茹紅麗,騫鐵成,巫莎明,張改霞
中國(guó)石化勝利石油工程有限公司井下作業(yè)公司(山東東營(yíng)257077)
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應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提升低滲致密儲(chǔ)層壓裂效果
茹紅麗,騫鐵成,巫莎明,張改霞
中國(guó)石化勝利石油工程有限公司井下作業(yè)公司(山東東營(yíng)257077)
摘要低滲致密儲(chǔ)層低孔、低滲、高溫、高壓、天然裂縫發(fā)育、無(wú)自然產(chǎn)能,如何采取有效的壓裂增產(chǎn)措施提高該類儲(chǔ)層產(chǎn)能是國(guó)內(nèi)外專家備受關(guān)注的重要技術(shù)難題。標(biāo)準(zhǔn)化的推廣、應(yīng)用及嚴(yán)格執(zhí)行是保障該類儲(chǔ)層增產(chǎn)效果的重要技術(shù)手段。以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合,開(kāi)展了壓裂液優(yōu)選、支撐劑優(yōu)選、管柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化及地面流程優(yōu)化等研究,初步形成了低滲致密油藏壓裂改造技術(shù),提升了勝利油區(qū)低滲致密儲(chǔ)層壓裂改造效果。
關(guān)鍵詞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);低滲致密油藏;壓裂效果
AbstractLow permeability reservoir is the reservoir of low porosity and low permeability, high temperature, high pressure, developed natural fractures and non natural productivity, and it is an important technical problem at home and abroad how to improve the productiv?ity of the type of reservoirs by effective fracturing measures. Promotion and strict implementation of standardization is the guarantee of in?creasing the yield of this kind of reservoirs. Based on technical standards, the fracturing fluid, proppant, string structure and surface work flow are optimized through the combination of laboratory experiment and field practice, a fracturing technology suitable for low per?meability reservoirs is formed, and it improves the fracturing effect of the low permeability reservoirs in Shengli Oilfield.
Key wordstechnical standard; low permeability tight reservoir; fracturing effect
低滲、特低滲油藏是中國(guó)石化勝利油田重要增儲(chǔ)陣地之一,壓裂改造是這類儲(chǔ)層增產(chǎn)的主要技術(shù)手段。該類儲(chǔ)層地質(zhì)情況復(fù)雜、高溫高壓,是壓裂設(shè)計(jì)面臨的主要技術(shù)難題。統(tǒng)計(jì)72個(gè)區(qū)塊2 220個(gè)小層,平均單層厚度3.6m,最小的單層平均厚度0.2m。如純26塊3砂組層內(nèi)非均質(zhì)嚴(yán)重,滲透率最大43×10-3μm2,最小0.06×10-3μm2,級(jí)差650,平均滲透率8.3×10-3μm2,變異系數(shù)1.05,非均質(zhì)系數(shù)5.3。層多、層薄、斷層發(fā)育對(duì)壓裂改造工藝提出了很高的要求,考慮產(chǎn)層與夾層及隔層間的應(yīng)力差異,多層分層(間互層)加砂壓裂難度大。如商646巖心觀察可見(jiàn)縱向上油砂、水砂頻繁疊置,含油性極為復(fù)雜,因此對(duì)改造工藝要求高。低滲透大部分埋深在3 000m以上,近幾年的勘探新區(qū)埋深在4 000m以上,具有高溫、高壓的特征,對(duì)壓裂材料、作業(yè)工具及設(shè)備提出了更高要求。微裂縫在凈壓力作用下開(kāi)啟,不易形成明顯的破裂點(diǎn),造成壓裂液的大量濾失及裂縫的深度傷害,易提前脫砂,影響壓后增產(chǎn)效果。
勝利油田低滲致密油藏埋藏深、物性差、品位低、天然裂縫發(fā)育,壓裂工藝成為其有效增產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù),目前低滲致密油藏的改造工藝已基本配套完善,在解決上述問(wèn)題中已初步發(fā)揮作用。但如何進(jìn)一步提高壓裂增產(chǎn)效果,壓裂關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化顯得尤為重要。
