顯

6、，標(biāo)識(shí)著裂縫的形成。停泵后，壓力逐漸下降。以后各段的施工，結(jié)果并不都是顯示液體壓進(jìn)了新層，也沒(méi)有觀測(cè)到壓力降低。并且，很有可能液體被壓進(jìn)了之前的層位，也就是說(shuō)各層間有連通。為了進(jìn)一步診斷這個(gè)問(wèn)題，決定分別測(cè)試各層，然后讓各層自然回流。這種方法揭示了：在幾乎所有的例子中，第一段總是有更高的產(chǎn)量，后面的各段對(duì)總產(chǎn)量幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。1.2特殊地層條件下完井要求根據(jù)早期勘探井測(cè)試，及普光氣田高含硫，二氧化碳的特征，綜合地質(zhì)條件、地面工程需求、完井設(shè)計(jì)等，應(yīng)該考慮以下因素3：a 高含H2S，CO2b 氣藏埋藏較深，地層溫度高c 防止儲(chǔ)層垮塌d 在長(zhǎng)井段地層要滿足安全要求e 滿足酸壓條件f 確保高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、

7、安全完井優(yōu)化：套管完井、一次性射開(kāi)所有儲(chǔ)層，射開(kāi)后暫時(shí)壓井，下生產(chǎn)、酸壓綜合管柱，酸壓，投產(chǎn)。根據(jù)完井要求，酸壓設(shè)計(jì)應(yīng)解決一下技術(shù)問(wèn)題：a 優(yōu)化射孔參數(shù)，避免早期酸壓時(shí)高彎曲摩阻，降低酸壓泵壓并提高設(shè)備使用效率b 對(duì)于長(zhǎng)井段，特厚儲(chǔ)層，必須采取安全有效措施以提高流體剖面c 優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工參數(shù)，努力推進(jìn)酸壓流體進(jìn)入更多層位d 由于普光氣田高含硫、高溫、高敏感性特點(diǎn)，酸壓液體應(yīng)滿足低摩阻，低溶蝕，低傷害，抗高溫，抗含硫，抑制性等性質(zhì)。對(duì)于巴西Basin儲(chǔ)層4-6，操作員開(kāi)始尋找各種技術(shù)證明油田產(chǎn)量并用長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試提高驗(yàn)證性水平井產(chǎn)量。因?yàn)樘烊涣芽p高度發(fā)育，油水界面深度靠近定位深度，最初使用多級(jí)壓裂的

8、方法。當(dāng)酸壓需求被證實(shí)時(shí)，就開(kāi)發(fā)了滿足酸壓要求的完井系統(tǒng)。理論上說(shuō)，是定義要取得哪些需求以滿足以下需求：A）裸眼封隔器-應(yīng)能夠封隔每個(gè)層，并在考慮酸壓后，下部完井系統(tǒng)能抵抗最大應(yīng)力差，B）封隔器固定在套管上-以在增產(chǎn)作業(yè)后，應(yīng)該能為將來(lái)上部完井系統(tǒng)提供通道，并能夠懸掛下部完井管柱重量C）力學(xué)隔層-增產(chǎn)后應(yīng)能提供封隔地層的方式D）開(kāi)闊部分管柱-能為酸壓提供開(kāi)闊地區(qū)，能回流并從其中生產(chǎn)。此外，它也提供了一種阻止產(chǎn)生任何固相或者碎屑進(jìn)入生產(chǎn)管柱的方式，即使用ESPE）下部完井路徑-應(yīng)該提供定位酸化孔眼和路徑，并注入到地層。取得滿足上述要求的條件后，現(xiàn)場(chǎng)可用的可靠完井方式還很多，還應(yīng)做如下篩選：A）

