延長(zhǎng)特低滲氣田試氣工藝技術(shù)研究

李 莉,張國(guó)強(qiáng)

(1 西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2 陜西延長(zhǎng)石油天然氣有限責(zé)任公司，

陜西 延安 716000)

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延長(zhǎng)特低滲氣田試氣工藝技術(shù)研究

李 莉,張國(guó)強(qiáng)

(1 西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2 陜西延長(zhǎng)石油天然氣有限責(zé)任公司，

陜西 延安 716000)

對(duì)延長(zhǎng)特低滲氣田的試氣工藝進(jìn)行淺析，選取盒8段和山西組山1段，山2段，本溪和太原組作為典型的試氣井區(qū)，從試氣選井、通井、試壓、射孔、放噴和測(cè)井等方面進(jìn)行試氣研究，同時(shí)，再對(duì)壓裂工藝和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。利用“一點(diǎn)法”測(cè)井工藝進(jìn)行做出無(wú)阻流量公式，校對(duì)后公式計(jì)算無(wú)阻流量和延長(zhǎng)現(xiàn)用無(wú)阻流量計(jì)算結(jié)果誤差在0.9%～5.6%范圍之內(nèi)，最后完成延長(zhǎng)特低滲氣田的試氣研究。

特低滲透;試氣;壓裂;一點(diǎn)法

延長(zhǎng)特低滲氣田儲(chǔ)層普遍存在(平均孔隙度<8%、平均滲透率<1 mD)、含氣飽和度低(平均小于52%)、孔喉細(xì)小(平均0.1171 μm)，壓力系數(shù)低(普遍<1)，地質(zhì)基礎(chǔ)質(zhì)量差，造成了低的氣層產(chǎn)能[1-3]。延長(zhǎng)氣田縱向上含氣層位多，主要分布在石千峰組、石盒子組、山西組和馬家溝組等上下古地層中，組合復(fù)雜，主要有低孔、低滲、低壓、低產(chǎn)的特點(diǎn)，橫向上變化大，連片性差。

通過(guò)本課題的研究，建立起較完善的、適合該區(qū)的試氣工藝方案，試氣作業(yè)技術(shù)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到規(guī)范和統(tǒng)一認(rèn)識(shí)的目的[4]。對(duì)今后該氣田的勘探和開(kāi)發(fā)提供有益的參考價(jià)值，并為確定科學(xué)合理的開(kāi)發(fā)實(shí)施方案提供準(zhǔn)確、詳實(shí)的基礎(chǔ)資料。

1 試氣技術(shù)與研究

1.1 試氣選井選層

延長(zhǎng)氣田中石炭統(tǒng)本溪組底部的鐵鋁巖橫向分布穩(wěn)定、巖性致密，為下古生界風(fēng)化殼氣藏的區(qū)域蓋層，同時(shí)分隔上下兩套含氣層系。晚二疊世早期沉積的河漫湖相泥巖則構(gòu)成了上古生界氣藏的區(qū)域蓋層。古生界具有廣覆型生烴，儲(chǔ)集空間多層系發(fā)育，區(qū)域性封蓋層廣泛分布等諸多有利條件，奠定了本區(qū)氣藏形成的基礎(chǔ)。

據(jù)對(duì)延長(zhǎng)氣田伊陜斜坡上古生界氣層儲(chǔ)蓋統(tǒng)計(jì)，主力氣層主要發(fā)育在下石盒子組盒8段，山西組山1段、山2段。另外在太原組和本溪組部分井也發(fā)育有部分氣層。

圖1 延長(zhǎng)氣田試氣產(chǎn)量與試氣層位關(guān)系圖

試氣日產(chǎn)量大于10000 m3的層位主要均發(fā)育在盒8段和山西組山1段，次之為山2段，本溪和太原組石英砂巖儲(chǔ)層試氣產(chǎn)量也較好。

