水平井裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)在蘇10區(qū)塊的應(yīng)用

董建輝

(中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探公司地質(zhì)研究院,遼寧盤錦 124010）

水平井裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)在蘇10區(qū)塊的應(yīng)用

董建輝

(中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探公司地質(zhì)研究院,遼寧盤錦 124010）

根據(jù)蘇里格氣田低滲、低壓、低豐度巖性氣藏的特點(diǎn),在總結(jié)以前水平井壓裂經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,實(shí)施了水平井裸眼封隔器分段壓裂技術(shù),并在蘇10-31-48H井取得成功應(yīng)用,取得了較好的效果。

蘇里格氣田;水平井;裸眼封隔器;分段壓裂

1 問(wèn)題的提出

蘇里格氣田為低滲、低壓、低豐度巖性氣藏,有效儲(chǔ)層為辮狀河砂巖沉積體系中的粗巖相帶,非均質(zhì)性強(qiáng),連續(xù)性較差。其低滲低孔儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了氣田開(kāi)發(fā)初期油氣滲流所動(dòng)用的范圍有限,氣體的啟動(dòng)壓差較大,如果儲(chǔ)層不進(jìn)行壓裂改造,儲(chǔ)層很難獲得較高的產(chǎn)能[1-3]。

2006年,為提高蘇10區(qū)塊單井產(chǎn)量,降低開(kāi)采成本,開(kāi)展了水平井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在綜合地質(zhì)研究基礎(chǔ)上,部署并實(shí)施了一口雙臺(tái)階水平井,井號(hào)為蘇10-30-38H。鉆井周期132d,完鉆井深4088.32 m,水平段長(zhǎng)638.32m,有效氣層450m,有效儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到70.5%。經(jīng)放噴求產(chǎn),井口日產(chǎn)氣15.6×104m3,折算無(wú)阻流量51.4×104m3。關(guān)井24小時(shí)井口壓力恢復(fù)到21MPa。采用一點(diǎn)法試氣,3毫米油嘴日產(chǎn)氣2.2×104m3。投產(chǎn)后日產(chǎn)氣在1.0×104m3以上,井口壓力17MPa以上。為提高水平井單井產(chǎn)量,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā),2008年8月對(duì)山1段實(shí)施水力噴射壓裂后,平均日產(chǎn)氣3×104m3,目前油壓2.8MPa,套壓3.5MPa,累產(chǎn)氣1475×104m3,一點(diǎn)法壓裂后效果也不理想。

水平井技術(shù)在低壓、低滲、低豐度的蘇里格氣田進(jìn)行試驗(yàn),見(jiàn)到了初步效果,展示了較好的開(kāi)發(fā)前景。但水平井產(chǎn)量仍未達(dá)到理想水平,在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與多方探討前提下,決定在第一口水平井試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用新型壓裂工藝——水平井裸眼封隔器分段壓裂,來(lái)提高水平井產(chǎn)量的目的,開(kāi)展第二口井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2 裸眼封隔器完井方式分段壓裂設(shè)計(jì)方案

水平井分段壓裂就是要在水平井段形成多條相互獨(dú)立的人工裂縫系統(tǒng),改善近井地帶滲流條件,提高單井產(chǎn)量。隨著水平井?dāng)?shù)量不斷增加,水平井分段壓裂技術(shù)一直都是國(guó)內(nèi)外各油田重點(diǎn)攻關(guān)的課題。水平井分段壓裂技術(shù)主要有以下4種:化學(xué)隔離技術(shù)、機(jī)械封隔分段壓裂技術(shù)、限流壓裂技術(shù)、水力噴砂壓裂技術(shù)。本文主要講的水平井裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)屬于封隔器分段壓裂技術(shù)。水平井裸眼封隔器完井分段壓裂技術(shù)是將裸眼水平井完井技術(shù)與分段壓裂改造技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一種完井壓裂技術(shù)。

