水力噴射壓裂技術在水平井壓裂中的應用

1、水力噴射壓裂技術在水平井壓裂中的應用【摘 要】川西新場氣田下沙溪廟組氣藏為致密砂巖儲層，常規(guī)直井單井產量低，加砂壓裂后增產效果有限，氣藏開發(fā)效益低；采用水平井鉆井可大大增加泄氣面積，提高氣產量，改善氣藏開發(fā)效果；該區(qū)下沙溪廟組氣藏的水平井開采模式尚處于嘗試階段，本井采用了水力噴射分段加砂壓裂工藝技術對水平段進行改造，現(xiàn)場試驗表明該改造工藝對水平段儲層實施了有效的改造，提高了低滲透致密氣藏的壓裂效果，為下步該區(qū)域水平井儲層改造指明了方向。【關鍵詞】新場氣田；水平井；水力噴射；分段壓裂abstract: the western sichuan xinchang gas field under ne

2、w shaximiao gas reservoir for the tight sandstone reservoir, the conventional vertical wells with low output single well, after fracturing sand yield limited, low-efficiency gas reservoir development; the use of horizontal wells can be greatly increased drilling discouraged area, to raise gas output

3、 to improve the effect of gas reservoir development; the area under the shaximiao gas reservoir exploitation pattern of horizontal wells is still in the attempt to stage, the wells using hydraulic fracturing sand sub-jet technology for the transformation of the horizontal segment , field experiments

4、 show that the transformation process on the level of the reservoir above the implementation of an effective transformation, improved low-permeability tight gas fracturing effect, for the next step reservoir horizontal wells in the region specified in the direction of the transformation.keywords: xi

5、nchang gas field, under the shaximiao gas reservoir, horizontal well, water jet, sub-fracturing.前 言新場氣田下沙溪廟組氣藏由于埋藏較深（2600-3000m），壓實作用強且膠結物中方解石含量較多，儲層總體上表現(xiàn)為致密砂巖；儲層非均質性嚴重，儲層孔隙喉道小，孔喉比差，具有大孔小喉的配置特點。該氣藏要獲得工業(yè)產能必須經過加砂壓裂改造，改造所需壓裂規(guī)模較大，采用常規(guī)直井或定向井單井產量低，加砂壓裂后增產效果有限，氣藏開發(fā)效益低。采用水平井鉆井可大大增加泄氣面積，提高氣產量，改善氣藏開發(fā)效果。該區(qū)下沙溪廟

6、組氣藏的水平井開采模式尚處于嘗試階段，本井將為水平井開發(fā)新場地區(qū)下沙溪廟致密氣藏摸索經驗和技術。一、水力噴射射孔技術1-2水力噴射射孔技術是一種利用水壓機構在套管上以沖孔的方式開窗，利用高壓水射流在地層中鉆孔，從而實現(xiàn)井筒與地層間有效連通，達到油氣生產井增產的新技術。當前國內外采用較多的水力噴射原理都是基于伯努利(bernoulli)方程式，從水力噴射工具噴出的水射流沖擊物體后射流改變了方向和速度，損失的動量以作用力的形式傳遞到被沖擊物體的表面。根據(jù)動量定理，理論上連續(xù)射流作用在物體表面的力為：fj=cqv (1)式中:c-無因次系數(shù)，與射流方向變量有關；-水的密度，kgm3；q-射流流量，m

7、3s；-射流平均速度，ms。二、水力噴射壓裂技術1-2水力噴射壓裂是一種新的增產作業(yè)措施，通過噴嘴完成水力射孔后，射流連續(xù)作用在噴射通道中形成增壓，超過破裂壓力后將地層壓破。同時，射流中攜帶的石英砂、陶粒進人地層對裂縫形成有效支撐，完成壓裂過程。在壓裂過程中保持比較低的環(huán)空壓力很重要，根據(jù)射流工作原理，在噴出流體邊界層的內表面上，其速度等于噴出速度，在外面表面上速度等于零，所以邊界層內的流速自內向外由噴出速度逐漸下降為零，因此射流邊界的速度降低，產生負壓。從周圍進入射流邊界內的液體，被射流帶動進入地層，邊界層液體減少，這時要向套管環(huán)空補充液體，以保證套管環(huán)空的壓力和能量。三、現(xiàn)場應用1、試驗井

