張孝棟，王定峰，段凌靚，張于勤

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710200）

長北氣藏屬于典型的低滲低壓儲層，滲透率中值為0.7 mD，平均滲透率為1 mD，北部區(qū)塊滲透率偏低，地層原始壓力約為29.0 MPa，儲層厚度5～35 m。自長北項目成立以來，長北區(qū)塊一直以雙分支水平井裸眼完井的方式開發(fā)，此開發(fā)方案鉆井周期長，成本較高。截至2013年12月共完鉆38口雙分支水平井，其中前期和中期開發(fā)的水平井產(chǎn)量高，可以滿足經(jīng)濟(jì)開發(fā)的要求；后期開發(fā)的水平井砂巖鉆遇難度大、投資比較高、單井產(chǎn)量較低，為此中外雙方技術(shù)人員對改進(jìn)開發(fā)方案進(jìn)行了探索。

水平井分段壓裂改造技術(shù)是目前國際上先進(jìn)的低滲透油氣藏儲層增產(chǎn)技術(shù)，其核心就是在井筒內(nèi)沿著水平井眼的方向，根據(jù)儲層物性和含油氣特征，選擇幾個或十幾個小段，采用裸眼或射孔技術(shù)，通過一次壓裂施工壓開幾個或十幾個甚至幾十個水平段裂縫，達(dá)到增大滲流面積和提高單井產(chǎn)量的技術(shù)。

長北區(qū)塊前期和中期全部采用裸眼完井，水平井段有泥頁巖時下入預(yù)鉆孔尾管，長北氣藏砂巖比較致密，井眼穩(wěn)定性好，巖石最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力差別很小。通過分析國內(nèi)外常用的水平井分段壓裂方法，結(jié)合蘇里格氣田低滲透氣藏水平井開發(fā)的實踐經(jīng)驗，綜合分析認(rèn)為：當(dāng)儲層砂巖鉆遇率高，泥巖較少，井眼平滑，井眼穩(wěn)定性好時，可以裸眼完井，采用裸眼封隔器+投球滑套分層壓裂技術(shù)，投球分段壓裂。目前裸眼封隔器技術(shù)成熟，密封性能良好，滿足壓裂改造需要，另外該技術(shù)壓裂施工作業(yè)時間短，可對各壓裂井段進(jìn)行單獨準(zhǔn)確控制，可實現(xiàn)水平段分段生產(chǎn)。下面以CB-X為例，對水平井分段壓裂技術(shù)在長北氣藏的應(yīng)用情況及效果進(jìn)行說明。

1 長北區(qū)塊CB-X井基本情況

CB-X是長北區(qū)塊的第一口水平井壓裂試驗井，水平段長1 549 m。CB-X完井分為上部完井和下部完井兩部分。上部完井是常規(guī)的完井方式由上到下依次是：油管掛+井下安全閥+封隔器+坐落短接+密封插管；下部完井采用貝克的裸眼封隔器加投球滑套分段壓裂系統(tǒng)的管柱組合。

2 壓裂設(shè)計

2.1 壓裂方法的選擇

該井選擇不動管柱的多級封隔器分段壓裂技術(shù)，每一個封隔器下面帶一個投球壓裂滑套，滑套里面安裝了不同尺寸的球座。最小的球座裝在最下面的套筒上，最大的球座裝在最上部的套筒內(nèi)，壓裂時將不同大小的低密度球送入油管，然后將球泵送到相應(yīng)的球座內(nèi)，封堵壓裂過的產(chǎn)層，同時打開該套筒對下一個產(chǎn)層進(jìn)行壓裂。

2.2 壓裂液選擇

壓裂液選擇的原則是：第一要耐溫性，攜砂能力好；第二要對儲層污染低。通過室內(nèi)試驗對比和現(xiàn)場應(yīng)用，最終優(yōu)化后配方為：0.45%瓜膠+1.0%氯化鉀+0.3%粘土穩(wěn)定劑+0.5%助排劑+0.1%pH調(diào)節(jié)劑+0.2%殺菌劑。

2.3 支撐劑選擇

長北氣層埋藏深度一般為2 900 m，閉合壓力約為45 MPa，選擇20～40目的中密度高強(qiáng)度陶粒，同時為了防止陶粒返排出砂，全部采用卡博覆膜陶粒。體積密度為 1.53 g/cm3，真密度為 2.55 g/cm3。

2.4 壓裂施工規(guī)模的確定

根據(jù)軟件模擬，參考國內(nèi)外類似氣田的開發(fā)經(jīng)驗，設(shè)計單段加砂量為30～40 t，單段壓裂液200～300 m3，泵注排量為5 m3/min。其中第一段壓裂泵注程序（見表1）。

