樊鵬飛 王旭東

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300450

1 作業(yè)背景

通過壓裂作業(yè)，可以將原本受限的油藏釋放出來，提高油井的生產(chǎn)能力，該技術(shù)對(duì)于老化油田和低滲透油藏尤為有效，[1]隨著渤海油田低滲儲(chǔ)層開發(fā)開采需求不斷增加，壓裂工藝作為目前公認(rèn)的低滲儲(chǔ)層增儲(chǔ)上產(chǎn)攻堅(jiān)利器，近年來在渤海油田逐步拉開序幕。

渤海區(qū)域某油田古近系東三段和沙河街組儲(chǔ)層巖性以中、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，礦物成分主要為石英、長(zhǎng)石、巖屑。東三段和沙河街組主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積，物源來自西南方向的墾東凸起。東三段儲(chǔ)層具有中孔、中～高滲的物性特征，油層段測(cè)井解釋孔隙度范圍16.4%～22.0%，平均為19.4%，滲透率范圍208.6～1589.6mD，平均為736.2mD。地面原油為輕質(zhì)原油，比重0.9g/cm3，具有粘度低、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量中等、含蠟量高、含硫量低、凝固點(diǎn)高等特點(diǎn)，投產(chǎn)初期多次出現(xiàn)井口無液返出、電機(jī)高溫的現(xiàn)象，通過環(huán)空補(bǔ)液、縮小油嘴等方法維持流壓相對(duì)穩(wěn)定。穩(wěn)定生產(chǎn)后，一直維持低流壓、高生產(chǎn)壓差、低液量狀態(tài)生產(chǎn)，含水5.2%，注采連通差，儲(chǔ)層南側(cè)受火成巖影響產(chǎn)能未達(dá)設(shè)計(jì)，電泵排量與供液能力不匹配。

A43井東營組具備良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，周邊儲(chǔ)層好，不受火成巖影響區(qū)域的鄰井單井產(chǎn)能較好。鑒于該井儲(chǔ)層一定程度受到火成巖影響，因此對(duì)東營組進(jìn)行儲(chǔ)層改造。

2 壓裂管柱校核及施工方案

2.1 壓裂管柱校核

本次壓裂作業(yè)管柱設(shè)計(jì)（詳見圖1）為：3-1/2”EUE擴(kuò)孔圓堵+3-1/2”EUE P110油管+壓裂封隔器+7”水力錨+反循環(huán)閥+安全接頭+3-1/2”EUE P110油管，施工參數(shù)為井口限壓70MPa，環(huán)空壓力10MPa，排量為0-5m3/min。

圖1 壓裂管柱圖示意圖

壓裂參數(shù)計(jì)算：當(dāng)井口達(dá)到限壓值70MPa，環(huán)空壓力為10MPa，排量為0-5m3/min，注入時(shí)間為90min，壓裂各參數(shù)計(jì)算如下：

（1）井底壓力計(jì)算：當(dāng)排量為5m3/min，井底流動(dòng)壓力為72MPa，當(dāng)排量為3m3/min，井底流動(dòng)壓力為84MPa，當(dāng)排量為1m3/min，井底流動(dòng)壓力為96MPa，大于地層破裂壓力。

（2）溫度計(jì)算：當(dāng)排量為5m3/min，井底油管內(nèi)溫度從112℃降至40℃。

（3）管柱伸縮計(jì)算：由于溫度效應(yīng)、鼓脹效應(yīng)導(dǎo)致生產(chǎn)封隔器上下管柱出現(xiàn)縮短，砂堵時(shí)縮短量最大為2.153m，由于封隔器的卡瓦作用，管柱總伸長(zhǎng)量為0。

（4）壓裂封隔器和水力錨受力計(jì)算：壓裂管柱下壓16噸坐封封隔器后，經(jīng)模擬校核，砂堵時(shí)封隔器和水力錨受力最大，受到107噸的上頂力，水力錨錨定力≥154噸（70MPa），滿足極限工況下的防上頂要求。

（5）管柱強(qiáng)度計(jì)算：正常作業(yè)時(shí)，壓裂管柱的三軸、抗拉、抗內(nèi)壓、抗外擠的安全系數(shù)滿足中國海洋石油標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)出現(xiàn)砂堵情況時(shí)，井口達(dá)到井口限壓值70MPa，環(huán)空壓力為10MPa時(shí)，壓裂管柱的三軸、抗拉、抗內(nèi)壓、抗外擠的安全系數(shù)滿足作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求（詳見圖2）。

