隋明政(中石化華北石油工程公司井下作業(yè)分公司 河南 鄭州 450042)

引言

大牛地氣田地處鄂爾多斯盆地北部，構(gòu)造上位于伊陜斜坡東北部，面積約2000km；構(gòu)造圈閉的成因與古巖溶作用、沉積巖相及成巖后生作用有關(guān)。

大牛地氣田下古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)層埋深3000-3600m，中部深度3300m左右，地層溫度90~120°C，地層壓力系數(shù)一般為0.83~0.96MPa/100m。奧陶系風(fēng)化殼孔隙度分布范圍為0.58~14%，平均值4.3%；滲透率分布范圍為0.0105~5.89×10-3μm，平均值0.46×10-3μm，表明大牛地氣田下古生界奧陶系風(fēng)化殼碳酸鹽巖儲(chǔ)氣層為典型的低壓、低孔、低滲致密儲(chǔ)層。

華北分公司針對(duì)不同儲(chǔ)層先后進(jìn)行一系列酸壓試驗(yàn)，截至目前大牛地氣田下古生界共酸壓改造直井101層次，水平井12口，其中獲得工業(yè)氣流44層次。

總體來看，直井改造后產(chǎn)能較低，水平井雖有所突破，但整體酸壓施工效果不理想。為獲得對(duì)大牛地氣田碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造在工藝方面的突破，華北分公司進(jìn)行了水平井多級(jí)管外封隔器分段轉(zhuǎn)向酸壓裂工藝技術(shù)對(duì)奧陶系馬家溝組進(jìn)行儲(chǔ)層改造嘗試。

一、轉(zhuǎn)向酸壓裂工藝技術(shù)

轉(zhuǎn)向機(jī)理：清潔自轉(zhuǎn)向劑由多種表面活性劑復(fù)合而成，它在地層中隨著酸液的消耗,pH值上升,當(dāng)p H值上升至大約2~3時(shí),液體由線性流體變成了粘彈性凍膠狀,增加了酸液在地層的微裂縫及孔道中的流動(dòng)阻力,從而阻礙酸液在此孔道中繼續(xù)流動(dòng)而使酸液被迫轉(zhuǎn)向其他流動(dòng)阻力相對(duì)較小的孔道，繼而起到降低濾失和轉(zhuǎn)向的目的。

二、酸壓管柱

完井酸壓管柱采用酸壓、生產(chǎn)聯(lián)作管柱+裸眼封隔器+壓裂滑套一體化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸壓、排液、投產(chǎn)一體化作業(yè)，適應(yīng)于水平井分段壓裂改造。其主要特點(diǎn)：1)封隔器之間采用41/2″套管代替生產(chǎn)油管，大通徑套管既起到減小施工阻力穩(wěn)定井壁作用，同時(shí)又是儲(chǔ)層改造及生產(chǎn)通道，因此適用于有可能發(fā)生井眼垮塌的儲(chǔ)層；2)采用尾管懸掛器或完井封隔器懸掛下部完井管柱；3)以懸掛器、裸眼封隔器作為封隔儲(chǔ)層的生產(chǎn)封隔器；4)以壓裂滑套、浮閥等作為流量控制裝置，起到井下節(jié)流器的作用，可有效減少生產(chǎn)過程中水合物的形成，降低氣井過早水淹的風(fēng)險(xiǎn)。

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

基于轉(zhuǎn)向酸室內(nèi)研究結(jié)果及大牛地已經(jīng)運(yùn)用成熟的水平井管外封隔器分段壓裂技術(shù)，華北分公司大12井區(qū)××井奧陶系馬五5層進(jìn)行了水平井管外封隔器分段轉(zhuǎn)向酸壓裂試驗(yàn)。

1.技術(shù)要求

(1)由于儲(chǔ)層壓力系數(shù)較低，現(xiàn)場(chǎng)施工采用全程泵注液氮的工藝，同時(shí)盡量縮短壓后關(guān)井時(shí)間，以充分利用酸巖反應(yīng)形成CO2的自身能量增加壓后儲(chǔ)層的返排能力，減少殘酸對(duì)儲(chǔ)層的再次傷害；