針對(duì)低滲透致密儲(chǔ)層非均質(zhì)強(qiáng),高溫高壓、井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜等諸多改造難點(diǎn),在技術(shù)對(duì)策上以多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合為手段,大膽引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù),通過(guò)優(yōu)選、改進(jìn),形成了適合該類儲(chǔ)層的壓裂改造技術(shù),達(dá)到了低滲油藏有效增產(chǎn)的目的。
1.1壓裂技術(shù)及施工參數(shù)的優(yōu)化
按照Q/SH 1020 1303-2012《壓裂工程設(shè)計(jì)規(guī)程》[1],對(duì)壓裂設(shè)計(jì)井地質(zhì)條件、油氣藏條件、巖心分析情況、井層條件及區(qū)塊壓裂井等資料進(jìn)行分析,確定儲(chǔ)層改造的難點(diǎn)及對(duì)應(yīng)采取的壓裂工藝技術(shù),結(jié)合FracproPT2011壓裂設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行壓裂施工參數(shù)優(yōu)化。如夏斜352井位于濟(jì)陽(yáng)坳陷惠民凹陷臨南地區(qū)東翼,主要目的層為沙三中段,測(cè)試滲透率0.11×10-3μm2,該區(qū)同層壓裂井壓裂均有一定的產(chǎn)能,但壓后穩(wěn)產(chǎn)期短。設(shè)計(jì)人員按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)井層進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,借鑒國(guó)內(nèi)外高速通道壓裂的成功經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)思路,對(duì)目的層進(jìn)行高速通道壓裂試驗(yàn),即采用支撐劑脈沖塞式加砂、加砂階段全程伴注纖維工藝,使支撐劑在裂縫中形成獨(dú)立的基團(tuán)并最終支撐裂縫,從而形成暢通的網(wǎng)絡(luò)通道,以大幅提高支撐裂縫導(dǎo)流能力,改善壓裂效果。
1.2壓裂液體系及支撐劑的優(yōu)化
1.2.1壓裂液體系優(yōu)化
參照SY/T 5107-2005《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》[2]、SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》[3]標(biāo)準(zhǔn),對(duì)壓裂液體系的優(yōu)選主要從壓裂液表觀黏度、交聯(lián)時(shí)間、耐溫耐剪切性能、動(dòng)、靜態(tài)濾失、殘?jiān)?、配伍性等方面進(jìn)行優(yōu)選。目前勝利油田常用的水基壓裂液體系主要為羥丙基胍膠壓裂液體系、羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系、高溫延遲壓裂液體系,每種壓裂液體系均有其優(yōu)缺點(diǎn),分別適用于不同的儲(chǔ)層,其中羥丙基胍膠壓裂液成本低,但耐溫僅130℃(圖1),且對(duì)儲(chǔ)層的傷害率達(dá)72.4%。羧甲基羥丙基胍膠壓裂液成本相對(duì)較高,耐溫可達(dá)到180℃(圖2),且殘?jiān)恳蚕鄬?duì)較低。儲(chǔ)層設(shè)計(jì)進(jìn)行壓裂液優(yōu)選時(shí),結(jié)合地層特點(diǎn),參照SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓裂液體系進(jìn)行評(píng)價(jià),然后選出適合井層改造需要的壓裂液體系。如利988井油層井段深度4 121.80~4 128.70m,測(cè)試地層溫度160℃,滲透率0.005×10-3μm2,對(duì)壓裂液體系優(yōu)選時(shí)主要從耐溫、低殘?jiān)紤],因此優(yōu)選羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系。
1.2.2支撐劑優(yōu)化
優(yōu)選支撐劑是壓裂設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。選用的支撐劑必須與儲(chǔ)層條件及工程條件相匹配。依據(jù)Q/SH 1020 1598-2013《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試方法》[4]及SY/T 6302-2009《壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法》[5]標(biāo)準(zhǔn),選用支撐劑時(shí)結(jié)合儲(chǔ)層巖石特征、地應(yīng)力情況主要從分選、圓球度、破碎率、體積密度、視密度、導(dǎo)流能力等方面考慮,優(yōu)選出適合儲(chǔ)層改造的最優(yōu)支撐劑或者支撐劑組合。如利988井測(cè)試地層壓力81.64MPa,壓力系數(shù)2.02,預(yù)測(cè)地層閉合應(yīng)力80MPa,且儲(chǔ)層非常致密,考慮到加砂難易程度,優(yōu)選粒徑0.3~0.6mm閉合壓力86MPa單一支撐劑。
