青海油田高溫高壓低滲儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作技術(shù)研究及應(yīng)用

余 勇， 宋志同， 李獻(xiàn)賓， 馮學(xué)東， 徐 蔚, 劉金滾

(1西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院 2新疆油田公司采油二廠 3西部鉆探工程有限公司試油公司 4中國(guó)石油青海油田公司采氣二廠)

射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作技術(shù)能夠減少施工管柱下放和起出的次數(shù)，實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成射孔、酸化、測(cè)試、排液等施工作業(yè)，能夠有效縮短試油周期，快速、準(zhǔn)確獲取地質(zhì)資料，避免多次壓井對(duì)儲(chǔ)層造成的重復(fù)傷害，在各大油田應(yīng)用廣泛[1-3]。青海油田前期形成了射孔-酸化-測(cè)試的聯(lián)作工藝，該工藝運(yùn)用MFE多流測(cè)試器進(jìn)行誘噴、替液等作業(yè)。但隨著高溫高壓低滲儲(chǔ)層的不斷勘探開(kāi)發(fā)，MFE穩(wěn)定性變差，且不能滿足對(duì)大通徑作業(yè)及開(kāi)井測(cè)試期間下入連續(xù)油管作業(yè)的要求，并出現(xiàn)封隔器在高溫高壓下膠皮損壞，射孔槍在高溫下耐溫度性變差等問(wèn)題[4]。針對(duì)上述問(wèn)題，采用動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)、RD旁通壓力測(cè)試閥及選擇性測(cè)試閥、耐高溫高壓射孔器材及優(yōu)選的封隔器配合應(yīng)用，形成了一套新型的動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作工藝，在青海油田取得了良好的施工效果。

一、存在的問(wèn)題

青海油田加快了對(duì)高溫高壓低滲區(qū)塊勘探開(kāi)發(fā)，該類區(qū)塊儲(chǔ)層埋藏深(4 500～6 900 m)，溫度高(140℃～185℃)，多為致密儲(chǔ)層。目前一般的三聯(lián)作工藝在該類區(qū)塊使用存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

(1)目前三聯(lián)作工藝的主要射孔方式為靜態(tài)負(fù)壓射孔及近平衡射孔。近平衡射孔由于射孔彈爆轟能量的作用，在孔道周圍會(huì)形成一個(gè)滲透率極劇降低的壓實(shí)帶(滲透率降低70%以上)，嚴(yán)重影響儲(chǔ)層的初始產(chǎn)能[5-6]。靜態(tài)負(fù)壓射孔能解除部分壓實(shí)帶，但效果并不理想，且應(yīng)用的范圍較為局限[7]。

(2)儲(chǔ)層高溫高壓的特點(diǎn)，射孔器材抗溫抗壓性受到極大的影響。射孔彈和導(dǎo)爆索等火工品長(zhǎng)時(shí)間存放在高溫環(huán)境中會(huì)降低射孔效率，引起自爆[8]。

(3)該區(qū)塊儲(chǔ)層壓力大，PT封隔器工作壓差小，工作壓差為35 MPa[9]，不能滿足深井高壓施工要求。

(4)青海油田后續(xù)施工要求管柱需滿足較大的施工排量。MFE多流測(cè)試器高壓下穩(wěn)定性差，通徑小，不能滿足大排量施工要求[10]。

二、新型動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作工藝研究

1. 管柱設(shè)計(jì)

根據(jù)儲(chǔ)層高溫高壓低滲透的特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作管柱(如圖1)。主要做了以下幾個(gè)方面的優(yōu)化：①優(yōu)化設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔裝置以降低射孔對(duì)儲(chǔ)層的傷害；②優(yōu)化了耐高溫高壓射孔器材以克服地層高溫高壓的影響；③采用RTTS封隔器代替P-T封隔器以滿足高溫高壓下封隔器穩(wěn)定性的要求；④采用選擇性測(cè)試閥及RD旁通測(cè)試閥代替MFE多流測(cè)試器，以滿足大排量穩(wěn)定施工及生產(chǎn)的需求。

2. 動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔裝置

動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔能有效的減小射孔對(duì)低滲儲(chǔ)層的傷害。如圖1所示，負(fù)壓射孔裝置是形成瞬時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)壓差的關(guān)鍵設(shè)備。負(fù)壓射孔裝置腔體伴隨著起爆射孔同時(shí)打開(kāi)，利用腔體的空間瞬間吸收液柱壓力和起爆能量，使井筒內(nèi)壓大大的小于地層壓力，從而形成極大的負(fù)壓差，產(chǎn)生沖刷回流效應(yīng)，起到?jīng)_洗孔眼和消除壓實(shí)帶的作用。動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔比靜態(tài)負(fù)壓射孔形成瞬時(shí)負(fù)壓差的時(shí)間更短，差值更大，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，射孔效果更好[7]。