9、使用機(jī)械封隔器而非膨脹封隔器。膨脹封隔器需要長(zhǎng)時(shí)間膨脹（標(biāo)準(zhǔn)型），或者短時(shí)間膨脹（快速膨脹型），這將提高封隔器卡塞風(fēng)險(xiǎn)，使下部完井層不能達(dá)到預(yù)計(jì)深度B） 使用密封筒封隔器，因?yàn)樗梢栽谏喜客昃到y(tǒng)的每個(gè)密封單元保持穩(wěn)定C） 使用儲(chǔ)層封隔閥，可以提供雙向隔層D） 使用濾砂器，因?yàn)槠漭^高的機(jī)械性能，可以控制高產(chǎn)量下的固相和碎屑E） 使用內(nèi)層管柱，和礫石充填的沖洗管類(lèi)似在這個(gè)階段，在內(nèi)部心軸為2600psi下實(shí)現(xiàn)了固定機(jī)械封隔器。這可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)：通過(guò)拋光表面和隔離，隔離了下部完井系統(tǒng)，并拋光了內(nèi)部管柱，或者拋光下部管柱系統(tǒng)面積，隔離內(nèi)部管柱。經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析，決定選擇第一種方案。下部完井系統(tǒng)安裝

10、了雙反向隔離接頭，內(nèi)層管柱拋光的滑動(dòng)接頭如圖1所示。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了特殊測(cè)試以驗(yàn)證反向密封接頭。每個(gè)接頭連接限制在6000psi下進(jìn)行測(cè)試。下部完井幾何特征應(yīng)使用不帶孔眼的管子，而非濾砂管。最后系統(tǒng)的主要特征可概括為：A） 有效地多級(jí)以保證分段增產(chǎn)B） 分層隔離C） 套管鞋隔離D） 酸壓處理后地層隔離E） 重新酸壓的可能性F） 裸眼封隔器深度的活動(dòng)空間G） 連通上部完井系統(tǒng)的能力H） 暫時(shí)棄井機(jī)械隔層圖1.酸壓8層多級(jí)裸眼完井的設(shè)計(jì)1.3滿足要求的完井工具選擇DST組件7Jurassic井的測(cè)試使用拋光座圈（PBR）或者可回收封隔器系統(tǒng)。之前，使用許多環(huán)空壓力反應(yīng)（APR）工具進(jìn)行油管測(cè)試，反向

11、循環(huán)，壓力恢復(fù)等。在測(cè)試過(guò)程中，APR工具主要由于環(huán)空中泥漿過(guò)重而失靈。所以盡量減少各種APR工具的使用以使DST測(cè)試變得簡(jiǎn)單。優(yōu)化的DST管柱包括以下組件：1. 帶有滑動(dòng)接頭或PBR密封組件的可回收封隔器2. 存儲(chǔ)壓力計(jì)托筒3. 反向循環(huán)閥4. 直達(dá)地面的油管5. PBR組件通過(guò)提供拋光座圈和工具管柱間的密封獨(dú)立壓力空間以封隔環(huán)形空間。施工中使用帶有滑動(dòng)接頭的可回收封隔器。存儲(chǔ)壓力計(jì)托筒固定在外部壓力拖筒上以記錄井底流壓，和試采中油管和環(huán)空的溫度。使用帶PBR密封組件和井口噴管的RIH完井管柱，安裝15K型采油樹(shù)并帶有2個(gè)井口安全閥，啟動(dòng)流量測(cè)試，安裝BPV，鉆機(jī)拆卸在Jurassic鉆井后

12、通常緊跟著是PBR或者永久封隔器完井設(shè)計(jì)。完井管柱包括3-1/2抗酸油管，井口噴管以及封隔器密封組件。環(huán)空中18-20ppg油基泥漿作為完井液。3-1/2生產(chǎn)油管滿足生產(chǎn)需求并提供可使用的整體設(shè)計(jì)。完井的井口噴管部分用于固定記錄井底數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)式壓力計(jì)。15000psi抗酸型井口裝置用于測(cè)試所有Jurassic井?，F(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)井口裝置包括環(huán)空閥，兩個(gè)主閥，兩個(gè)地面安全閥，和一個(gè)抽吸閥。為了減少生產(chǎn)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)，兩個(gè)水力激活的地面安全閥安裝在所有的Jurassic井的井口（一個(gè)在兩個(gè)主閥之間，另外一個(gè)在側(cè)翼）。深部碳酸鹽巖儲(chǔ)層沒(méi)有足夠的滲透率以滿足儲(chǔ)層內(nèi)流體流動(dòng)。這些深部碳酸鹽巖通常具有天然裂縫，這些