1.3壓裂配套工藝技術(shù)
1.3.1壓裂設(shè)備配套
依據(jù)SY/T 5211-2009《壓裂成套設(shè)備》[6]優(yōu)化低滲透壓裂施工用到的地面流動(dòng)設(shè)備主要有壓裂泵車、儀表車、混砂車、供酸泵、酸罐、砂罐車、上液罐車、管匯車等。為了低滲透儲(chǔ)層施工設(shè)計(jì)的要求,通過(guò)引進(jìn)和設(shè)備改裝,具備了額定最高泵壓105MPa,施工排量6m3/ min以上,可進(jìn)行壓裂作業(yè)施工的高壓大功率壓裂車組,并成功完成了多口井的壓裂施工。
1.3.2壓裂施工配套工具
為實(shí)現(xiàn)低滲透油藏壓裂工藝的要求,還必須有一套相應(yīng)的井口和井下工具。為了盡量避免造成套管和固井水泥環(huán)的破壞,提高施工注入壓裂,保護(hù)井口,降低施工風(fēng)險(xiǎn),目前壓裂施工多采用封隔器+油管進(jìn)液方式。依據(jù)SY/T 6268-2008《套管和油管選用推薦作法》[7],壓裂油管管柱既應(yīng)滿足施工作業(yè)(外徑、抗內(nèi)壓、抗拉伸)的要求,又能夠有效地降低壓裂液摩阻。
圖1 羥丙基胍膠壓裂液體系粘溫性能
圖2 羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系粘溫性能
表1 常用封隔器性能參數(shù)表
此外,井下工藝研究所特別改進(jìn)、研制了以Y531、ZY541、RTTS為代表的3大系列17種封隔器(表1),并配套完善了相應(yīng)封隔器標(biāo)準(zhǔn),滿足各類低滲透儲(chǔ)層壓裂改造的需求。
1.4壓裂液返排制度的優(yōu)化
結(jié)合低滲透油藏地質(zhì)特征建立了壓裂液返排井口壓力、支撐劑沉降等數(shù)學(xué)模型,并按照Q/SH 1020 1303-2012《壓裂工程設(shè)計(jì)規(guī)程》,編制了低滲透致密儲(chǔ)層壓裂液返排制度優(yōu)化軟件,方便了各類儲(chǔ)層返排制度優(yōu)化設(shè)計(jì)。
Q/SH 1020 1155-2012《油氣水井壓裂施工安全操作規(guī)程》[8]規(guī)定了陸上油氣水井壓裂施工準(zhǔn)備和施工過(guò)程安全操作方法和要求。對(duì)壓裂井口的安裝、高壓管件的檢測(cè)、壓裂儀表的檢測(cè),壓裂儲(chǔ)液罐的擺放、壓裂施工的協(xié)調(diào)、出現(xiàn)隱患的應(yīng)急管理都進(jìn)行了詳細(xì)的要求?,F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員嚴(yán)格按照Q/SH 1020 0133-2009《壓裂施工地面流程安裝技術(shù)要求》[9]標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓裂施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)和合理擺放,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)總指揮要求進(jìn)行壓裂施工,保障了現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工安全。
續(xù)表1
截至2015年5月,實(shí)施低滲透致密油藏壓裂設(shè)計(jì)20口,壓裂施工成功率98%,施工有效率89.3%,平均每口井日增油5.3t,累增油6 836t。以各種壓裂技術(shù)配套標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo),勝利油田低滲透致密油藏取得了良好的增產(chǎn)效果。如利988井,地層溫度161℃,測(cè)試滲透率0.005×10-3μm2,地層壓力81.64MPa,壓力系數(shù)2.02,屬特低滲高溫儲(chǔ)層。針對(duì)儲(chǔ)層溫度高的特點(diǎn),主要從入井工具及液體體系兩方面結(jié)合SY/T 6268-2008《套管和油管選用推薦作法》、SY/T 5107-2005《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》、SY/T 6376-2008《壓裂液通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn),優(yōu)選出的羧甲基羥丙基胍膠壓裂液體系,具有用量低、低殘?jiān)?、低傷害、易返排、耐高溫等?yōu)點(diǎn),耐溫達(dá)160℃以上。壓裂工具優(yōu)化為89mm(P110)油管+ ZY541封隔器,并裝1000型壓裂井口。