2.1 設(shè)計(jì)原則

綜合本區(qū)塊的測(cè)井、錄井資料、井眼軌跡、儲(chǔ)層狀況及地層分層資料分析,本區(qū)塊屬低孔、低滲儲(chǔ)層。同時(shí)目的層上下各小層儲(chǔ)層發(fā)育較好,通過(guò)對(duì)其裸眼分段完井、分段壓裂改造試氣,盡量增加壓裂裂縫的泄流面積,可使水平井段得到最有效的利用,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的有效改造,同時(shí)溝通上下儲(chǔ)層,提高導(dǎo)流能力,提高波及體積,獲得工業(yè)氣流[4]。

2.2 施工設(shè)計(jì)要求[5-8]

2.2.1 懸掛器位置設(shè)計(jì)

懸掛器位置需要考慮的因素:①井斜度小于35°;②在套管鞋上部 150m以上;③狗腿度小于10°/30m;④避開(kāi)套管接箍。

選擇封隔器座封位置的原則:物性較差的泥質(zhì)砂巖段、電性較差的井段、井徑變化較小、沒(méi)有明顯擴(kuò)徑的井段、或鉆時(shí)較大的井段。

2.2.2 分段壓裂裂縫間距設(shè)計(jì)

(1)裂縫方向。蘇10區(qū)塊主應(yīng)力方向:北偏東60～80°,多數(shù)為 70°,取平均值 70°,設(shè)計(jì)水平段方位為α,若0≥α≤70°時(shí),該井水平段壓裂裂縫與井軸相交約 70～α;若 70°≥α≤360°時(shí) ,該井水平段壓裂裂縫與井軸相交約360-α°。

(2)水平井壓裂的裂縫幾何布局應(yīng)遵循的規(guī)律。根據(jù)水平井壓裂裂縫優(yōu)化研究的結(jié)果,裂縫幾何布局應(yīng)遵循如下規(guī)律:①均勻間距:多裂縫時(shí)裂縫間距盡量均勻分布;②縫長(zhǎng)U型布局:采取多裂縫時(shí),兩端裂縫較長(zhǎng)并且長(zhǎng)度相等,中間的裂縫長(zhǎng)度適當(dāng)減小;③正交裂縫布局:裂縫與井眼軌跡正交時(shí)效果最好;④大間距少裂縫:在規(guī)模相同的條件下,采用裂縫長(zhǎng)度長(zhǎng),裂縫數(shù)量少的方案,可有效提高裂縫體系的控制面積,增產(chǎn)效果最佳。

(3)無(wú)限導(dǎo)流多壓裂縫系統(tǒng)流態(tài)及壓力場(chǎng)。水平井中多裂縫正交時(shí),裂縫長(zhǎng)度與裂縫間距比不同時(shí),其流態(tài)也不相同,如圖1所示。當(dāng)裂縫較長(zhǎng)(接近或大于裂縫半距)時(shí),以第一種流動(dòng)狀態(tài)為主,這種流態(tài)與原水平井井軸的流態(tài)完全不同,能最大限度改善地層的流動(dòng)狀態(tài),有利于提高產(chǎn)量和提高采氣速度。當(dāng)然,要提高生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)量,就要求裂縫有一定的長(zhǎng)度。

圖1 不同裂縫長(zhǎng)度與裂縫間距下流態(tài)圖

(4)裂縫間距。根據(jù)計(jì)算模型,裂縫半長(zhǎng)130 m,間距150m的3條長(zhǎng)裂縫情況的壓力動(dòng)態(tài)典型曲線如圖2。從圖2中可以看出,當(dāng)裂縫間距較小時(shí),裂縫間壓力容易產(chǎn)生相互干擾,從而影響流態(tài),影響生產(chǎn)效果。