13、天然裂縫為儲(chǔ)層流體提供了另外一種流動(dòng)途徑。如果這些儲(chǔ)層的裂縫密度比較低，從產(chǎn)層流到井底的潛質(zhì)不夠。為了克服這些問(wèn)題，提高單井產(chǎn)量，采取了一些技術(shù)制造儲(chǔ)層和井筒間的流動(dòng)通道。這些流動(dòng)通道成為誘導(dǎo)裂縫，這些誘導(dǎo)裂縫是在高排量注入酸時(shí)形成的。酸壓作業(yè)通常在致密的碳酸鹽巖地層實(shí)施以提高易酸溶地層的產(chǎn)量。鹽酸通常用于產(chǎn)生刻蝕裂縫，刻蝕裂縫是維持裂縫張開(kāi)的主要機(jī)理。使用支撐劑壓裂是增產(chǎn)砂巖和灰?guī)r地層的另外一種選擇。酸壓中不均勻、足夠粗糙的的刻蝕可在裂縫閉合后保持流通渠道張開(kāi)。觀察發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)尉a(chǎn)量在酸壓后顯著提高。其目的就是在井眼周?chē)纬伤α芽p，并在裂縫表面形成刻蝕，垂直于裂縫表面形成蚓孔，這樣流動(dòng)狀態(tài)從徑

14、向流變?yōu)榫€性流，壓力降也可以顯著減少，同時(shí)也擴(kuò)大了接觸面積。Jurassic地層完井段壓力降比估測(cè)的更高，這說(shuō)明地層非常致密，并且井眼周?chē)](méi)有那么多的天然裂縫。壓裂前基質(zhì)酸化并不能最大化井的產(chǎn)量，因?yàn)橛邢薜拇┩?。為了提高產(chǎn)量，在兩口井中（SA-A,SA-B）進(jìn)行酸壓。酸壓后，兩口井FWHP,PI增長(zhǎng)了將近3-4倍，壓后分析表明：Jurassic井中很多裂縫導(dǎo)流能力有提高。圖2.PBR測(cè)試簡(jiǎn)圖圖3.封隔器測(cè)試簡(jiǎn)圖Challenging horizontal open hole completion in carbonates : a case history on mechanical iso

15、lation and selective stimulation in campos basin brazil Otc 22417最近在熱帶草原盆地的勘探最重要的發(fā)現(xiàn)就是在碳酸鹽巖儲(chǔ)層。第一口直井測(cè)試表明：儲(chǔ)層為非均質(zhì)性嚴(yán)重、天然裂縫發(fā)育的碳酸鹽巖儲(chǔ)層?？紤]到儲(chǔ)層的特征，使用了數(shù)值解和解析解來(lái)評(píng)估水平井的產(chǎn)量。由于一些人員的開(kāi)發(fā)策略是使用最大儲(chǔ)層，一口裸眼井的測(cè)試評(píng)估計(jì)劃減輕了降低產(chǎn)量的風(fēng)險(xiǎn)，固井質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等。這個(gè)計(jì)劃是為了解決低滲碳酸鹽巖的水平井的挑戰(zhàn)。在超過(guò)3000ft長(zhǎng)度的水平段分別分段實(shí)施了水平井分段裸眼完井。首先，回顧了最先進(jìn)裸眼完井的機(jī)械封隔技術(shù)，這種技術(shù)是一種可用于多段壓裂(基質(zhì)、

16、酸壓)的連續(xù)作業(yè)的有效技術(shù)?；谒骄阊鄱ㄎ缓偷刭|(zhì)力學(xué)定位模型校正中獲得的最終儲(chǔ)層數(shù)據(jù)，最終選用的酸化增產(chǎn)措施是酸轉(zhuǎn)向完井系統(tǒng)，而不是高壓的酸壓作業(yè)。這個(gè)設(shè)計(jì)成功的在非均質(zhì)性的碳酸鹽巖儲(chǔ)層中實(shí)施，8個(gè)封隔段的增產(chǎn)使用酸洗設(shè)備和動(dòng)態(tài)固定在補(bǔ)給船上的高壓泵完成。超過(guò)1000桶增產(chǎn)液、氫氯化物混合物、提高轉(zhuǎn)向的粘彈劑分段地注入到儲(chǔ)層中。水平井優(yōu)化研究的目標(biāo)層考慮到超過(guò)125m的碳酸鹽巖柱狀剖面，該層已經(jīng)由直井和試驗(yàn)性井評(píng)估。復(fù)雜的碳酸鹽巖地質(zhì)特征要求使用重要的地層評(píng)估和先進(jìn)的儲(chǔ)層特征技術(shù)以模擬開(kāi)發(fā)方案。在這個(gè)意義上，以概念產(chǎn)量模型實(shí)施了一個(gè)具體的地層評(píng)估，如圖2所示。這展示了測(cè)井、地層測(cè)試分析、地