針對(duì)儲(chǔ)層致密特征,結(jié)合Q/SH 1020 1598-2013《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試方法》及SY/T 6302-2009《壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法》標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)0.212~0.425mm、0.3~0.6mm、0.425~ 0.85mm 3種支撐劑性能指標(biāo)及導(dǎo)流能力進(jìn)行測(cè)試,并通過(guò)壓裂軟件模擬,采取支撐劑段塞及高強(qiáng)度小陶粒工藝(0.212~0.425mm陶粒支撐劑段塞3m3,0.3~0.6mm陶粒37m3)。正擠前置液162.5m3、攜砂液178.3m3、頂替液23.2m3,泵壓48.7、77.3、75.7MPa,排量4.82~4.28m3/min,加入粒徑0.212~0.425mm陶粒砂3m3,0.3~0.6mm陶粒37.0m3,砂比7.6%~41.7%;3次破裂壓力76.40MPa,全程套管打平衡40.0、30.9、31.1MPa,停泵壓力52.4MPa。2013年4月投產(chǎn),日產(chǎn)油87.5t,日產(chǎn)氣8 861m3,累計(jì)產(chǎn)油483.3t,水294m3,取得較好的增產(chǎn)效果。
如梁759井,測(cè)試有效滲透率0.005 7×10-3μm2,測(cè)試壓力系數(shù)1.72,地層溫度166℃,自然產(chǎn)能偏低。儲(chǔ)層埋藏深,溫度高,測(cè)試有效滲透率低,優(yōu)選延遲
交聯(lián)壓裂液體系,加入低傷害處理劑FY-ZX,有效保護(hù)儲(chǔ)層;采用高強(qiáng)度、組合粒徑陶粒加砂方式(0.212~0.425mm陶粒砂20m3,0.425~0.85mm陶粒砂30m3),提高裂縫長(zhǎng)期導(dǎo)流能力;采用壓裂泵抽一體化管柱,提高壓后返排率。正擠前置液209m3、攜砂液224m3、頂替液21.2m3,泵壓43.60~73.80MPa,排量1.10~4.80m3/min,加入0.212~0.425mm陶粒砂20m3,0.425~0.85mm陶粒砂30.0m3,砂比5.78%~36.6%,破裂壓力69.20MPa,套管打平衡19.39~24.80MPa停泵壓力52.50MPa。該井2013年7月投產(chǎn),累計(jì)產(chǎn)油76.2m3,水303m3;日產(chǎn)油7.7t,水13.3t,取得了較好的增產(chǎn)效果。
1)低滲透致密油藏儲(chǔ)層復(fù)雜,低滲高壓高溫,對(duì)壓裂工藝提出了較高的要求。
2)以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)地層巖心及壓裂入井材料的檢測(cè),對(duì)低滲致密儲(chǔ)層壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化,初步形成了以羧甲基羥丙基、延遲交聯(lián)液為主的耐高溫壓裂液體系、高導(dǎo)流能力支撐劑組合技術(shù)、ZY541系列高溫壓裂封隔器、壓裂泵抽一體化壓后返排技術(shù)、施工排量6m3/min以上高壓大功率壓裂設(shè)備配套等一整套的低滲致密儲(chǔ)層壓裂配套技術(shù),滿足了低滲致密儲(chǔ)層壓裂施工的需要,有效保障了勝利油區(qū)低滲致密油藏壓裂改造效果。
參考文獻(xiàn):
[1]壓裂工程設(shè)計(jì)規(guī)程:Q/SH 1020 1303-2012 [S].
[2]采油采氣專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法:SY/T 5107-2005 [S].北京:石油工業(yè)出版社,2005.
[3]石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)采油采氣專標(biāo)委.壓裂液通用技術(shù)條件:SY/T 6376-2008 [S].北京:石油工業(yè)出版社,2008.
[4]壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試方法: Q/SH 1020 1598-2013 [S].
[5]采油采氣專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法:SY/T 6302-2009 [S].北京:石油工業(yè)出版社,2010.
[6]全國(guó)石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).壓裂成套設(shè)備:SY/T 5211-2009 [S].北京:石油工業(yè)出版社,2010.
[7]石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)石油管材專標(biāo)委.套管和油管選用推薦作法:SY/T 6268-2008 [S].北京:石油工業(yè)出版社,2008.
[8]油氣水井壓裂施工安全操作規(guī)程:Q/SH 1020 1155-2012 [S].
[9]壓裂施工地面流程安裝技術(shù)要求:Q/SH 1020 0133-2009 [S].
收稿日期:本文編輯:尉立崗2015-11-23
作者簡(jiǎn)介:茹紅麗(1979-),女,工程師,主要從事油氣水井壓裂酸化設(shè)計(jì)、壓裂用料檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作。