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        元壩陸相分段超高壓完井工藝技術(shù)及效果

        2016-03-14 00:55:17李修德樊一彬中石化西南石油工程公司井下作業(yè)分公司四川德陽618000
        化工管理 2016年25期
        關(guān)鍵詞:本井射孔壓裂液

        李修德 樊一彬(中石化西南石油工程公司井下作業(yè)分公司, 四川 德陽 618000)

        元壩陸相分段超高壓完井工藝技術(shù)及效果

        李修德 樊一彬(中石化西南石油工程公司井下作業(yè)分公司, 四川 德陽 618000)

        元壩地區(qū)陸相天然氣主要包括侏羅系自流井組和上三疊統(tǒng)須家河組,儲層埋深3800~5200m,巖石致密化程度很高,孔隙度低(3%~6%),滲流條件和連通性因裂縫發(fā)育的非均質(zhì)性而差異很大。由于地層巖性特征,在陸相氣層完井工藝方面面臨施工地層破裂壓力高,地面井口裝置承壓級別高等諸多難點。同時,單井穩(wěn)產(chǎn)效果較差,生產(chǎn)壓降幅度均在0.3~0.5MPa/d。為了進一步提高產(chǎn)能,在井型方面從探井的直井轉(zhuǎn)向為水平井,并采用射孔+分段加砂壓裂改造的工藝,實現(xiàn)單井產(chǎn)能的突破。

        分段超高壓;完井工藝

        1 基本情況

        YL H-1井是元壩氣田部署在元壩九龍山南鼻狀構(gòu)造帶五龍構(gòu)造-巖性圈閉的一口評價井,目的層為三疊統(tǒng)須家河組二段,完鉆斜深5795m,完鉆垂深4550.29m,實探人工井底5755.39m,水平段實長1027.13m。

        2 完井工藝分析

        (1)地應(yīng)力分析 須家河組二段儲層巖性上以深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖為主,粉砂巖、灰質(zhì)細砂巖不等厚互層,是典型的致密砂巖儲層,地層破裂壓裂高。

        通過計算得出本井儲層改造段的靜態(tài)楊氏模量介于18~32GPa,泊松比介于0.218~0.35,最大水平主應(yīng)力方向為97.5°,最小主地應(yīng)力多數(shù)為65.5MPa,最大主地應(yīng)力118-112MPa,井底閉合壓力應(yīng)為100~110MPa,應(yīng)用軟件對本井須二段進行地應(yīng)力計算。從結(jié)果分析,目的層與上、下隔層巖性區(qū)別較大,地應(yīng)力差異明顯,在壓裂改造期間有利于縫高的控制。

        (2)井身結(jié)構(gòu) 根據(jù)先期部署的探井及試采井產(chǎn)能不理想的情況,為提高單井產(chǎn)能,優(yōu)選采用了水平井,油層套管分兩段完井,其中井口至3953m為φ177.8mm套管,3946~5795m懸掛φ139.7mm套管,該井身結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)頂部封隔器座封在上部套管,分段封隔器座封在懸掛套管段內(nèi)。

        (3)井筒處理工藝 ①井筒處理工具。針對本井特殊的完井工藝,研發(fā)了以特殊構(gòu)造的梨形銑錐、磨銑通井規(guī)為主的井筒清障工具,優(yōu)化了作業(yè)控制參數(shù),能夠有效清除毛刺和水泥等障礙物,保證完井改造管柱的順利下入和封隔器的有效密封。②井筒凈化工藝。針對本井泥漿比重高、固相含量高、長水平段易沉淀的特點,研發(fā)了特殊沖砂工具,優(yōu)化形成了長水平段井眼凈化工藝技術(shù),能夠有效沖洗沉砂、水泥塊等固相雜質(zhì),為完井管柱提供了合格的井筒條件。對于位垂比大的水平井;分析了泥漿性能與作業(yè)要求的耦合特征,通過室內(nèi)評價實驗系統(tǒng)優(yōu)化以切力為主要指標的泥漿流變性能參數(shù),經(jīng)過現(xiàn)場試驗驗證,制定了詳細的泥漿的性能控制標準。

