靖邊氣田水平井長(zhǎng)水平段儲(chǔ)層改造技術(shù)

靖邊氣田水平井長(zhǎng)水平段儲(chǔ)層改造技術(shù)

1管多酸壓方式改造自鄂爾多斯盆地景邊氣田水平井開發(fā)以來，儲(chǔ)層的重建方法主要是常規(guī)的酸壓法。通常，采用水平連續(xù)管理系統(tǒng)的變換模式，交替供應(yīng)和供應(yīng)石油酸壓。該工藝對(duì)短水平水平井的改造效果較好，但對(duì)長(zhǎng)水平水平井儲(chǔ)層的改造不是準(zhǔn)確的，儲(chǔ)層的物理性質(zhì)相對(duì)較差，無法有效轉(zhuǎn)化。為充分挖掘儲(chǔ)層增產(chǎn)能力,2010年開始應(yīng)用多級(jí)水力噴射工具,對(duì)儲(chǔ)層物性相對(duì)較差的水平段進(jìn)行水力噴射改造,以進(jìn)一步提高單井產(chǎn)量。2由套管采用管柱內(nèi)管道,作為藥劑進(jìn)行施工水力噴射分段改造技術(shù)從20世紀(jì)90年代末發(fā)展起來,可以在裸眼、篩管完井的水平井中進(jìn)行改造施工,也可以在套管井上進(jìn)行,施工安全性高,可以用一趟管柱在水平井中快速、準(zhǔn)確地壓開多條裂縫,水力噴射工具可以與常規(guī)油管相連接入井,也可以與大直徑連續(xù)油管(?60.3mm)相結(jié)合,使施工更快捷。2.1水力噴射加“微裂縫”形成原理水力噴射壓裂技術(shù)是結(jié)合了水力射孔和水力壓裂的一種增產(chǎn)工藝,該技術(shù)原理基于伯努利方程。利用動(dòng)能和壓能的轉(zhuǎn)換原理,采用噴射原理形成噴孔并壓開地層。流體束的速度變化引起壓力反向變化,噴嘴出口處速度最高壓力最低,隨著流體不斷深入孔道速度逐漸減小,壓力不斷升高,到孔道端處速度達(dá)到最低而壓力最高。安裝在施工管柱上的水力噴射工具,產(chǎn)生高速射流沖擊(或切割)套管和巖石,在地層形成一個(gè)(或多個(gè))噴射孔道,完成水力射孔;同時(shí)噴射流體在孔道內(nèi)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓能,利用噴射滯止壓力破巖,在孔道端部產(chǎn)生微裂縫;射流繼續(xù)作用在噴射通道中形成增壓,同時(shí)向環(huán)空中泵入流體增加環(huán)空壓力,環(huán)空流體在高速射流的帶動(dòng)下進(jìn)入射孔通道和裂縫中,使裂縫得以充分?jǐn)U展,能夠得到較大的裂縫。在裂縫形成后,依靠射流效應(yīng),將泵注的流體導(dǎo)入裂縫,噴嘴出口周圍流體速度最高、壓力最低,流體會(huì)自動(dòng)泵入裂縫而不會(huì)流到其他地方,環(huán)空的流體也會(huì)在壓差作用下進(jìn)入射流區(qū)被吸入地層,實(shí)現(xiàn)水力噴射改造(圖1)。2.2管柱壓裂施工技術(shù)1)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)封隔,施工風(fēng)險(xiǎn)小,不需機(jī)械坐封,可應(yīng)用于裸眼、套管不固井完井等多種完井方式。2)采用不同大小的球控制滑套開關(guān),一次管柱可進(jìn)行多段壓裂,縮短施工周期,有利于降低儲(chǔ)層傷害。3)可進(jìn)行準(zhǔn)確造縫,實(shí)現(xiàn)了水平井裂縫的定位控制,提高儲(chǔ)層改造的針對(duì)性。4)噴射壓裂可以有效降低地層破裂壓力,保證高破裂壓力地層的壓開和壓裂施工。5)實(shí)現(xiàn)射孔、壓裂一次完成,比常規(guī)壓裂工藝節(jié)省了作業(yè)工序。3水平井水力噴射分段改造施工工藝實(shí)例2010年共進(jìn)行了5口井32層次的水力噴射施工(表1),其中4口井為水力噴射酸壓施工,1口井為水力噴射壓裂施工,施工順利,均一次成功。下面以N井施工為例介紹水平井水力噴射分段改造施工工藝。該井為靖邊氣田2010年1口上古生界水平井,于2010年7月22開鉆,10月19日完鉆,完鉆井深4318m,水平段長(zhǎng)1115m,錄井顯示鉆遇氣層804m,鉆遇率達(dá)到72.11%。2010年11月20日實(shí)施水力噴射分段壓裂改造。