17、層巖心數(shù)據(jù)分析、地層壓力、流體、地應(yīng)力等綜合特征。這同樣也是產(chǎn)量模型模擬井幾何形狀、完井優(yōu)化儲(chǔ)層產(chǎn)量的基礎(chǔ)。水平井軌跡以最穩(wěn)定井眼條件為基礎(chǔ)。井眼軌跡設(shè)計(jì)及最終模型如圖3所示。電阻率和GR測(cè)井曲線可以看出地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)特征、能夠轉(zhuǎn)向的最佳位置。這包括地層傾角計(jì)算、斷層、天然裂縫識(shí)別、穿過(guò)碳酸鹽巖，頁(yè)巖，砂巖的地質(zhì)導(dǎo)向、產(chǎn)層非產(chǎn)層的判斷。進(jìn)行了一些測(cè)井以獲得巖石、流體，以及在試驗(yàn)井中的相互關(guān)系測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。另外，使用地層傾角信息以確認(rèn)之前的解釋并為繼續(xù)鉆進(jìn)提供確認(rèn)信息。使用NMR，LED做滲透率估計(jì)和流體評(píng)估同樣考慮到井在產(chǎn)層中的合適位置。最后，如環(huán)境預(yù)期，我們有一個(gè)充滿巖石、孔滲非均質(zhì)性的模型，鉆

18、井過(guò)程中獲得并解釋了這些信息。如圖4所示。圖2.儲(chǔ)層特征工作流程圖圖3.水平井位移，最初和最終儲(chǔ)層模型圖4.概念上井分布處儲(chǔ)層特征模型水平段裸眼綜合測(cè)井如圖5所示。這種多學(xué)科方法的同樣也是鉆井液濾失和識(shí)別天然裂縫和石炭多孔系統(tǒng)的綜合，如圖6所示。特別指定完井系統(tǒng)和多級(jí)酸壓計(jì)劃也非常重要。圖5.水平井物理特征：巖性、滲透率、孔隙度、流體飽和度剖面圖6. 鉆井液濾失和識(shí)別天然裂縫和石炭多孔系統(tǒng)的綜合解釋圖7展示了數(shù)值分析產(chǎn)量分析結(jié)果與直井情況下的對(duì)比，1000m水平段完井在所研究的儲(chǔ)層如圖4所示。這個(gè)模型假設(shè)水平井完井時(shí)最多有10條水力裂縫，以防非有效的天然裂縫進(jìn)入到傾角層，而且需要誘導(dǎo)裂縫溝通在

19、直井測(cè)井中發(fā)現(xiàn)的二次裂縫。這個(gè)措施增加了采油指數(shù)從1到大于15。圖7.直井和1000m段水平井產(chǎn)量模型結(jié)論1. 多層隔離和選擇性酸壓成功設(shè)計(jì)、使用，增加了產(chǎn)量并證明了Brazil勘探計(jì)劃的地層高含油。2. 使用數(shù)值模擬方法對(duì)比了直井和預(yù)計(jì)壓裂水平井的產(chǎn)量，以決定傾角和需要分段數(shù)目。因?yàn)閮?chǔ)層中更有效的天然裂縫，實(shí)際結(jié)果忽略了最大期望產(chǎn)量的方案。3. 8個(gè)層段是各自獨(dú)立酸壓的，施工中觀測(cè)到了每段積極的指示，表明反向密封、滑向接頭都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。4. 酸化后的DST表明，酸壓井具有積極的表皮，并且大部分水平井段對(duì)總體高產(chǎn)量有貢獻(xiàn)。結(jié)論1. Jurassic地層具有高產(chǎn)的潛能，大部分地層有酸壓增產(chǎn)的

