CobraMax壓裂工藝在低滲氣藏的應(yīng)用

賴海濤，梁凌云，朱李安，黃建寧，郭清華

(中油長(zhǎng)慶油田公司，陜西 西安 710018)

CobraMax壓裂工藝在低滲氣藏的應(yīng)用

賴海濤，梁凌云，朱李安，黃建寧，郭清華

(中油長(zhǎng)慶油田公司，陜西 西安 710018)

針對(duì)蘇里格氣田現(xiàn)有的分層壓裂工藝在薄而多氣層段井有效開發(fā)方面存在的局限性，長(zhǎng)慶油田通過(guò)與哈里伯頓公司合作在蘇東X井開展了國(guó)內(nèi)第1口CobraMax壓裂試驗(yàn)。該技術(shù)打破了常規(guī)套管射孔，油管連入分層工具，完成3～4層的多層壓裂工藝思路，提出了通過(guò)連續(xù)油管水力噴砂射孔，從環(huán)空進(jìn)行主壓裂施工，通過(guò)砂塞分隔各壓裂層的一種分層改造工藝?yán)砟?，其最大?yōu)勢(shì)在于改造層數(shù)多，可最大限度提高儲(chǔ)層縱向動(dòng)用程度，同時(shí)可減少多層射孔費(fèi)用，有效降低整井費(fèi)用。2010年該技術(shù)在長(zhǎng)慶油田成功實(shí)施，取得了很好的效果，為國(guó)內(nèi)低壓、低產(chǎn)、多層系氣田開采提供了借鑒。

蘇里格氣田;水力噴射;環(huán)空壓裂;分層壓裂;連續(xù)油管

引 言

蘇里格氣田發(fā)育著多套含氣層，各含氣層系儲(chǔ)層地質(zhì)情況復(fù)雜，層間物性差異大，非均質(zhì)性強(qiáng)，具有低滲、低壓、低產(chǎn)、低豐度等特點(diǎn)［1－2］，針對(duì)多套儲(chǔ)層分層改造，經(jīng)過(guò)幾十年的研究與發(fā)展，已經(jīng)形成了一系列分層改造工藝［3］。隨著開發(fā)的不斷深入，主力氣層物性越來(lái)越差，低產(chǎn)井比例逐年升高，平均試氣產(chǎn)量逐年降低，現(xiàn)有的分層壓裂工藝最多只能實(shí)現(xiàn)4層壓裂，薄而多氣層段井有效開發(fā)存在一定的局限性［4－5］。為進(jìn)一步探索高效分層改造的新途徑，提高氣井單井產(chǎn)量，2010年開展了國(guó)內(nèi)第1口CobraMax壓裂試驗(yàn)。筆者從工藝技術(shù)特點(diǎn)、適用范圍、施工工序、壓裂思路、液體性能等方面對(duì)該工藝進(jìn)行了研究。

1 壓裂技術(shù)

1.1 工藝特點(diǎn)

哈里伯頓CobraMax分層壓裂試驗(yàn)是集射孔、壓裂、隔離一體化的增產(chǎn)改造技術(shù)［6］。該工藝具有以下特點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)一趟管柱精細(xì)、多層射孔及壓裂;排量變化范圍較大(受套管及井口承壓限制);砂比不受限;可以進(jìn)行較大壓裂改造施工規(guī)模;連續(xù)油管磨損較?。?］，可以保證一盤連續(xù)油管完成多口井的施工;井下工具簡(jiǎn)單，施工風(fēng)險(xiǎn)小。其最大優(yōu)勢(shì)在于:對(duì)改造層數(shù)沒有限制，可最大限度地提高儲(chǔ)層縱向動(dòng)用程度;可減少多層射孔和分隔工具費(fèi)用，有效降低整井費(fèi)用;實(shí)踐證實(shí)該工藝可實(shí)現(xiàn)每層單獨(dú)施工、單井多級(jí)措施，施工快速，不受壓裂級(jí)數(shù)限制，層數(shù)越多優(yōu)勢(shì)越明顯，能達(dá)到快速改造儲(chǔ)層提高產(chǎn)量的目的。

1.2 適用井層

適用井層包括:①適用于直井、斜井;②單層厚度不小于3 m;③各層間距不小于13 m;④套管串中必須有短套管，便于準(zhǔn)確確定深度;⑤多個(gè)目的層，目的層附近不存在明顯水層;⑥存在良好隔層，有利于限制裂縫高度延伸，避免壓裂進(jìn)入底水層;⑦固井質(zhì)量好。

1.3 工藝流程

環(huán)空壓裂施工工序:①置放噴射工具在地層應(yīng)力比較薄弱地段噴砂射孔;②壓裂(環(huán)空注攜砂液+連續(xù)油管內(nèi)小排量供液);③填砂(在施工末段留砂塞封隔下層);④上提管柱到第二射孔層，并沖洗管柱，清理管內(nèi)殘余支撐劑，準(zhǔn)備進(jìn)行第二次射孔;⑤重復(fù)上述工序，實(shí)現(xiàn)多層分壓;⑥沖砂清理井筒，準(zhǔn)備投產(chǎn)。

1.4 主要技術(shù)思路

(1)采用70MPa/180mm井口，使用 ?44.45 mm×3.40 mm連續(xù)油管，2000HHP壓裂設(shè)備。

(2)根據(jù)測(cè)試壓裂分析的施工壓力、排量、液體效率等結(jié)果，綜合考慮本次壓裂設(shè)計(jì)的適當(dāng)規(guī)模、砂比方案等，確定前置液量及前置液百分比。