3.1噴射分段壓裂下通、洗井管柱→替鉆井液、洗井→下水力噴射分段壓裂工具→射孔壓裂第1段→投球打滑套→射孔壓裂第2段→投球打滑套→…→射孔壓裂第7段→放噴和排液→測(cè)試求產(chǎn)。3.2壓裂噴射噴射工具是水力噴射分段改造工藝中的關(guān)鍵工具(圖2),主體框架兩側(cè)裝有多個(gè)噴嘴,高壓流體從噴嘴處噴出完成射孔及壓裂作業(yè)。第一級(jí)噴射器首先按照設(shè)計(jì)參數(shù)完成第一段壓裂作業(yè),井口投球打開第二級(jí)噴射器滑套,滑套及鋼球下移封堵第一級(jí)噴射器液體通道,第二級(jí)噴射器開始按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行第二段壓裂作業(yè),由下至上完成多個(gè)儲(chǔ)層段壓裂施工。3.3分段壓裂施工參數(shù)的優(yōu)化3.3.1噴藥位置優(yōu)化根據(jù)氣測(cè)、鉆完井、電性數(shù)據(jù)分析,選擇整個(gè)水平段物性相對(duì)較好、具有相對(duì)連續(xù)的氣層段,有效提高改造深度,充分挖掘物性較好儲(chǔ)層的增產(chǎn)潛力。3.3.2裂縫參數(shù)確定根據(jù)鄰井各氣層解釋結(jié)果,其有效滲透率主要分布于0.3~0.5mD,通過FracproPT軟件模擬,確定不同滲透率對(duì)應(yīng)的裂縫參數(shù):最優(yōu)裂縫長(zhǎng)度為150~200m,最優(yōu)裂縫導(dǎo)流能力為30D·cm(圖3、4)。3.3.3施工參數(shù)根據(jù)裂縫長(zhǎng)度及導(dǎo)流能力要求,結(jié)合鄰井改造情況,對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,確定各段施工參數(shù)如表2所示。3.4施工過程3.4.1砂量一般在1.82.2正循環(huán)低替,利用高壓水射流攜帶壓裂砂套管開孔,排量一般在1.8~2.2m3/min,砂量一般為1.0~2.0m3,射孔過程中打開套管閘門,結(jié)束后可關(guān)套管閘門,根據(jù)壓力上升情況,判斷射孔效果。3.4.2打前置液注套管注入系統(tǒng)開泵,按設(shè)計(jì)注入平衡液體,排量一般為0.6~1.0m3/min,同時(shí)正循環(huán)打前置液,按泵注程序加砂直至結(jié)束(圖5)。第一段壓裂完成后,投球,待球坐于滑套球座后,加壓10MPa,剪掉滑套,準(zhǔn)備壓裂第二個(gè)設(shè)計(jì)壓裂段,重復(fù)上述施工過程,直至完成所有設(shè)計(jì)壓裂段施工。3.5無阻流量檢測(cè)該井7段水力噴射分段壓裂,累計(jì)加砂量201.7m3,累計(jì)環(huán)空注入液量602.1m3,壓裂注入液量1393.4m3,一點(diǎn)法測(cè)得無阻流量21.1187×104m3/d,是鄰井直井無阻流量的3.63倍,改造效果較好。具體施工參數(shù)如表3所示。3.65鄰井直井、直井2010年采用連續(xù)油管拖動(dòng)布酸+油管酸壓改造施工水平井3口,平均無阻流量是鄰井直井的3.4倍;而采用水力噴射分段酸壓改造施工水平井4口,平均無阻流量是鄰井直井的5.4倍,改造效果突出,其中2口井獲得日產(chǎn)百萬立方米的無阻流量(表4)。4水力噴射分段改造1)水力噴射分段改造工藝實(shí)現(xiàn)了水平井的定點(diǎn)壓裂,提高了儲(chǔ)層改造的針對(duì)性,增產(chǎn)效果明顯,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。2)靖邊氣田水平井改造方式以連續(xù)油管拖動(dòng)布酸+油管酸壓為主,但由于靖邊氣田水平井水平段較長(zhǎng)(普遍在1000m以上),連續(xù)油管在水平井中下到一定深度后,連續(xù)油管由于受下推力而彎曲被“鎖”在井筒內(nèi),導(dǎo)致部分儲(chǔ)層無法得到有效改造。水平井水力噴射分段改造工藝能夠有效地解決這一現(xiàn)象,是長(zhǎng)水平段水平井的有效改造方式之一。3)一次管柱可進(jìn)行多段壓裂,靖邊氣田目前使用的噴射器工具能夠在?114.3mm篩管內(nèi)完成7