20、潛能2. 選用單管柱DST測(cè)試以避免因環(huán)空中泥漿過(guò)重而失靈3. 所有井完井時(shí)都使用15000psi型井口裝置，并裝有兩個(gè)安全閥4. LTT可用于了解地層特性Case study of multiple hydraulic fracture completion in a subsea horizontal well, campos basinNeumann spe 98277在Quissama 地層整個(gè)生產(chǎn)階段，完井和增產(chǎn)理論都是一個(gè)挑戰(zhàn)。Quissama 地層的增產(chǎn)策略主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是80年代，以大型酸壓為特征，使用1000gal/ft的28%HCl，發(fā)展成使用300gal/f

21、t的28%HCl進(jìn)行基質(zhì)酸化。第二階段始于90年代，以低用量的基質(zhì)酸化為特征，施工最大值為75gal/ft的15%HCl。就初始產(chǎn)量，或者穩(wěn)產(chǎn)年限說(shuō)，基本一致。第三階段，始于1995年，進(jìn)行該地區(qū)的第一口水平井。水平井通常是射孔襯管完井。標(biāo)準(zhǔn)的增產(chǎn)施工包括變級(jí)非粘性酸，30gal/ft的15%HCl粘性酸以及自轉(zhuǎn)向酸。該井沿最大主應(yīng)力方向鉆井，這樣可以改進(jìn)整個(gè)水平段的橫向裂縫。這要考慮到每個(gè)方面的問(wèn)題，如鉆井、完井、固井、射孔、多級(jí)壓裂、封隔、評(píng)價(jià)等。各裂縫間的封隔多級(jí)壓裂中常用的封隔裂縫的三種方法是：1.可回收橋塞2.段塞射孔3.一次性完成射孔、增產(chǎn)、封隔。施工團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)了各種方法后，決定使用

22、第三種方案。完井方法可滿足各段間在生產(chǎn)和增產(chǎn)過(guò)程中機(jī)械封隔，這是個(gè)非常重要的特征。這種完井方法的另外一個(gè)特征就是各管柱和襯管的環(huán)形空間在增產(chǎn)過(guò)程中是打開(kāi)的，提供了直接獲取井底壓力的方法。Optimization of conventional acid jobs and the historical trend leading to multistage acid fracturing stimulation to increase gas-condensate productivity in carbonate reservoirs in Saudi arabiac.a.franco spe

23、 141339大多數(shù)凝析氣田，包括現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)的位于南部Saudi arabia致密碳酸鹽巖氣田，都需要酸壓處理以獲得經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)量。在開(kāi)發(fā)初期大多數(shù)生產(chǎn)井為直井完井，它們大多數(shù)都進(jìn)行了酸壓處理，并獲得了理想的產(chǎn)量。隨著更致密儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)，大多數(shù)的新井都是單裸眼完井、或者雙側(cè)向完井以獲得最大儲(chǔ)層接觸面積。這些井的大多數(shù)都不需要酸壓，但是其它許多井需要酸壓提高產(chǎn)量或者解除鉆井過(guò)程中造成的傷害。最近發(fā)展大多數(shù)方法事是鉆單橫向裸眼水平井，并選擇與多級(jí)壓裂施工相匹配的完井方式。圖1.完井方式發(fā)展的幾個(gè)階段階段一：直井完井，酸壓處理這個(gè)階段追求鉆直井，或者小井斜套管井，射穿整個(gè)產(chǎn)層，進(jìn)行多級(jí)酸壓處理。典型的

24、酸壓系統(tǒng)包括以下液體系統(tǒng)：前置液：使用交聯(lián)凝膠啟動(dòng)裂縫乳化酸：在高溫的碳酸鹽巖地層減速反應(yīng)速度，獲得更深穿透深度。通常使用28%的HCl間隔團(tuán)：在各酸化段使用交聯(lián)凝膠或者抑制鹽水以保持裂縫張開(kāi)稠化酸：交聯(lián)凝膠稠化酸系統(tǒng)用于降低酸蝕孔洞酸液漏失，常使用28%濃度的Hcl轉(zhuǎn)向酸：粘性液體，通常與纖維混合，用于提高酸液的能力，平等的酸化各射開(kāi)的層位酸壓的級(jí)數(shù)取決于需要酸化產(chǎn)層的厚度和數(shù)目。28%濃度的Hcl在低于破裂梯度的條件下泵入以增加近井地帶的導(dǎo)流能力。酸液系統(tǒng)的配方和用量在氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中已經(jīng)優(yōu)化過(guò)，以提高壓后產(chǎn)量、降低綜合成本、更短的洗井時(shí)間。大多數(shù)井酸化后產(chǎn)量超出預(yù)期。直井酸壓的優(yōu)點(diǎn)有：相對(duì)