1.2 通井，洗井，試壓

通井規(guī)直徑小于套管內(nèi)徑6～8 mm, 大于封隔器膠筒外徑2 mm，大端長(zhǎng)度應(yīng)大于0.5 m，通井規(guī)有效長(zhǎng)度大于儲(chǔ)層改造措施入井井下工具連接長(zhǎng)度。通井深度必須通井至人工井底或設(shè)計(jì)要求深度，通至井底重復(fù)試探2次，深度誤差小于0.5 m為合格。

新井作業(yè)第一次洗井：正循環(huán)沖洗井底沉砂及臟物-反循環(huán)清洗井筒攜帶污物-正循環(huán)替入射孔液。打撈油管橋塞或電纜橋塞作業(yè)洗井：正循環(huán)-反循環(huán)交替洗井。

試氣按照試氣要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)。將進(jìn)出口硬管線連接后，試壓至設(shè)計(jì)泵壓的1.5倍，穩(wěn)壓5 min不刺不漏為合格。

1.3 射孔工藝優(yōu)化

延長(zhǎng)氣田氣井普遍要進(jìn)行壓裂改造，因此，對(duì)射孔參數(shù)及工藝的優(yōu)化主要考慮對(duì)壓裂改造以及后期采氣的影響[5]。

通過(guò)小型測(cè)試壓裂的階梯降排量試驗(yàn)可以獲取射孔孔眼摩阻及近井筒裂縫彎曲摩阻。在壓裂施工排量2.8 m3/min、平均砂比25%，射孔孔徑1.2 cm條件下，找出射孔孔眼數(shù)與摩阻之間關(guān)系來(lái)確定射孔參數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究最終得出，一般需要射孔孔眼數(shù)大于40個(gè)，來(lái)保證壓裂過(guò)程順利。采用16～20 孔/m的射孔密度，射孔段一般要求大于2.5 m。射孔段3 m左右，一般需要射孔孔眼直徑大于1.1 cm。

該區(qū)塊壓力系數(shù)均小于1.0 MPa/100m，基于施工簡(jiǎn)便及低成本等方面的考慮，推薦采用電纜傳輸射孔工藝。

1.4 放噴工藝

放噴工藝優(yōu)化：井口與三相分離器間用KQ65/70針閥實(shí)現(xiàn)三級(jí)降壓后，用35 MPa高壓三通一路通過(guò)KQ65/25四通和楔形閘閥裝兩只油嘴套和旁通管線進(jìn)排污坑，另一路進(jìn)LC30/50三相分離計(jì)量裝置和測(cè)試管線。

1.5 “一點(diǎn)法”測(cè)井工藝

“一點(diǎn)法”屬于產(chǎn)能試井的一種快速完井方法。氣井“一點(diǎn)法”試井是以單一工作制度生產(chǎn)至穩(wěn)定狀態(tài)，利用獲得的地層壓力、產(chǎn)氣量和對(duì)應(yīng)井底流動(dòng)壓力，代入相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)能公式計(jì)算無(wú)阻流量[6-7]。

延長(zhǎng)部分氣田無(wú)阻流量計(jì)算公式校核后為：

式中：PD——無(wú)因次壓力，無(wú)因次

通過(guò)9口井10個(gè)層次，采用以上公式計(jì)算無(wú)阻流量結(jié)果，校對(duì)后公式計(jì)算無(wú)阻流量和延長(zhǎng)現(xiàn)用無(wú)阻流量計(jì)算結(jié)果誤差在0.9%～5.6%范圍之內(nèi)，該計(jì)算無(wú)阻流量公式更符合延長(zhǎng)氣田的實(shí)際情況。