(3)選擇HALLIBURTON PurGel III HT 40號(hào)壓裂液。根據(jù)蘇里格地區(qū)停泵壓力分析結(jié)果，結(jié)合鄰井壓裂資料，選擇20/40目中密度、中強(qiáng)度陶粒支撐劑。

(4)考慮到孔眼及彎曲摩阻，采用段塞打磨。

(5)加砂壓裂設(shè)計(jì)及施工中考慮降低施工壓力的技術(shù)措施(鹽酸)。

(6)水力噴砂射孔時(shí)環(huán)空打開，通過(guò)節(jié)流閥控制環(huán)空壓力(超過(guò)前一階段壓裂停泵壓力3.5～5.2 MPa)，該環(huán)空壓力可保持地層液體不通過(guò)砂塞流動(dòng)。破裂試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉環(huán)空。

(7)主壓裂、破裂試驗(yàn)及頂替時(shí)，連續(xù)油管泵速保持為0.08～0.13 m3/min。

1.5 液體與管柱評(píng)價(jià)

(1)主壓裂液。哈里伯頓PurGel III HT 40號(hào)壓裂液體系成分、作用及濃度見表1。

表1 40號(hào)壓裂液體系成分

(2)支撐劑選擇。為降低支撐劑嵌入影響，提高壓裂成功率及壓裂效果，并綜合考慮井眼、套管所采用的壓裂管柱及工具的實(shí)際情況［8］，研究采用40～60目石英砂射孔，20～40目陶粒加砂，支撐劑性能參數(shù)見表2。

(3)管柱評(píng)價(jià)。采用?44.45 mm連續(xù)油管，抗內(nèi)壓強(qiáng)度為81.29 MPa，連續(xù)油管在井口施工限壓為 55 MPa，安全系數(shù)為 1.48［9－10］。連續(xù)油管性能參數(shù)見表3。

表2 支撐劑性能參數(shù)

表3 連續(xù)油管性能參數(shù)

在滿足井身工程條件、地面設(shè)備條件下采用較大排量，主壓裂施工設(shè)計(jì)排量為3.0～3.5 m3/min。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

蘇里格氣田東區(qū)蘇東×井2009年開發(fā)。該井2009年9月8日開鉆，2009年9月24日完鉆，井深為3 280.0 m，完鉆層為山西組。該井鉆遇二疊系石盒子組盒7砂層，厚度為6.0 m，測(cè)井解釋含氣層為1.4 m，盒8砂層厚度為12.2 m，測(cè)井解釋氣層為10.1 m;鉆遇山1砂層，厚度為5.8 m，測(cè)井解釋氣層厚度為4.3 m，基本參數(shù)滿足施工工藝要求。

綜合考慮蘇東X井解釋結(jié)果、單層描述結(jié)果以及工藝要求，完成施工層段以及改造層段位置優(yōu)選(表4)。

表4 層段以及改造位置優(yōu)選

采用連續(xù)油管對(duì)該井3段進(jìn)行了水力噴砂射孔、環(huán)空壓裂改造施工，最大噴射壓力為56.8 MPa，加砂最大施工壓力為30.9 MPa，最大砂濃度為392.2 kg/m3，共有76.7 m3砂和729.3 m3液體被壓入地層。后采用“一點(diǎn)法”測(cè)試求產(chǎn)，獲無(wú)阻流量6.98×104m3/d。

3 結(jié)論與建議

(1)CobraMax壓裂工藝通過(guò)連續(xù)油管水力噴砂射孔，從環(huán)空進(jìn)行主壓裂施工，并通過(guò)砂塞分隔各壓裂層，所有層位施工結(jié)束后采用連續(xù)油管液氮沖砂。該工藝可提高壓裂的針對(duì)性，不采用機(jī)械封隔器分層，在理論上不受分層級(jí)數(shù)的限制。

(2)CobraMax壓裂工藝的成功實(shí)施滿足了蘇里格地區(qū)多薄層系分段壓裂改造的需要。

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Application of CobraMax fracturing technology in low permeability gas reservoirs

LAI Hai－tao，LIANG Ling－yun，ZHU Li－an，HUANG Jian－ning，GUO Qing－h(huán)ua
(Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi'an，Shaanxi710018，China)

The technology of separate zone fracturing has some limitations for effective development of the thin multilayer gas reservoirs in the Sulige gas field．The first CobraMax fracturing test has been carried out in Sudong X well by Changqing Oilfield Company through cooperation with Halliburton．Different from conventional multilayer fracturing technology which performs casing perforating through running in layer isolation tool conveyed by tubing to finish 3～4 layers，the CobraMax technology uses coiled tubing for hydraulic sand jet perforating，major fracturing operation is carried out in annulus，and fracturing layers are isolated by sand compartments．The biggest advantage of CobraMax is that it can stimulate more layers and improve vertical reservoir producing degree to the maximum extent，meanwhile reduce the cost of multilayer perforating，thereby effectively reducing the overall cost of oil well．This technology was successfully applied in Changqing Oilfield in 2010，achieved very good result，and provided reference for producing gas fields of low pressure，low production and multilayer in China．

Sulige gas field;hydraulic jetting;annulus fracturing;separate layer fracturing;coiled tubing

TE357.1

A

1006－6535(2011)04－0129－03

20110221;改回日期20110415

中油股份公司重點(diǎn)科研項(xiàng)目“蘇里格低滲氣藏有效開發(fā)技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)”部分內(nèi)容(09YL－FW－024)

賴海濤(1980－)，男，工程師，2006年畢業(yè)于西南石油大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田增產(chǎn)方面的技術(shù)研究工作。

編輯 王 昱