25、簡(jiǎn)單和快速的施工方式，更簡(jiǎn)單的井眼連通方式，低成本的增產(chǎn)方式。不利條件：有限的儲(chǔ)層接觸面積，比更大儲(chǔ)層接觸面積有更快的壓力降。若是在高質(zhì)量的儲(chǔ)層這不是個(gè)重要的問(wèn)題，但是當(dāng)這些井鉆在儲(chǔ)層邊部，這就是個(gè)很重要的問(wèn)題。壓后的氣體產(chǎn)量也會(huì)低于預(yù)期。圖2表示FWHP為1500psi時(shí)A井的節(jié)點(diǎn)分析曲線，這口井有兩個(gè)產(chǎn)層，并且在一次酸壓施工中完成酸化。分析表明：在標(biāo)準(zhǔn)情況下，井的產(chǎn)量為32萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方英尺每天（MMscfd），46%來(lái)自上面產(chǎn)層，54%來(lái)自下面的產(chǎn)層。圖3表示FWHP為1500psi，驅(qū)油半徑為5000ft時(shí)15年內(nèi)A井氣體產(chǎn)量。圖2.A井增產(chǎn)后的節(jié)點(diǎn)曲線第二階段：?jiǎn)螜M向水平井裸眼完井在整個(gè)

26、開(kāi)發(fā)階段以單橫向水平井裸眼完井，希望在不經(jīng)過(guò)酸壓的措施獲得MRC。這種完井方式的最初目標(biāo)是獲得最大產(chǎn)層接觸面積，其次目標(biāo)是通過(guò)避免酸壓而降低開(kāi)發(fā)成本。盡管在大多數(shù)井中達(dá)到了這些目標(biāo)，其它井由于鉆深井造成傷害或者產(chǎn)層質(zhì)量低于評(píng)估而沒(méi)有達(dá)到這些目標(biāo)。這些井增產(chǎn)的需求增加了操作復(fù)雜性，因?yàn)橛行У卦霎a(chǎn)長(zhǎng)距離裸眼井并不是個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)。B井是具有平均儲(chǔ)層性質(zhì)的單橫向產(chǎn)氣井，在鉆完回流測(cè)試時(shí)產(chǎn)量很低，所以使用的連續(xù)油管和其它相應(yīng)工具沿水平段泵入酸液。圖5表示B井在FWHP為1500psi條件下實(shí)施的節(jié)點(diǎn)分析。圖形表明增產(chǎn)前產(chǎn)量為6MMscfd，酸壓后產(chǎn)量有能力達(dá)到30 MMscfd，凈增加了24 MMscf

27、d。值得提出的是，流入動(dòng)態(tài)曲線分析表明B井的產(chǎn)量比在相同區(qū)塊假定直井酸化后的產(chǎn)量還要高。圖5.B井壓后的流入動(dòng)態(tài)分析第三階段：雙分支、三分支水平裸眼完井在整個(gè)開(kāi)發(fā)階段，以雙分支、三分支水平裸眼完井，希望通過(guò)連通所有的產(chǎn)層以提高M(jìn)RC。就像單分支水平裸眼井那樣，希望這些井不酸壓就可以獲得預(yù)期產(chǎn)能，但是它們中的大多數(shù)產(chǎn)量低于，需要酸壓解除鉆井中造成的傷害，提高質(zhì)量較低產(chǎn)層的產(chǎn)量。酸壓最常用的是連續(xù)油管洗井，但到達(dá)井眼的挑戰(zhàn)、定位正確層位并酸壓的困難、有效酸壓長(zhǎng)非均質(zhì)性井段使得這種方法不易成功。最近，使用了快速識(shí)別橫向井段新技術(shù)后，在這種井酸壓的成功率逐漸提高。C井是具有很好產(chǎn)層質(zhì)量的雙分支水平氣井