對(duì)于壓裂或酸化措施后能夠?qū)崿F(xiàn)一次性噴通的氣井，采用“連續(xù)流動(dòng)法”測(cè)試工藝；對(duì)于試采井，采用壓力降落“修正等時(shí)試井”等試井工藝；對(duì)于產(chǎn)水井或產(chǎn)氣量大于8000 m3/d的氣層，用YLC30-50三相分離器孔板流量計(jì)測(cè)試，選擇DDI電子壓力計(jì)進(jìn)行壓力測(cè)試，壓力計(jì)精度要求在壓力單位采用MPa時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后保留6位。

2 壓裂工藝

2.1 壓井工藝

壓井施工排量的選擇主要依據(jù)氣層生產(chǎn)套管規(guī)范和施工壓力確定，根據(jù)氣井產(chǎn)量能和產(chǎn)出流體性質(zhì)、施工工藝特點(diǎn)，確定采用不同的壓井井工藝。對(duì)于氣層壓力梯度>0.85 MPa/100 m的儲(chǔ)層，測(cè)完壓恢后首先進(jìn)行油放，井口針閥控制放噴待井口壓力下降致8～7 MPa，再進(jìn)行反循環(huán)壓井。

2.2 支撐劑及酸化壓裂液體評(píng)價(jià)

2.2.1 支撐劑評(píng)價(jià)

延長(zhǎng)特低滲氣田氣層中古生界二疊系石盒子組、山西組和太原組等埋深2280～3200 m，閉合應(yīng)力在34.55～44.97 MPa之間。

根據(jù)室內(nèi)對(duì)國(guó)內(nèi)幾個(gè)大型廠家生產(chǎn)的支撐劑進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看(實(shí)驗(yàn)壓力條件為52 MPa，遠(yuǎn)大于本區(qū)閉合壓力)，四種不同來(lái)源支撐劑均能滿足延長(zhǎng)特低滲氣層改造要求。綜合考慮，建議選擇其中密高強(qiáng)度陶粒，即貴州林海提供的支撐劑。

2.2.2 壓裂液評(píng)價(jià)

按照SY/T5107-2005《水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法》對(duì)優(yōu)化后的壓裂液體系進(jìn)行了完整的性能評(píng)價(jià)。體系主配方如下：

基液：0.45%CJ2-6(HPG)+0.5%ZPJ-1+0.1%SJJ-1+0.15%Na2CO3+1.0%SQP-1 +1.0%NWJ-1。

交聯(lián)劑：50%JL-1有機(jī)硼交聯(lián)劑，JL-1A：JL-1B=100：10 。

對(duì)優(yōu)化后的配方進(jìn)行了基液性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 基液性能檢測(cè)結(jié)果

室內(nèi)按照配方對(duì)添加劑自身配伍性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果表明，配方在試驗(yàn)溫度下配伍性好，無(wú)絮狀物或沉淀生成。

配方和地層水配伍性良好，耐高溫、高壓，耐剪切能力強(qiáng)，體系為中等濾失，不同溫度下都能夠完全破膠，破膠后粘度均低于10 mPa·s。對(duì)優(yōu)化后的配方進(jìn)行了破膠液殘?jiān)囼?yàn)評(píng)價(jià)，破膠溫度80 ℃，破膠液殘?jiān)鼮?86 mg/L，屬于中等殘?jiān)?。?duì)破膠液進(jìn)行了助排性能評(píng)價(jià)，破膠液表面張力20.12 mN/m，屬于較小表面張力。在6000 r/min下評(píng)價(jià)破膠液起泡性能，泡沫質(zhì)量76.7%，半衰期7.3 min。因未能取得地層水資料，室內(nèi)評(píng)價(jià)了破膠液與模擬地層水在不同比例下的配伍性能，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，優(yōu)化后體系的破膠液與模擬地層水配伍性良好。

2.2.3 酸液優(yōu)化

延長(zhǎng)特低滲下古勘探儲(chǔ)層主要為馬家溝碳酸鹽巖儲(chǔ)層，對(duì)于這類低壓、低滲、自然產(chǎn)能低的氣藏，一般不經(jīng)過(guò)改造難以獲得工業(yè)氣流。通過(guò)酸壓增產(chǎn)改造措施，形成一定長(zhǎng)度、高導(dǎo)流能力的酸蝕裂縫，溝通、連接滲流通道和儲(chǔ)氣空間，才能保證正常投產(chǎn)和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

