水平井分段壓裂技術(shù)在低滲油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

董建華，郭 寧，孫 渤，高 寶，龐其民

(1.中油大港油田公司，天津 大港 300280;

2.中油渤海鉆探井下作業(yè)分公司，河北 任丘 062552)

水平井分段壓裂技術(shù)在低滲油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

董建華1，郭 寧2，孫 渤2，高 寶2，龐其民2

(1.中油大港油田公司，天津 大港 300280;

2.中油渤海鉆探井下作業(yè)分公司，河北 任丘 062552)

近年來(lái)大港油田低滲透油藏在未動(dòng)用儲(chǔ)量中的比例日益加大。針對(duì)低滲儲(chǔ)層施工難度大、開(kāi)發(fā)效果不理想等難點(diǎn)，進(jìn)行了水平井裸眼分段壓裂投產(chǎn)一次完井技術(shù)研究，并對(duì)完井管柱、分段數(shù)量及長(zhǎng)度、壓裂參數(shù)等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，合理應(yīng)用水平井技術(shù)開(kāi)發(fā)低滲儲(chǔ)層，能夠縮短作業(yè)時(shí)間，提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)。

低滲透油田;水平井;裸眼封隔器;滑套;分段壓裂;家K39－29H井

引 言

大港油田地處渤海灣盆地腹部，屬?gòu)?fù)雜斷塊油氣田，自1992年至今，共鉆水平井180余口，完井方式以固井射孔和篩管完井為主。2010年勘探開(kāi)發(fā)取得突破性進(jìn)展，低孔低滲儲(chǔ)層分布廣泛，潛在的油氣儲(chǔ)量十分豐富，是目前油田增油上產(chǎn)的重點(diǎn)區(qū)域，現(xiàn)有水平井完井方式不能滿(mǎn)足低滲透油藏經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)的需要。國(guó)內(nèi)低滲儲(chǔ)層分段壓裂施工工藝還處于研究階段，不完善、不配套，特別是水平井分段壓裂工藝和井下封隔工具方面與實(shí)際生產(chǎn)需求還存在較大的差距［1－4］。水平井裸眼分段壓裂在大港油田應(yīng)用尚屬首次，通過(guò)裸眼封隔器對(duì)水平段進(jìn)行劃分，投球逐層壓裂，造縫能力強(qiáng)，減少了完井液與儲(chǔ)層接觸時(shí)間，從而滿(mǎn)足勘探開(kāi)發(fā)需求。以家K39－29H井施工為例，提出水平井裸眼分段壓裂完井的水平井開(kāi)發(fā)思路，為大港油田提高油藏單井采收率和低滲儲(chǔ)層動(dòng)用程度，提供了有效的方法。

1 家K39－29H井完井概況

1.1 完井?dāng)?shù)據(jù)

大港油田官107×1斷塊構(gòu)造位于沈家鋪地區(qū)，主要含油層位為孔二2油組，是低滲儲(chǔ)層勘探開(kāi)發(fā)的前期區(qū)塊，油藏埋深為2 140～2 245 m，孔隙度為20.8%，滲透率為 157×10－3μm2，泥質(zhì)含量為19.11%，地層砂粒度中值為0.05 mm，膠結(jié)程度中等。家K39－29H井是大港油田低滲儲(chǔ)層水平井分段壓裂的第1口水平井，實(shí)際造斜點(diǎn)井深為1 870 m，A點(diǎn)斜深為2 315 m，垂深為2 174.00 m;B點(diǎn)斜深為2 495.6 m，垂深為2 189.28 m，水平段長(zhǎng)度為180 m。表層套管從井口到255 m井段采用?273.05 mmJ55套管完井，壁厚為8.89 mm，抗壓強(qiáng)度為21.6 MPa，水泥返至地面;技術(shù)套管從井口到2 000 m井段采用?177.8 mm N80套管完井，壁厚為9.19 mm，抗壓強(qiáng)度為56.3 MPa;2 000.0～2 314.8 m井段采用?177.8 mm P110套管完井，壁厚為10.36 mm，抗壓強(qiáng)度為56.3 MPa;水泥返高為930 m，采用聲幅變密度測(cè)井，固井質(zhì)量合格。

1.2 施工難點(diǎn)與技術(shù)對(duì)策

家K39－29H井施工中難點(diǎn)主要包括:①依據(jù)錄井資料，施工井段2 460～2 495 m為含水油層，壓后有出水風(fēng)險(xiǎn)，需適度控制規(guī)模;②油層裸露段長(zhǎng)，濾失量大，存在形成多裂縫的風(fēng)險(xiǎn);③該井水平段方位為240°，根據(jù)南部地區(qū)裂縫方位測(cè)試，壓裂裂縫方位為北東東向，二者夾角較小，增加了施工難度;④壓裂施工前未測(cè)井徑，存在封隔器坐封在井徑擴(kuò)大處的風(fēng)險(xiǎn)，影響封隔效果。針對(duì)上述問(wèn)題，施工前用刮管器和通井規(guī)通技術(shù)套管，用鉆頭+西瓜皮磨鞋通井至井底，暢通無(wú)阻后下入完井管柱，施工過(guò)程中管柱應(yīng)緩慢下放，封隔器坐封時(shí)盡量保持壓力穩(wěn)定［5－8］，采用支撐劑段塞工藝、大排量施工提高壓裂效果。