28、，不使用增產(chǎn)措施情況下都有自然產(chǎn)能。圖6左半邊表示井眼形狀，上面分支井的垂向位移為57805ft，下面一個(gè)分支井的垂向位移為6553ft。圖6右半邊表示在FWHP為1500psi時(shí)節(jié)點(diǎn)預(yù)測(cè)分析。該井有能力使上分支井產(chǎn)量達(dá)到12MMscfd，下分支井產(chǎn)量達(dá)到42 MMscfd，總產(chǎn)量54 MMscfd。進(jìn)一步分析表明：C井大約比假定在相同區(qū)塊鉆的直井分層酸壓后的產(chǎn)量高68%。圖6.井眼形軌跡C井的流入動(dòng)態(tài)分析預(yù)測(cè)第四階段：可進(jìn)行多級(jí)酸壓的單分支水平井完井在第四開(kāi)發(fā)階段，鉆單分支裸眼水平井，并配備多級(jí)酸壓的完井設(shè)計(jì)。大多數(shù)這些井鉆在致密碳酸鹽巖地層，最近也有鉆在砂巖地層的，所以需要酸壓、水力填砂壓

29、裂以提高產(chǎn)能。所有井都可進(jìn)行3、4級(jí)壓裂，盡管會(huì)遇到完井挑戰(zhàn)，這些井壓后的產(chǎn)量都很好。D井是單分支水平裸眼井，完井設(shè)計(jì)可滿足三級(jí)酸壓連通兩個(gè)目標(biāo)層。圖8左邊表示井眼幾何形狀，右邊表示FWHP為1500psi時(shí)節(jié)點(diǎn)預(yù)測(cè)分析。由圖可知D井產(chǎn)量比假定在同區(qū)塊鉆井的垂直井酸壓后的產(chǎn)量高79%。相同分析表明D井的產(chǎn)量比等效的成本鉆完井成本更低的雙分支井產(chǎn)量高7%.圖8.D井的井眼軌跡和流入動(dòng)態(tài)分析Integration of drilling completion and stimulation technology boosts Saudi Arabian gas well performance Z

30、ilur rahim spe 161793最初所有碳酸鹽巖RES地層的水平井分段壓裂鉆井方向平行于最大主應(yīng)力方向。這個(gè)策略逐漸糾正為沿著平行于最小水平主應(yīng)力方向鉆井以期產(chǎn)生多條橫向裂縫。因此，許多井都按平行于最小水平主應(yīng)力方向鉆井，并按MSF系統(tǒng)完井。沿平行于最小水平主應(yīng)力方向鉆井更有挑戰(zhàn)性，需要考慮泥漿重量防止地層垮塌或破裂，否則按MSF系統(tǒng)完井時(shí)就找不到放置裸眼封隔器合適的地方。之前的分段酸壓施工中觀測(cè)到了一個(gè)有趣現(xiàn)象：第一段（趾部）施工有明顯的裂縫形成-壓力和排量明顯上升，知道地層破裂，然后裂縫延伸。地層破裂壓裂數(shù)據(jù)很明顯，標(biāo)識(shí)著裂縫的形成。停泵后，壓力逐漸下降。以后各段的施工，結(jié)果并不

31、都是顯示液體壓進(jìn)了新層，也沒(méi)有觀測(cè)到壓力降低。并且，很有可能液體被壓進(jìn)了之前的層位，也就是說(shuō)各層間有連通。為了進(jìn)一步診斷這個(gè)問(wèn)題，決定分別測(cè)試各層，然后讓各層自然回流。這種方法揭示了：在幾乎所有的例子中，第一段總是有更高的產(chǎn)量，后面的各段對(duì)總產(chǎn)量幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。Completion and stimulation methodology for long horizontal wells in lower permeability carbonate reservoirsAlfred JacksonSpe 161527完井方法和設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)特征，考慮了很多種先導(dǎo)5井的完井方法。表2給出了五種完井