結(jié)合酸液添加劑性能評(píng)價(jià)和儲(chǔ)層地質(zhì)特征，優(yōu)化出的稠化酸配方如下：

20%HCl+0.3% SCZ-80酸液增稠劑+1.5%SHJ-1緩蝕劑+0.5%SZP-1助排劑+0.15%檸檬酸+1%SQP-1起泡劑。

圖2 酸巖反應(yīng)圖

從圖2可以看出，反應(yīng)20 min后普通酸濃度降到了5%以下，基本無(wú)溶蝕能力，而此時(shí)稠化酸濃度大于16%，因此稠化酸體系能夠有效降低酸巖反應(yīng)。

3 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

圖3 Oilfairy1.23數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系示意圖

基于以上關(guān)系，根據(jù)井號(hào)、深度等對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了各種數(shù)據(jù)之間盤根錯(cuò)節(jié)的內(nèi)在聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫(kù)可對(duì)試氣過(guò)程中的各類資料進(jìn)行科學(xué)、高效的管理與調(diào)用，可對(duì)試氣效果進(jìn)行多參數(shù)聯(lián)合評(píng)價(jià)，且系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)可靠、科學(xué)合理。

4 結(jié)論與建議

(1)試氣選井選層：優(yōu)選盒8、山1、山2、太原組和本溪組等主力氣層進(jìn)行壓裂試氣。

(2)國(guó)產(chǎn)中密度高強(qiáng)度陶粒支撐劑能夠滿足該區(qū)塊壓裂改造的需要；優(yōu)化的壓裂液體系具有良好的耐溫抗剪切性能，在90 ℃、170 s-1條件下連續(xù)剪切60 min，其粘度保持在200 mPa·s左右，體系在不同溫度下破膠性能良好，破膠液粘度小于10 mPa·s，對(duì)儲(chǔ)層巖心傷害率平均21.5%，具備了攜砂及低傷害的需要。形成的酸液體系可以滿足馬家溝組碳酸鹽巖儲(chǔ)層深度酸化改造的需要。

(3)誘噴工藝主要采用縫內(nèi)助排結(jié)合安全措施到位前提下的抽吸誘噴、關(guān)放排液方式。

(4)對(duì)于低產(chǎn)氣井無(wú)法求得穩(wěn)定產(chǎn)量時(shí)，采用“一點(diǎn)法”試井工藝。

(5)研發(fā)了地質(zhì)-措施-效果緊密聯(lián)系的、結(jié)構(gòu)開(kāi)放的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)OilFairy。

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Study on Test Gas Technology in Extended Extra Low Permeability Gas Field

LILi1,2,ZHANGGuo-qiang1

(1 College of Petroleum Engineering, Xi’an Shiyou University,Shaanxi Xi’an 710065; 2 Shaanxi Petroleum and Natural Gas Co., Ltd., Shaanxi Yan’an 716000, China)

The process of gas testing in extra low permeability gas field was analyzed, the He8 and Shanxi groups of Shan1, Shan2, BENXI and TAIYUAN as the typical test gas wells were selected, from the test gas wells, wells, pressure test, perforation, discharge and logging and other aspects, the test gas was studied. At the same time, the fracturing technology and data acquisition system were added. The “one point method” was used to make logging technology flow formula, checked after formula flow and extended the current calculation results of AOF, error was in the range of 0.9%～5.6%, gas field test study on extended ultra-low permeability was finally completed.

extra low permeability; test gas; fracturing; one point method

李莉(1986-)，女，助理工程師，主要從事天然氣化工與技術(shù)開(kāi)發(fā)。

TE373

A

1001-9677(2016)022-0134-03