連續(xù)油管注酸形成導(dǎo)流通道的增產(chǎn)技術(shù)在碳酸鹽巖地層的應(yīng)用

盧秀德 (川慶鉆探公司井下作業(yè)公司)

連續(xù)油管注酸形成導(dǎo)流通道的增產(chǎn)技術(shù)在碳酸鹽巖地層的應(yīng)用

盧秀德 (川慶鉆探公司井下作業(yè)公司)

隨著原油價(jià)格的不斷攀升和可開(kāi)采原油的不斷減少,提高老井采收率的計(jì)劃得到進(jìn)一步重視,包括再次進(jìn)行增產(chǎn)改造或在原井眼基礎(chǔ)上增加側(cè)向?qū)Я魍ǖ赖燃夹g(shù)得到應(yīng)用。在碳酸鹽巖地層應(yīng)用一種創(chuàng)新技術(shù)穿透近井眼污染帶,形成油氣泄流孔眼,溝通新的儲(chǔ)層巖石。新技術(shù)依靠碳酸鹽巖的酸溶能力和使用連續(xù)油管傳輸井底鉆具組合(BHA),通過(guò)高壓噴嘴向目的層位噴射酸液形成導(dǎo)流通道。該技術(shù)可用于所有裸眼完井的碳酸鹽巖地層,并可用于老井和多分支井完井的新井。酸蝕導(dǎo)流增產(chǎn)技術(shù)和工具已在全球應(yīng)用。本文闡述了酸蝕導(dǎo)流增產(chǎn)技術(shù)的井下工具、作業(yè)設(shè)計(jì)、作業(yè)程序以及作業(yè)實(shí)例。

碳酸鹽巖地層 連續(xù)油管 酸蝕導(dǎo)流 增產(chǎn)技術(shù)

1 概述

全球油氣井產(chǎn)層的30%為碳酸鹽巖地層,這些地層幾乎包括了全球60%～65%的儲(chǔ)量。

許多年來(lái)酸化作業(yè)一直是儲(chǔ)層改造的一種常用方式,碳酸鹽巖地層通常使用基質(zhì)酸化和酸壓裂技術(shù)。一種通過(guò)酸液和井下工具串作用產(chǎn)生新導(dǎo)流通道的專(zhuān)利技術(shù)已在油田廣泛使用。

酸蝕導(dǎo)流增產(chǎn)技術(shù)的目的是在主井眼周?chē)纬梢幌盗锌籽?、通道和分支孔?產(chǎn)生的這些子通道促使更多的油氣流向主井眼。增加的油氣流或產(chǎn)能可通過(guò)有效井眼半徑的增加來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

碳酸鹽巖具有較高的機(jī)械完整性,有益于鉆井作業(yè),但碳酸鹽巖鉆進(jìn)困難。酸蝕導(dǎo)流增產(chǎn)技術(shù)利用了碳酸鹽巖的機(jī)械特性和酸溶解能力

◇化學(xué)特性:碳酸鹽巖與酸的反應(yīng);

◇機(jī)械特性:通過(guò)高壓差噴嘴形成高速流。

測(cè)井分析改造層段后,用連續(xù)油管進(jìn)行實(shí)施。帶有啟動(dòng)裝置和噴嘴的工具下至設(shè)計(jì)深度,泵壓升高時(shí),啟動(dòng)裝置調(diào)整噴嘴向產(chǎn)層噴射并形成孔眼。鹽酸由高壓差噴嘴噴射后,在主井眼周?chē)纬尚碌目籽?。向前推?dòng)BHA直至連續(xù)油管鎖定,或BHA抵達(dá)非碳酸鹽巖層段。然后回收BHA和連續(xù)油管,移至下一設(shè)計(jì)深度,重復(fù)作業(yè)程序。

2 材料和方案

2.1 工具設(shè)計(jì)

