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        TAP閥壓開地層解決方案及其在蘇南的應(yīng)用

        2020-06-03 13:56:04楊圣方董易凡董永恒劉媛
        關(guān)鍵詞:投球蘇南液量

        楊圣方,董易凡,董永恒,劉媛

        中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司(陜西 西安 710018)

        中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司(以下簡(jiǎn)稱蘇南公司)大井叢壓裂試氣,形成六大流程批量化作業(yè)模式。即井叢井安裝壓裂井口、兩套地面流程并試壓一趟過;鋼絲通井一趟過;電纜射孔一趟過;壓裂施工一趟過;快速返排、集中放噴排液一趟過;測(cè)試求產(chǎn)一趟過的“6個(gè)一趟過”組織模式。

        蘇南公司壓裂試氣井叢設(shè)備擺放布局的規(guī)劃和功能區(qū)域的合理劃分,使每個(gè)井場(chǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),做到各項(xiàng)作業(yè)互不干擾。壓裂施工績(jī)效顯著提高[1-4]。

        蘇南公司現(xiàn)場(chǎng)叢式井鉆完井方式是以88.9 mm的套管與TAP 閥一起下入完井。儲(chǔ)層改造是通過水力噴射分層壓裂實(shí)現(xiàn)的。蘇南公司現(xiàn)場(chǎng)叢式井主要分直井和定向井,一般需要壓裂1~3層,最下面一層通過射孔后進(jìn)行壓裂,上面的一到兩層通過打開TAP閥進(jìn)行壓裂。最下面一層壓裂完后,投球至TAP 閥位置,隔離下面一層,同時(shí)打開TAP 閥滑套,進(jìn)行壓裂。TAP 閥打開的成功與否,直接影響壓裂的成敗。

        1 壓裂TAP閥打不開問題現(xiàn)狀

        自2016年壓裂施工以來,TAP閥打不開的情況明顯增加。TAP閥打不開嚴(yán)重影響了壓裂的施工績(jī)效。后續(xù)的連續(xù)油管沖砂、補(bǔ)孔等特種作業(yè)也產(chǎn)生施工費(fèi)用,增大了施工成本[5]。同時(shí)也增加了補(bǔ)孔、連續(xù)油管沖砂交叉作業(yè)的施工安全隱患,背離了降本增效的思想。解決TAP 閥打不開的問題成為刻不容緩的事情。對(duì)2016年和2017年的TAP 閥多層壓裂進(jìn)行了數(shù)據(jù)收集調(diào)查(表1)。

        表1 2016年與2017年TAP閥打開情況對(duì)比

        從表1 看出,2017 年壓裂TAP 閥層失敗的比例比2016 年有2倍的增加幅度,對(duì)于這種施工現(xiàn)狀,解決壓裂TAP閥的問題是頭等大事。

        2 解決方案

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的解決壓裂TAP 閥打不開的經(jīng)驗(yàn)做法,嘗試進(jìn)行分析,以找到突破口。壓裂TAP閥打不開,通常是放噴一晚上,第二天進(jìn)行壓裂,壓裂TAP閥層又有可能被打開。放噴一晚上,井筒的陶粒被返排出來,特別是TAP 閥處,這樣投球就能很好地坐落在TAP 閥上,從而打開滑套,進(jìn)行壓裂。壓裂TAP 閥上殘余壓裂砂陶粒,影響投球入座,從而導(dǎo)致壓裂TAP 閥打不開。按照壓裂流程,加砂的最后一個(gè)階段完成后,進(jìn)入線性膠液的頂替階段。目前使用5 m3的液量進(jìn)行送球,也就是保證球的前面有5 m3的清液。懷疑送球液體量與壓裂TAP 閥層的打不開問題有一定的相關(guān)性。為此,對(duì)179 個(gè)TAP 層的送球液量(總的頂替量到井筒容積量)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對(duì)比。

        對(duì)失敗的50 層TAP 層壓裂的送球液量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,有32層的送球液量在5 m3以下。17層的送球液量在5~7 m3,只有1層的送球液量在7 m3以上。

        對(duì)129 層成功壓裂的送球液量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,55 層的送球液量在7 m3以上,48 層的送球液量在5~7 m3,26層在5 m3以下。對(duì)送球液量5 m3以下、5~7 m3、7 m3以上這3個(gè)不同液量范圍下失敗層數(shù)與成功層數(shù)進(jìn)行了對(duì)比。