8、基本情況4新沙311h井是部署在四川盆地新場構造t21地震反射層構造北翼的一口以沙溪廟js31砂體為主要目的層的開發(fā)水平井（井身立體空間軌跡圖如圖1）；完井方式為后期襯管完井。2、分段條數(shù)及位置的確定4新沙311h井js31儲層2634.0-2965.0m井段解釋了共14個儲層，包括6層氣層、3層差氣層、5層含氣層。因此綜合考慮產能模擬、水平井壓裂工藝、井下工具情況，新沙311h井水平段壓裂分段數(shù)設計為3段。為了確保3段改造后裂縫獲得最大的含氣控制面積，分段位置分別選在顯示較好的水平段的a靶點附近2645.0-2650.0m、水平段中部2788.0-2795.0m和顯示相對較差的b靶點附近29

9、60.0-2965.0m。3、射孔方案3-4考慮到新沙311h井最大水平主應力方向與水平段井筒的方向不一致，壓裂將產生橫切裂縫，所以采用滑套噴槍（如圖2）進行水力噴砂射孔。滑套噴搶是在單平面噴槍的基礎上，在噴嘴內加滑套，由剪釘固定。噴槍共分三級，自下而上為：普通單平面噴槍，下接球座，滑套內徑為28mm噴槍，滑套內徑為34mm噴槍；自下而上逐次噴射，各級噴射前分別投入相應大小的鋼球，剪斷剪釘，將滑套推至阻擋短節(jié)，每一級噴射又可根據(jù)噴嘴磨損情況，噴射多點。這種工具大大提高了工效，平均提高施工速度3倍3。三只噴槍均采用6×6.0mm噴嘴、60度相位角組合。每只噴槍的噴嘴平面橫向距離為6cm

10、，將有利于減少多裂縫的產生。射孔井段位置應考慮顯示較好的儲層井段進行射孔，因此確定新沙311h井的射孔段位置（如圖3）。4、裂縫延伸分析4新場沙溪廟組氣藏的最大主應力方向（裂縫延伸方向，如圖4）為n-e90-120度，而新沙311井水平段井眼軌跡閉合方位為n-e45度左右，裂縫延伸方向與水平段井眼軌跡兩者成大約45-75度夾角。5、現(xiàn)場施工5（1）噴砂射孔階段：油管注入正循環(huán)泵注，利用高壓水射流攜帶石英砂套管開孔，排量控制在3.0m3/min，砂量為1.6m3，射孔結束后關套管閘門，根據(jù)壓力變化情況，判斷射孔效果。（2）壓裂階段：套管注入系統(tǒng)開泵，按設計注入平衡液體，排量為1.0m3/min；

11、同時正循環(huán)打前置液，排量為3.0m3/min，按泵注程序加砂直至結束。（3）施工分析：根據(jù)施工曲線反映的數(shù)據(jù)，水力噴射壓裂施工壓力對排量比較敏感，提升排量時壓力有明顯的上升，說明噴嘴節(jié)流效應明顯。三段施工后期壓力都出現(xiàn)了突然下降（15-18mpa），分析主要是噴槍出現(xiàn)了嚴重沖蝕現(xiàn)象。6、效果評價經水力噴射壓裂改造后，新沙311h井測試天然氣無阻流量8.84885×104m3/d，獲得了較好的增產效果。四、結論與認識1、采用水力噴射射孔大大降低了由于多條裂縫競爭減小裂縫寬度、主裂縫難以形成而造成的施工壓力過高，易發(fā)生砂堵的幾率，為本次水平段水力噴射分段加砂壓裂施工的成功實施創(chuàng)造了條件。

12、2、本井是川西新場氣田第一口實施水力噴射分段壓裂的水平井，取得了水力噴射分段壓裂技術先導性試驗的成功，為新場下沙溪廟組氣藏水平井致密儲層的開發(fā)提供了一種有效的技術措施。3、加砂階段后期，施工壓力都出現(xiàn)大幅度下降現(xiàn)象，說明射孔槍在加砂階段后期都出現(xiàn)了嚴重沖蝕現(xiàn)象，未完全實現(xiàn)水力噴射加砂壓裂施工的要求；建議進一步提高噴射槍的強度，提高噴射孔抗沖刷能力。參考文獻1袁超金等.水力噴射壓裂可提高裸眼水平井的完井效率j.國外油田工程,2004,20（7）,13-14.2王希友等.水力噴射壓裂技術在火山巖水平井壓裂中的應用j,石油地質與工程，2009,23（5）,84-85.3長慶油田規(guī)劃院礦機所.水力噴射工具的發(fā)展j.81-84.4向麗等.四川省德陽市新場構造新沙311h井js31水力噴射分段加砂壓裂施工設計.5曾曉建等.四川省德