使用的工具外徑54 mm,包括能在同一方向斜放的雙壓力作用萬(wàn)向接頭。萬(wàn)向接頭間的角度和空間可根據(jù)井的特殊尺寸進(jìn)行優(yōu)選;噴槍尺寸范圍可從54 mm到88.9 mm,并根據(jù)需求優(yōu)選。噴槍的噴嘴可按設(shè)計(jì)噴速調(diào)整配置。這兩個(gè)可變條件尤為重要,能夠充分發(fā)揮酸液溶解和壓力沖洗巖石表面的作用。

2.2 酸液設(shè)計(jì)

配酸時(shí),需加入某些添加劑:緩蝕劑,保護(hù)連續(xù)油管、工具和井內(nèi)生產(chǎn)油管;鐵離子穩(wěn)定劑,保持管串在酸溶液中的穩(wěn)定性;其他化學(xué)添加劑,可根據(jù)井況特殊性進(jìn)行添加,如淤泥懸浮劑或化學(xué)劑,防止造成井筒周邊污染。

研究發(fā)現(xiàn),只要酸液以高速向碳酸鹽巖噴出, 10%和15%的酸液在幾乎相同的噴射速度下均能產(chǎn)生導(dǎo)流通道。

2.3 作業(yè)程序

典型作業(yè)分兩階段。第一階段為前期準(zhǔn)備階段,分析測(cè)井資料,劃定改造層段,進(jìn)行酸化作業(yè)設(shè)計(jì)和作出實(shí)施計(jì)劃表。第二階段就是按照已準(zhǔn)備好的計(jì)劃要求進(jìn)行泵注作業(yè)。前一階段需考慮花費(fèi)的時(shí)間,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)時(shí)間僅持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。

連續(xù)油管設(shè)備抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后,安裝設(shè)備,進(jìn)行工具的地面連接,測(cè)試其是否能正常工作。通常工具在庫(kù)房就完成測(cè)試以保證萬(wàn)向接頭在合適的壓力條件下按同一方向傾斜。

連續(xù)油管傳輸噴射工具至井底,核實(shí)深度是否與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)一致。然后移動(dòng)管串至設(shè)計(jì)井深,開(kāi)始注酸噴射作業(yè)。

當(dāng)工具串抵達(dá)設(shè)計(jì)井深時(shí),通過(guò)噴嘴按一定排量注酸以保持一定壓力實(shí)現(xiàn)工具斜向。泵注的排量取決于連續(xù)油管受力和循環(huán)分析模擬情況。一旦酸液抵達(dá)連續(xù)油管底端,關(guān)掉環(huán)空閘門(mén),使酸液濾失進(jìn)入地層進(jìn)行反應(yīng)。

當(dāng)酸液進(jìn)入并接觸碳酸鹽巖,開(kāi)始溶解反應(yīng),但并不意味著開(kāi)始產(chǎn)生通道,連續(xù)油管帶壓力作用的工具和噴嘴很容易實(shí)現(xiàn)此過(guò)程。一段時(shí)間后才形成能讓工具進(jìn)入的先導(dǎo)孔眼。每口井有差異性取決于巖石的純度、近井筒污染程度以及其他因素。通過(guò)增加連續(xù)油管下放壓力,觀察連續(xù)油管懸重變化情況決定是否已形成先導(dǎo)孔眼。若失重逐步恢復(fù),說(shuō)明先導(dǎo)孔眼產(chǎn)生,無(wú)論多大排量均可溶解碳酸鹽巖。

一旦增加足夠大鉆壓,連續(xù)油管都無(wú)法前行,說(shuō)明出現(xiàn)鎖定,該點(diǎn)注入再多的酸液均不能產(chǎn)生導(dǎo)流通道,停止該方向作業(yè)。

提出連續(xù)油管至下個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行噴射注酸,形成通道后再根據(jù)情況決定是否繼續(xù)。

3 作業(yè)實(shí)例

2008年7月,酸蝕導(dǎo)流增產(chǎn)技術(shù)在一口老井實(shí)施作業(yè)。以下是連續(xù)油管下至井底后的作業(yè)程序。

3.1 上提連續(xù)油管至設(shè)計(jì)的第一個(gè)層段

◇按設(shè)計(jì)排量替酸;

◇酸液到達(dá)連續(xù)油管底端開(kāi)始產(chǎn)生先導(dǎo)孔眼;