32、方法的優(yōu)缺點(diǎn)。例如先導(dǎo)3井使用ICD完井，由于其較低的產(chǎn)量預(yù)期沒(méi)有考慮。雖然裸眼完井提供了最簡(jiǎn)單、花費(fèi)最低的完井方式，它也提供了最不穩(wěn)定、成功率最低的增產(chǎn)機(jī)會(huì)。沒(méi)有襯管，在井末端（TD）使用連續(xù)油管增產(chǎn)，或者是使用生產(chǎn)測(cè)井工具是不太可能的。就像先導(dǎo)1井、2井一樣，使用預(yù)先射孔的襯管，這種方法被強(qiáng)烈推薦。使用連續(xù)油管增產(chǎn)的先導(dǎo)1井、2井只注意到解除鉆井液和濾餅造成的傷害。真實(shí)的儲(chǔ)層改造，會(huì)由于連續(xù)油管低排量，低體積而受限。低排量受連續(xù)油管尺寸和絞車(chē)長(zhǎng)度的限制。低注入速率導(dǎo)致長(zhǎng)施工時(shí)間，即使是使用非常低的體積。在超過(guò)10000ft長(zhǎng)的完井段，總的酸液體積仍然非常大。另外，先導(dǎo)5井的總長(zhǎng)，還有其他新

33、井的長(zhǎng)度都超過(guò)了連續(xù)油管單元的可用長(zhǎng)度，這進(jìn)一步限制了連續(xù)油管的使用。工程師們把注意力放在雙頭式增產(chǎn)方法上，避免連續(xù)油管的風(fēng)險(xiǎn)和花費(fèi)。表1.幾種完井方式的優(yōu)缺點(diǎn)完井設(shè)計(jì)有利條件不利條件裸眼完井不復(fù)雜、成本低l 需要連續(xù)油管作業(yè)l 帶PLD的CT不易完成增產(chǎn)l 無(wú)層位劃分預(yù)先射孔的襯管由于連續(xù)油管成功率l 需要使用連續(xù)油管l 使用連續(xù)油管有不確定性l 增產(chǎn)范圍有限限流的襯管（LE）l 雙頭式增產(chǎn)l 對(duì)產(chǎn)量傷害低l 簡(jiǎn)單、花費(fèi)低l 酸液進(jìn)入連續(xù)油管的不確定性l 增產(chǎn)效果不確定投球壓裂襯管l 主動(dòng)的雙頭式增產(chǎn)l 分艙優(yōu)化的增產(chǎn)l 壓前無(wú)產(chǎn)量l 花費(fèi)大l 后勤有挑戰(zhàn)LE和投球襯管結(jié)合l 主動(dòng)的雙頭式增

34、產(chǎn)l 可評(píng)估單井分段技術(shù)l 投球襯管段壓前無(wú)產(chǎn)量l 比LE花費(fèi)大限流襯管設(shè)計(jì)使用安裝在完井襯管中一系列小孔。每個(gè)分隔空間在跟端都有很多小孔，而在趾端有較少的孔。這種設(shè)計(jì)增加了雙頭式增產(chǎn)匯中跟部的壓力降，把酸推到趾端。LE設(shè)計(jì)提供了一種簡(jiǎn)單相對(duì)便宜的完井方式，使得可以雙頭式增產(chǎn)。然而，先導(dǎo)5井的水平段長(zhǎng)度，把酸液輸送到TD處，并保持總體增產(chǎn)有效性有不確定性。為了更好的保持增產(chǎn)的有效性，使用商業(yè)可用的投球壓裂襯管可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)隔離艙的增產(chǎn)。襯管包括：分割水平段的封隔器、帶孔眼眼的封隔艙、逐級(jí)增大尺寸的球座。開(kāi)始時(shí)，所有襯管孔眼關(guān)閉，然后封隔器因壓力膨脹。最低處的孔眼張開(kāi)，開(kāi)始最低處封隔艙的酸壓作業(yè)。然后投球封隔壓裂的層位，打開(kāi)下一個(gè)壓裂孔。重復(fù)上述操作，直到所有的層位被壓開(kāi)。投球襯管酸壓的主要優(yōu)點(diǎn)是：能夠?qū)嵤╇p頭型酸壓施工，可根據(jù)儲(chǔ)層特性把施工分成各個(gè)艙室。先導(dǎo)井中表現(xiàn)出的一個(gè)具體缺點(diǎn)是，壓前沒(méi)有產(chǎn)量，這使得不能夠評(píng)