        (4)分簇式射孔工藝 根據(jù)水平井“多段分簇”壓裂裂縫擴展的三維有限元力學(xué)模型,對水平井“多段分簇”壓裂簇間裂縫干擾進行了模擬計算,射孔簇數(shù)和射孔簇間距是影響水平井“多段分簇”射孔壓裂簇間裂縫干擾的主要影響因素。射孔簇數(shù)越多,每個壓裂段裂縫間的干擾越嚴重,射孔簇間距越小,裂縫間的干擾越嚴重,相應(yīng)的施工參數(shù)和儲層參數(shù)會對裂縫擴展結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

        因本井水平段跨度長度長達1104m,但累計射厚僅有29m,綜合按7段分段加砂壓裂;同時為提高水平段末端的產(chǎn)能貢獻率,優(yōu)選裂縫發(fā)育區(qū)域,考慮水平段末端加密分段間隔,采用鉆桿+油管傳輸?shù)姆执厥缴淇坠に?,?次13簇完成射孔作業(yè),減少近井的裂縫扭曲摩阻。

        (5)高壓差分段改造工藝 ①高壓差分段壓裂工具。根據(jù)本井破裂壓力高,工具壓差大的特性,經(jīng)過調(diào)研國內(nèi)外高壓差分段工具后,采用了15000psi高壓差封隔器的組合分段改造工具,滿足最大改造壓差達103MPa,為目前工藝條件下最大壓差的入井封隔器。②壓裂液體系及支撐劑。根據(jù)本井大規(guī)模壓裂參數(shù),優(yōu)選了壓裂液體系,主要具有以下優(yōu)點:a.快速水化;在3分鐘內(nèi)達到粘度的85%到90%,10分鐘內(nèi)達到粘度100%,尤其適合大型壓裂的在線混配施工。b.低殘留,快速分散;胍膠利用內(nèi)部自帶的分散劑和緩沖劑實現(xiàn)自行水化,不易形成魚眼,利于基液形成較高的粘度。c.低濃度可獲得高粘度;在相同濃度和溫度條件下壓裂液粘度明顯高于其他競爭壓裂液體系,最高可比常規(guī)壓裂液粘度高20%。d.較高的返排率:針對氣井壓裂的微乳化表面活性劑專利產(chǎn)品,能夠大大提高氣井壓裂后返排率。

        參考鄰井壓裂施工情況,經(jīng)計算本井目的層閉合壓力100~110MPa,在后期加入30/50目低密度高強度陶粒作支撐劑,以滿足長期導(dǎo)流能力,同時可以降低施工風(fēng)險,在前置液階段設(shè)計70/140目粉陶段塞來封堵多裂縫及天然裂縫,提高壓裂施工成功率。

        (6)超高壓地面工藝 采用140MPa高壓地面壓裂車組進行超高壓加砂壓裂施工,滿足在超高壓條件下不停泵投球工藝,減少由于停泵造成的砂堵等復(fù)雜情況的發(fā)生,優(yōu)質(zhì)高效的完成了7段超高壓加砂壓裂施工。

        3 結(jié)語

        ①采用的高壓差封隔器分段工藝適用于陸相致密砂巖儲層,在高破裂壓裂條件下的產(chǎn)層分段,取得了較好改造效果。

        ②對水平段的合理優(yōu)化進行分簇式射孔,縮短作業(yè)時間,減少對地層的污染。

        ③新開發(fā)的井筒處理工具及泥漿井筒凈化工藝,對回接筒及其它井壁附著物進行了有效的清理。

        ④新型壓裂液體系和支撐劑的匹配效果良好好,滿足了超高壓、大排量、連續(xù)作業(yè)的各項條件。

        ⑤超高壓不停泵投球工藝的首次成功實施,極大的減少了加砂壓裂過程中地層砂堵的風(fēng)險,確保了支撐劑在地層中的有效平鋪。

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