◇一段時(shí)間后,工具僅前行0.6 m,但穿透速度逐步增加,意味著已穿透井筒周?chē)廴編?壓力回落;

◇泵注超過(guò)25 min后,穿透距離達(dá)到8.5 m,連續(xù)油管出現(xiàn)摩擦鎖定;

◇降低注酸排量,起出連續(xù)油管。

3.2 再次下至井底,上提3 m

◇按設(shè)計(jì)排量注酸;

◇通過(guò)增加鉆壓并保持懸重?zé)o恢復(fù),開(kāi)始形成先導(dǎo)孔眼;

◇形成新的子井眼;

◇穿透1.5 m后形成新的孔眼,穿透速度增快:壓力回落;

◇20 min后穿透速度隨著壓力降低而降低,幾乎停止不前,決定將作用在萬(wàn)向接頭上的壓力最大化增大,穿透速度又開(kāi)始增快。

◇鉆進(jìn)11 m時(shí)連續(xù)油管出現(xiàn)鎖定;◇降低注酸排量,起出連續(xù)油管。

3.3 再次下入井底并上起13.7 m

◇按設(shè)計(jì)排量注酸;

◇通過(guò)增加鉆壓并保持懸重?zé)o恢復(fù),開(kāi)始形成先導(dǎo)孔眼;

◇形成新的子井眼;

◇穿透1.2 m后形成新的孔眼,穿透速度增快:在整個(gè)子井眼內(nèi)壓力一直保持恒定;

◇鉆進(jìn)13.4 m時(shí)連續(xù)油管出現(xiàn)鎖定;

◇在確定連續(xù)油管出現(xiàn)摩擦鎖定不久,現(xiàn)場(chǎng)酸液注完。

本井全過(guò)程鉆了總長(zhǎng)達(dá)33 m的三個(gè)子井眼。

4 作業(yè)分析

使用連續(xù)油管注酸造孔眼的增產(chǎn)技術(shù)能帶來(lái)很大效益:

(1)可選擇性布置酸液。注酸造眼技術(shù)可將酸液注入在井筒特定點(diǎn),而不是將所有酸液注入高滲段。連續(xù)油管下放至造眼位置開(kāi)始注酸作業(yè)。子井眼沿向下角度開(kāi)始形成,到達(dá)深度由鎖定情況決定。盡管不知連續(xù)油管作業(yè)形成什么樣的井眼,但至少能穿透巖石,盡量讓連續(xù)油管和工具串抵達(dá)最遠(yuǎn)處。

(2)增大井筒接觸程度。形成的孔眼數(shù)量和開(kāi)始位置已知,可決定巖石的最低溶解量。最佳實(shí)例是產(chǎn)生的孔眼能溝通天然裂縫,大大增加儲(chǔ)層接觸程度。

(3)經(jīng)濟(jì)型的增產(chǎn)方式。因?yàn)橹滥男┑胤叫璨妓?酸液將更為有效使用,不同于傳統(tǒng)的擠注式酸壓裂和基質(zhì)酸化改造,這些改造方式使酸液流向高滲段。注酸造眼技術(shù)成本大大低于兩種傳統(tǒng)的酸壓裂或基質(zhì)酸化改造作業(yè)。

(4)該井通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)改造,最初原油產(chǎn)能提高110%,并按增產(chǎn)80%保持穩(wěn)定,同時(shí)氣產(chǎn)量也增大。

[1]Strasburg J,Clark J.Acid tunneling stimulation in O-klahoma limestone using coiled tubing:SPE 120772 [R].SPE Production and Operations Symposium.Oklahoma City,Oklahoma,USA,2009.

[2]Moss P,Portman L,Race P,et al.Nature had it right after all-construction of a‘Plant root’like drainage system with multiple branches and uninhibited communication with pores and naturalfractures:SPE 103333[R].SPE AnnualTechnicalConference and Exhibition,San Antonio,Texas,2006.

[3]Rae P,DiLullo G.Acid jetting tunnels though rock. E&P,2003(3).

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.7.002

2009-09-25)