動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔的效果與最大動(dòng)態(tài)負(fù)壓差(pmax)及負(fù)壓持續(xù)時(shí)間(t)呈正相關(guān)關(guān)系[11]。為了保持較好動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔效果，需要對(duì)影響其效果的主要參數(shù)(裝彈量、負(fù)壓槍長(zhǎng)度、射孔孔密)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在一定條件下合理的增長(zhǎng)負(fù)壓裝置長(zhǎng)度、降低射孔孔密、降低射孔彈用量，有助于射孔效果的提高[12-13]。基于上述動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔參數(shù)的優(yōu)化，對(duì)青海油田東坪區(qū)塊部分井實(shí)施了試驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)負(fù)壓裝置長(zhǎng)度為6.5～8 m，孔密為16孔/m，裝彈量為550～650 g，如表1所示。這幾口井實(shí)現(xiàn)最大動(dòng)態(tài)負(fù)壓值為15.42～16.71 MPa，動(dòng)態(tài)負(fù)壓持續(xù)時(shí)間為0.514～1.325 s。

圖1 動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作管柱結(jié)構(gòu)圖

表1 青海油田牛東區(qū)塊部分井動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔參數(shù)表

3. 耐高溫高壓射孔槍

針對(duì)青海油田后期儲(chǔ)層高溫高壓的特點(diǎn)，對(duì)射孔槍進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以滿足施工要求。主要對(duì)射孔槍槍體、密封件、火工品進(jìn)行以下優(yōu)化設(shè)計(jì)：①射孔槍槍體是密封射孔彈的裝置，深井中應(yīng)具有良好的耐壓性。青海油田前期一般采用壁厚為9 mm的槍體，為了滿足耐高壓要求，設(shè)計(jì)采用壁厚為10～11 mm的槍管;②高溫下射孔槍的密封性受到影響，需要選擇耐高溫的密封件。根據(jù)儲(chǔ)層高溫特點(diǎn)優(yōu)選聚氟橡膠密封件，并結(jié)合耐高溫密封脂以增加密封件耐溫性能;③青海油田高溫區(qū)塊溫度達(dá)到180℃以上，前期使用的耐溫160℃的火工器材不再適用，因此優(yōu)化采用耐溫200℃的射孔彈(692SD-102P-1)、導(dǎo)爆索(80HNSLS)、傳爆管(CB20-5.5I)等火工器材[4]。

4. 封隔器及測(cè)試閥

由于儲(chǔ)層壓力高，施工壓差較大，PT封隔器工作壓差不能滿足施工要求，采用RTTS封隔器，該封隔器工作壓差70 MPa[14]，能較好的滿足施工要求。

為了滿足后期施工對(duì)大排量要求，選用全通徑選擇性測(cè)試閥和RD旁通測(cè)試閥代替MFE多流測(cè)試器。RD旁通壓力測(cè)試閥是全通徑環(huán)空壓力操作閥，具有極佳的密封性能及耐溫耐壓性能。選擇性測(cè)試閥是新一代全通徑壓控測(cè)試閥，具備多次開(kāi)關(guān)井作業(yè)的能力。由于其獨(dú)特的鎖定機(jī)構(gòu)，在測(cè)試期間的任何階段，具有將球閥鎖定在打開(kāi)位置的能力，環(huán)空無(wú)須再長(zhǎng)時(shí)間保壓，對(duì)封隔器、測(cè)試工具乃至整個(gè)測(cè)試管柱至套管都有良好的保護(hù)作用，避免長(zhǎng)期受壓導(dǎo)致?lián)p壞，現(xiàn)場(chǎng)操作更加簡(jiǎn)單、可靠。

三、青海油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作工藝在青海油田東坪區(qū)塊獲得了成功。該區(qū)塊目的層溫度165℃～183℃，井深4 450～4 950 m，平均滲透率0.32 mD，表現(xiàn)為高溫高壓低滲特征。采用動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作技術(shù)在該區(qū)塊進(jìn)行7井次施工，與常規(guī)射孔-酸化-測(cè)試工藝對(duì)比，新型的三聯(lián)作工藝采用動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔，射孔后表皮系數(shù)更低，極大的降低了射孔對(duì)低滲儲(chǔ)層的傷害，耐高溫高壓射孔槍的設(shè)計(jì)使一次性射孔成功率達(dá)到100%(見(jiàn)表2)。新型三聯(lián)工藝管柱設(shè)計(jì)能滿足較大施工排量的施工要求,其工藝具有較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。

表2 三聯(lián)作工藝應(yīng)用效果對(duì)比

四、結(jié)論

(1)新型動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔-酸化-測(cè)試聯(lián)作工藝能有效減小射孔傷害，主要通過(guò)優(yōu)化射孔槍長(zhǎng)度、射孔彈用量、孔密實(shí)現(xiàn)最有效的射孔效果。

(2)耐高溫高壓射孔槍及RTTS封隔器能滿足地層高溫高壓的要求，其中射孔槍通過(guò)增加射孔槍槍體壁厚，選用耐高溫的密封件及耐高溫火藥，實(shí)現(xiàn)滿足耐高溫要求。

(3)RD旁通測(cè)試閥及選擇性測(cè)試閥全通徑結(jié)構(gòu)滿足大排量施工要求，選擇性測(cè)試閥特殊的鎖定結(jié)構(gòu)，使管柱多次開(kāi)關(guān)井更加簡(jiǎn)便可靠，提高穩(wěn)定性，提高后續(xù)處理井的能力。該工藝在青海油田東坪區(qū)運(yùn)用獲得了成功，施工成功率100%。