        送球液量越大,TAP 閥層壓裂成功的可能性越大,特別是7 m3以上,成功的比例達(dá)到98%以上。

        失敗層和成功層的送球頂替液量統(tǒng)計(jì)見表2。

        表2 TAP閥打開成功與失敗的送球液量對(duì)比

        成功層的送球平均頂替量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失敗層的,幾乎是2 倍之多。通過分析看出送球液量7 m3是TAP 閥打開的臨界值。通過現(xiàn)場(chǎng)取樣,對(duì)送球液量進(jìn)行進(jìn)一步分析。圖1 中,標(biāo)有1 m3的塑料瓶是指送球液量1 m3后,從混砂車中取出的樣品。其他標(biāo)簽的含義依次類推。

        圖1 現(xiàn)場(chǎng)施工取樣

        1 m3的瓶中很清晰地看到瓶底有壓裂砂殘留,6 m3的瓶中幾乎沒有壓裂砂殘留。這些取樣可以證實(shí),最后一個(gè)階段的加砂后,液量尾端與壓裂球之間有壓裂砂的殘留。投球打開TAP閥時(shí),殘留的壓裂砂引起超壓,導(dǎo)致TAP 閥打不開,壓裂施工失敗。足夠多的送球液量,保證壓裂球前方足夠多的清液,使其更容易入座TAP閥,順利打開,完成壓裂施工作業(yè)。

        從成功打開的TAP 閥收集的數(shù)據(jù)中可以看出,7 m3的送球液量是個(gè)臨界值,7 m3或者更多的送球液量可以把TAP 閥沖洗干凈,更容易把TAP 閥打開。為什么是7 m3的送球液量呢,分析交聯(lián)劑的交聯(lián)性能能夠解釋其原因。

        在壓裂作業(yè)中,交聯(lián)劑的交聯(lián)時(shí)間為2~3 min,但是交聯(lián)劑不能直接把壓裂砂和線性膠交聯(lián)在一起。在交聯(lián)初期,壓裂砂不能完全交聯(lián),這一非完全交聯(lián)期持續(xù)1.5 min,因此,會(huì)有不確定量的壓裂砂殘留下來。由于整個(gè)泵注流程是連續(xù)的,在加砂的最后一個(gè)階段,因?yàn)槟z液不能完全帶走壓裂砂,所以壓裂砂殘留在壓裂系統(tǒng)中,從而導(dǎo)致壓裂砂輸送延遲。延遲時(shí)間是1.5 min,排量為4.8 m3/min,在開始的1.5 min 膠液不能完全交聯(lián),壓裂砂殘留下來,攜砂液量為7.2 m3,因此,7 m3的送球液量能夠沖洗干凈殘留的壓裂砂。

        由以上的分析可以看出,送球液量在7 m3及以上,TAP閥打開的成功率較大,決定增加使用的送球液量,由目前現(xiàn)場(chǎng)施工使用的至少5 m3增加到7 m3。增加送球液量至7 m3作為現(xiàn)場(chǎng)壓裂TAP閥壓開地層的解決方案,并實(shí)施應(yīng)用。

        3 應(yīng)用效果

        3.1 提高TAP閥打開成功率

        按照以上的送球液量,對(duì)后面施工的幾個(gè)井叢,增加至7 m3以上。結(jié)果表明,共壓裂TAP 74層,其中73 層的TAP 打開,效果顯著。對(duì)打開的73 層壓裂TAP的送球液量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表3)。

        最小TAP閥層的送球液量8 m3,最大TAP閥層的送球液量16.1 m3,平均TAP閥層的送球液量是9.8 m3。

        表3 對(duì)策實(shí)施前后的TAP閥打開情況對(duì)比

        從表3 可以看出,壓裂TAP 閥打開的成功率提高顯著,幾乎是百分之百打開。實(shí)施效果非常理想,解決了壓裂TAP閥打不開的問題,把增加送球液量這一對(duì)策列入壓裂施工標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序中,更好地服務(wù)于壓裂施工作業(yè)。

        3.2 提高施工績(jī)效,減少交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

        TAP 閥的成功打開,節(jié)約了多次試擠及后續(xù)重新補(bǔ)孔的時(shí)間,避免了射孔和壓裂交叉作業(yè)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。2018 年的施工作業(yè)中,創(chuàng)造了一天壓裂2 口單井、累計(jì)6層的單天壓裂層的新紀(jì)錄。

        3.3 節(jié)省施工成本,提高經(jīng)濟(jì)效益

        根據(jù)2018 年的施工情況,從補(bǔ)孔費(fèi)用、額外壓裂費(fèi)用等方面進(jìn)行了施工成本的統(tǒng)計(jì),與2017年比較壓裂施工作業(yè)節(jié)省了700萬元。

        4 結(jié)束語

        壓裂TAP 閥壓不開地層的解決及應(yīng)用,不僅績(jī)效大大提高,而且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。為蘇南產(chǎn)建作業(yè)的“降本增效”貢獻(xiàn)了力量,更好地服務(wù)蘇南項(xiàng)目的發(fā)展。

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