2 完井管柱配套及壓裂工藝優(yōu)化

水平井壓裂投產(chǎn)一次完井管柱可實(shí)現(xiàn)多層分段分層壓裂，不需壓井投產(chǎn)。完井管柱主要包括球座總成、壓差滑套、裸眼封隔器、投球滑套和懸掛封隔器［9－10］。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄井、測(cè)井、地質(zhì)等對(duì)開(kāi)發(fā)層位的解釋及工藝需求，將水平段優(yōu)化設(shè)計(jì)為3段，即2 460～2 495 m和2 317～2 326 m為壓裂井段，中間為砂巖封隔段。完井管柱入井后，投球入球座總成，坐封裸眼封隔器，并打開(kāi)底部壓差滑套，然后進(jìn)行底層壓裂施工;投球打開(kāi)頂部滑套壓裂上層，壓后放噴投產(chǎn)，入井球隨返排通道進(jìn)入收球器。完井工具技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 完井工具技術(shù)參數(shù)

3 增產(chǎn)壓裂改造

大港油田在家K39－29H井首次實(shí)施水平井分段壓裂施工工藝技術(shù)，采用壓縮式裸眼封隔器將水平井段分成3段，并用壓差滑套與投球滑套分段壓裂的方式，依次對(duì)第3段和第1段進(jìn)行壓裂改造，現(xiàn)場(chǎng)施工1次成功，放壓投產(chǎn)見(jiàn)到良好應(yīng)用效果。該井鄰井孔二段破裂壓力梯度為0.021 8～0.022 0 MPa/m，施工排量為3.0～4.4 m3/min，加砂強(qiáng)度為1.70～1.74 m3/m，施工平均泵壓為24～46 MPa，本次壓裂施工取破裂梯度為0.022 0 MPa/m。壓裂設(shè)計(jì)施工壓力為56.34 MPa，水平段壓裂后裂縫形態(tài)為縱向裂縫，為防止層間干擾，軟件優(yōu)化裂縫參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 模擬裂縫幾何尺寸

施工步驟:壓裂前準(zhǔn)備好排液設(shè)備，打壓至36 MPa，壓差滑套打開(kāi)，壓裂水平井底部段，斜深為2 460～2 495 m，注前置液為120 m3，注攜砂液為135 m3，注頂替液為12.2 m3，共加砂20.2 m3，粒徑為0.3～0.6 mm，第1段加砂完成后待砂濃度降至20 kg/m3，送球泵車(chē)打壓，從井口旋塞閥投入50.8 mm球，關(guān)閉旋塞閥，送球泵車(chē)停泵，檢查球是否投出。當(dāng)支撐劑頂替到位前3 m3時(shí)，降低排量至1.0～1.2 m3/min，泵送球，待球落座后，壓力為47 MPa時(shí)，打開(kāi)投球滑套壓裂第2段，斜深為2 317～2 326 m，注前置液為150 m3，注攜砂液為210 m3，注頂替液為 11.9 m3，共加砂31.8 m3，粒徑為0.3～0.6 mm，壓后及時(shí)排液。壓裂過(guò)程中壓裂泵組與投球泵組交替施工，不動(dòng)管柱實(shí)現(xiàn)分段壓裂，簡(jiǎn)化施工工藝，井下工具性能可靠穩(wěn)定。表3為家K39－29H井部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

可見(jiàn)，該井2011年投產(chǎn)后含水比較穩(wěn)定。自2011年1月28日投產(chǎn)至2011年5月25日止，平均日產(chǎn)液為51.45 m3/d，日產(chǎn)油為19.86 t/d，是周?chē)従本霎a(chǎn)效果的2～3倍，達(dá)到經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的要求，拓展了大港油田低滲透油田開(kāi)發(fā)思路，為歧北斜坡、濱海斜坡、歧口凹陷區(qū)塊開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)，為深層長(zhǎng)井段水平井分段完井及壓裂提供了借鑒。

表3 家K39－29H生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論及建議

(1)家K39－29H水平井分段壓裂施工改造，投產(chǎn)后增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)效果顯著，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水平井壓裂增產(chǎn)的要求，為大港低滲油田水平井開(kāi)發(fā)提供了一種簡(jiǎn)單、可靠的新技術(shù)。

(2)裸眼分段壓裂工具性能穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)水平井多分段不動(dòng)管柱、不停泵逐層壓裂，工藝簡(jiǎn)單、可靠，滿(mǎn)足了低滲透油田水平井分段壓裂的要求。

(3)加強(qiáng)壓裂層段精細(xì)劃分方法研究，為準(zhǔn)確合理分段和確定滑套位置提供依據(jù)。

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DONG Jian －h(huán)ua1，GUO Ning2，SUN Bo2，GAO Bao2，PANG Qi－min2

(1．Dagang Oilfield Company，PetroChina，Tianjin300280，China;

2．Bohai Drilling Engineering Co．，Ltd，PetroChina，Renqiu，Hebei062552，China)

Application of horizontal well multistage fracturing in low permeability oilfield development

The proportion of low permeability reservoirs is increasing among undeveloped reserves in the Dagang oilfield in recent years．These reservoirs are difficult to develop and hard to achieve ideal result．Therefore，the technology of multistage fracturing and producing from horizontal openhole through one trip completion has been researched through optimization of completion string，the number and length of fracturing sections，and fracturing parameters．Field practice has proved that proper application of horizontal well technology to develop low permeability reservoirs can shorten operation time，improve the degree of reserve recovery，and realize economic and efficient development．

low permeability oil field;horizontal well;openhole packer;sliding sleeve;multistage fracturing;Well Jia K39－29H

TE357

A

1006－6535(2011)05－0117－03

20110324;改回日期20110613

董建華(1983－)，男，工程師，2009年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣井工程專(zhuān)業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事水平井、特殊井完井技術(shù)研究。

編輯 王 昱