(2)水平井裸眼管外封隔器分段完井管柱，投球滑套所產(chǎn)生的節(jié)流摩阻較大，為降低地面施工壓力，保證施工安全，要求鉆井井眼的水平段方位與大牛地氣田馬五儲(chǔ)層的最大水平主應(yīng)力方向北偏東64o~75o近似垂直，以減少近井地帶復(fù)雜裂縫的形成，保證橫切井筒的人工裂縫更好的溝通天然裂縫。

2.××井施工規(guī)模優(yōu)化

對(duì)于不同的儲(chǔ)層特性，華北分公司做了有針對(duì)性的嘗試。依據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)要求，以及儲(chǔ)層顯示情況，××井1000米水平段共分9段，段間裸眼段長(zhǎng)度在80-150米之間。對(duì)于物性顯示差的第1、2、4、5、9段儲(chǔ)層，采用深度酸壓改造，突破井筒區(qū)域的致密帶，盡量溝通井筒周圍裂縫系統(tǒng)，以獲得好的改造效果。根據(jù)轉(zhuǎn)向酸排量4.0m3/min的摩阻模擬計(jì)算結(jié)果，采用轉(zhuǎn)向酸A180m3。

對(duì)于儲(chǔ)層條件較好的重點(diǎn)改造層段第3、6、7、8，段，在深度酸壓的同時(shí)，盡量溝通天然裂縫系統(tǒng)，采用不同類型酸液交替注入的方式并采用大排量施工。根據(jù)注酸排量5.0m3/min的摩阻模擬計(jì)算結(jié)果，采用轉(zhuǎn)向酸A100m3+轉(zhuǎn)向酸B180m3。模擬計(jì)算見表1。

表1 ××井物性較好段模擬計(jì)算結(jié)果

根據(jù)該井不同封隔層段的地質(zhì)情況，兼顧每段的產(chǎn)能和裂縫擴(kuò)展情況，對(duì)于不同層段進(jìn)行規(guī)模的優(yōu)化，詳細(xì)規(guī)模見表2。

表2 ××井分段酸壓規(guī)模總表

3.××井施工效果分析

該井壓裂共注入酸量2236.4m3，其中轉(zhuǎn)向酸A1302.0m3，轉(zhuǎn)向酸B934.4m3，累計(jì)注入液氮110m3。施工曲線如圖1所示。

圖1 ××井馬五5層第七段酸壓施工曲線

從施工曲線來看，注轉(zhuǎn)向酸期間油壓平穩(wěn)上升后減小，說明轉(zhuǎn)向酸起到對(duì)裂縫發(fā)育儲(chǔ)層段的降低濾失和實(shí)現(xiàn)暫堵轉(zhuǎn)向的作用，使得后面泵注的鮮酸能夠更好地對(duì)致密儲(chǔ)層進(jìn)行刻蝕，達(dá)到均勻改造的目的。壓裂后進(jìn)行返排試氣，累計(jì)排液1288.6m3，返排率56.6%，說明施工全程泵注液氮有效的提高的儲(chǔ)層的返排能力。試氣無阻流量為5.92×104m3/d，說明水平井管外封隔器分段轉(zhuǎn)向酸壓裂工藝技術(shù)在大牛地氣田的首次使用取得了較好的效果。

四、結(jié)論

1.轉(zhuǎn)向酸與巖層反應(yīng)剩下的殘酸和鮮酸形成粘度差，具有很好的降濾及分流轉(zhuǎn)向性能。

2.酸壓管柱采用酸壓、生產(chǎn)聯(lián)作管柱+裸眼封隔器+壓裂滑套一體化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸壓、排液、投產(chǎn)一體化作業(yè)，適應(yīng)于水平井分段壓裂改造。

3.對(duì)于大牛地奧陶系馬五段整體物性較差，微裂縫發(fā)育的儲(chǔ)層，根據(jù)酸壓層段儲(chǔ)層差異，有針對(duì)性選擇轉(zhuǎn)向酸酸壓工藝及酸液體系，在鉆錄儲(chǔ)層無顯示段，采用深度酸壓改造思路，在鉆錄儲(chǔ)層顯示較好段，采用儲(chǔ)層深度改造的同時(shí)，兼顧均勻改造的思路，可以取得較好的改造效果。

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