圖2 固定裂縫半長(zhǎng)和間距下壓裂變化示意圖

根據(jù)壓力場(chǎng)和流態(tài)分析,裂縫動(dòng)態(tài)半長(zhǎng)分別為130m和間距150m時(shí),通過(guò)模擬得出結(jié)論是后期容易產(chǎn)生壓力干擾,本區(qū)塊井裂縫與井軸約呈83°夾角,大致是垂直狀態(tài),正交裂縫間距設(shè)計(jì)為170～210m左右。設(shè)計(jì)裂縫間距、長(zhǎng)度盡量滿足裂縫幾何布局遵循的規(guī)律,既能實(shí)現(xiàn)較高的初期產(chǎn)量,也能減少裂縫間的壓力干擾,有利于長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)。分段原則是在考慮工藝條件和每條裂縫的效率的基礎(chǔ)上,根據(jù)儲(chǔ)層條件適當(dāng)多分段。

3 實(shí)例分析

蘇10-31-48H井為繼蘇10-30-38H井后該區(qū)塊實(shí)施的第二口水平井,該井于2008年11月1日開(kāi)鉆,2009年5月23日完鉆,完鉆井深4268.0 m,水平段長(zhǎng)805.0m,有效氣層334.9m,鉆遇率達(dá)到41.6%。根據(jù)氣層鉆遇情況結(jié)合工藝技術(shù)要求,分4段壓裂,完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖如圖3。

第一壓裂段:4126～4268(B點(diǎn))m,裸眼封隔器1距離B點(diǎn)142m,壓裂點(diǎn)4140m。

第二壓裂段:3809～3850m,裸眼封隔器3、2間距41m,壓裂點(diǎn)3830m。

第三壓裂段:3632～3712m,裸眼封隔器5、4間距72m,壓裂點(diǎn)3670m。

第四壓裂段:3463(A點(diǎn))～3532m,裸眼封隔器6距離A點(diǎn)69m,壓裂點(diǎn)3510m。

圖3 裸眼封隔器分段壓裂完井管柱示意圖

2010年6月6日壓裂施工,一切工序正常,連續(xù)放噴24h,井口壓力升至18.0MPa,關(guān)井20min,壓力即升至21.0MPa,火苗長(zhǎng)度超過(guò)20m。6月13日投產(chǎn),日產(chǎn)氣穩(wěn)定在 10×104m3生產(chǎn),累產(chǎn)氣1518×104m3,取得了較好的效果。

4 結(jié)論

水平井裸眼封隔器壓裂技術(shù)在蘇10區(qū)塊成功應(yīng)用,為蘇里格氣田推廣應(yīng)用此技術(shù)奠定了有利基礎(chǔ)。此技術(shù)推廣后,可大大提高蘇里格水平井的產(chǎn)量,有利于蘇里格產(chǎn)量目標(biāo)的早期完成和產(chǎn)能建設(shè)的早期實(shí)現(xiàn)。

[1] 陳作,王振鐸,曾華國(guó).水平井分段壓裂工藝技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].天然氣工業(yè),2007,27(9):78-80.

[2] 陳朋剛,趙麗霞,張蓮忠.水平井壓裂工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].西部探礦工程,2010,(2):44-47.

[3] 王曉泉,張守良,吳奇,等.水平井分段壓裂多段裂縫產(chǎn)能影響因素分析[J].石油鉆采工藝,2009,31(1):73-76.

[4] 夏惠芬,李福軍,邸建英.垂直裂縫幾何形態(tài)數(shù)值模擬及影響因素分析[J].鉆采工藝,1996,19(2):25-27.

[5] 米光勇.白馬廟氣藏水平井加砂壓裂工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].鉆采工藝,2006,29(1):53-56.

[6] 葉勤友.水平井壓裂技術(shù)在低滲透油田開(kāi)發(fā)中的研究與應(yīng)用[J].鉆采工藝,2008,31(增刊):57-59.

[7] 陳海龍,李曉平,李其正.水平井段最優(yōu)長(zhǎng)度的確定方法研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2003,25(1):47-48.

TE357

A

1673-8217(2011)02-0103-02

2010-10-28

董建輝,1982年生,現(xiàn)從事油、氣田開(kāi)發(fā)、水平井隨鉆地質(zhì)跟蹤科研工作。

中油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司項(xiàng)目“蘇10區(qū)塊水平井開(kāi)發(fā)試驗(yàn)及整體部署”部分內(nèi)容(2008103)。

編輯:李金華