圖2 管柱強(qiáng)度校核示意圖

2 壓裂施工方案

2.1 管柱結(jié)構(gòu)及壓力預(yù)測(cè)：

A43井壓裂兩個(gè)生產(chǎn)層段，壓裂管柱結(jié)構(gòu)：3-1/2”EUE擴(kuò)孔圓堵+3-1/2”EUE P110油管+壓裂封隔器+7”水力錨+反循環(huán)閥+安全接頭+扶正器+3-1/2”EUE P110油管，采取投堵填砂封隔下部產(chǎn)層，采用一趟兩層填砂拖動(dòng)壓裂工藝，壓裂管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工具成熟，性能穩(wěn)定，A43井改造段跨度大，小層多，為了保證壓裂效果，設(shè)計(jì)采用較大排量注入施工，設(shè)計(jì)注入排量4-5m3/min，從預(yù)測(cè)結(jié)果來看（詳見表1），破裂壓力梯度按照0.0167MPa/m計(jì)算，裂縫延伸壓力梯度0.0151MPa/m，預(yù)測(cè)最大施工壓力56.9MPa。

2.2 泵注方案

（1）A43井第一壓裂段小型測(cè)試壓裂泵注程序：

設(shè)計(jì)一級(jí)加砂量36.0m3，砂比5-35%，平均砂比21.9%，施工排量4.0-4.5m3/min，頂替后降排量投球暫堵1和3小層（7.4m/279孔/320球），二級(jí)加砂量18.0m3砂比5-40%，平均砂比23.1%，施工排量4.0-5.0m3/min。工藝設(shè)計(jì)方案總計(jì)加砂54m3，凈液量442m3。

（2）A43井第二壓裂段小型測(cè)試壓裂泵注程序：

第二壓裂段儲(chǔ)層較薄、縫高難以擴(kuò)展、加砂難度較大，采用大排量+較低砂比促進(jìn)支撐劑運(yùn)移及縱向充分改造。為促進(jìn)形成復(fù)雜裂縫，設(shè)計(jì)前置液采用弱交聯(lián)壓裂液造縫、加入多級(jí)自懸浮陶粒段塞。工藝設(shè)計(jì)方案施工總加砂量31m3，加砂強(qiáng)度4.8m3/m。砂比5-40%，平均砂比21.8%，尾追固結(jié)覆膜陶粒1m3，施工排量4.0-5.0m3/min，凈液量257m3。

3 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效果

3.1 作業(yè)井效果

A 43 井投產(chǎn)后日產(chǎn)液121 m3/d，日產(chǎn)油106.5m3，含水12%，對(duì)比故障前日產(chǎn)液19.25m3，日產(chǎn)油18.25m3，日增油量88.25m3，壓裂作業(yè)效果良好。

3.2 作業(yè)井效益

A43井投產(chǎn)后，日増油約88.25m3/d，折合收益約24萬/天（60美元/桶計(jì)算）。此次壓裂施工共注入液量730方，支撐劑81方，投暫堵球200個(gè)，創(chuàng)造渤海老井低滲壓裂新的記錄。此次拖輪壓裂作業(yè)純作業(yè)時(shí)間160h，對(duì)比施工設(shè)計(jì)188h節(jié)省28h，節(jié)省時(shí)效14.9%，大大提高了作業(yè)效率。該井實(shí)施至今運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

4 結(jié)束語

1）低滲壓裂技術(shù)是解決海上油田火成巖儲(chǔ)層產(chǎn)出低的有效方式，在渤海油田應(yīng)用了多口井，作業(yè)后增油效果明顯，達(dá)到了設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，應(yīng)用前景廣闊。

2）設(shè)計(jì)研發(fā)專業(yè)用于海洋石油開采的壓裂多功能設(shè)備，具備集成作業(yè)、增產(chǎn)等復(fù)合功能，是未來海洋石油低滲儲(chǔ)層開發(fā)的方向，進(jìn)一步優(yōu)化作業(yè)流程、采取措施有效降低成本，對(duì)海上壓裂技術(shù)的推廣至關(guān)重要。

3）由于海上平臺(tái)環(huán)境相似，低滲壓裂技術(shù)有效提升了油井產(chǎn)能，取得良好經(jīng)濟(jì)效益，因此可進(jìn)一步推廣應(yīng)用至四海油田的開發(fā)中。