2.5 采用前置液支撐劑段塞

水平井壓裂時，近井地帶存在附加的彎曲摩阻，容易發(fā)生支撐劑從壓裂液中析出，造成近井脫砂，發(fā)生砂堵，這種危險隨砂濃度的提高而迅速增大，常常會導(dǎo)致壓裂失敗。彎曲摩阻一般認(rèn)為是由于近井地帶初始壓裂方向與地應(yīng)力方向不一致，發(fā)生裂縫彎曲扭轉(zhuǎn)，另外若裂縫延伸方向與井筒斜交，就可能出現(xiàn)裂縫彎曲，會導(dǎo)致攜砂液在經(jīng)過近井地帶時由于流通路徑的不規(guī)則造成額外的流動阻力。

采用前置液支撐劑段塞，可以減少近井裂縫彎曲摩阻，減少裸眼段微裂縫，增加主裂縫寬度，有效防止早期脫砂。根據(jù)儲層情況，設(shè)計兩種不同粒徑支撐劑段塞，采用100目粉陶段塞降低壓裂液濾失，并堵塞微裂縫，采用20/40目主壓裂陶粒段塞磨蝕裂縫面，降低攜砂液進(jìn)入裂縫的剪切力，保證加砂順暢。

2.6 采用非放射性化學(xué)示蹤劑監(jiān)測各段產(chǎn)能貢獻(xiàn)

該井水平段長度超過1 500 m，分7段壓裂，為了準(zhǔn)確評價各段的產(chǎn)能貢獻(xiàn)，經(jīng)過討論，采用美國巖芯公司的非放射性化學(xué)示蹤劑技術(shù)監(jiān)測各段的產(chǎn)能貢獻(xiàn)。在壓裂各階段隨壓裂液泵入不同種類的微量非放射性化學(xué)示蹤劑。壓裂后，洗井放噴階段取水樣，分析化驗每種示蹤劑的含量，推測出每段地層的產(chǎn)能貢獻(xiàn)。該化學(xué)示蹤劑有如下特點：

表1 第一段壓裂施工泵注程序

（1）低輻射：比日常用煙感器輻射還要低；

（2）低能量：比地層自然放射性材料低至少一個數(shù)量級，當(dāng)人們手拿地層巖石時沒有誰恐懼其輻射；

（3）零沖洗：零污染，基質(zhì)燒結(jié)，非外附著方式；

（4）半衰期：60至80天；

（5）用量少：一茶杯大小的量可滿足至少一個作業(yè)；

（6）安全包裝和運輸-多層鉛罐鉛箱。

3 現(xiàn)場施工

2013年3月8日進(jìn)行小型壓裂，準(zhǔn)確測得地層參數(shù)，及時修正主壓裂設(shè)計。3月9日開始主壓裂，主壓裂施工7.5 h，第四段壓裂完，投入第五段的球后，停泵車，泄壓，檢查更換泵頭密封件，給泵車加油，之后完成剩余3段壓裂。最高施工壓力42 MPa，共入井壓裂液1 865.5 m3，入井陶粒 300 t，施工排量 5 m3/min。各層壓裂施工參數(shù)（見表2），施工曲線（見圖3）。

表2 CB-X井壓裂施工的參數(shù)表

圖1 CB-X施工曲線圖

壓裂后投產(chǎn)效果：該井在井口壓力為7 MPa時，測試產(chǎn)量為120×104m3/d，取得了顯著的增產(chǎn)效果。該水平井鉆井周期短，比雙分支水平井的建井周期縮短了一半，而且產(chǎn)量和雙分支水平井的產(chǎn)量相當(dāng)。

4 各壓裂段產(chǎn)能貢獻(xiàn)分析

在7段壓裂過程中，分別加入7種不同型號的化學(xué)示蹤劑，具體參數(shù)（見表3）。

表3 化學(xué)示蹤劑參數(shù)

壓裂后，氣舉返排，洗井測試過程中，取了47個返排水樣，記錄好取樣時間和累計返排量，把這些樣品送到美國巖芯公司進(jìn)行分析化驗，檢測出各個水樣中每種示蹤劑的含量，分析總結(jié)出各壓裂段的產(chǎn)能貢獻(xiàn)率，結(jié)果（見圖2）。從圖中可以看出，各壓裂段的示蹤劑都返排檢測出來了，且分布比較均勻，各段壓裂效果良好，其中3，4，5，6段的壓裂效果最好，產(chǎn)能貢獻(xiàn)最大。

5 結(jié)論

（1）針對CB-X井的儲層特征和井身結(jié)構(gòu)，采用裸眼封隔器加投球滑套的分段壓裂改造技術(shù)，現(xiàn)場應(yīng)用表明，該方案合理，對低滲透增儲層改造效果良好。

圖2 CB-X井化學(xué)示蹤劑平均濃度分析

（2）裸眼封隔器分段加投球滑套壓裂工具性能可靠，施工方便，滿足長北區(qū)塊水平井分段壓裂儲層改造的需要.

（3）化學(xué)示蹤劑監(jiān)測表明各段壓裂效果良好，7段壓裂層位都有產(chǎn)能貢獻(xiàn)，而且各層產(chǎn)能貢獻(xiàn)比較均勻，達(dá)到設(shè)計要求。

（4）該井完井和儲層改造方案設(shè)計合理，壓裂改造效果顯著，施工安全高效，今后可在該區(qū)塊推廣應(yīng)用。

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