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水力喷射压裂技术在筛管完井水平井上的应用

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压裂液处理 分段压裂 压裂技术 压裂作业
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2010年5月 石油地质与24卷 第3期 文章编号:1673—8217(2010)03—0104—02 水力喷射压裂技术在筛管完井水平井上的应用 潘建华 (中国石油辽河油田公司高升采油厂,辽宁盘锦124125) 摘要:高升油田水平井数日益增多,但因储层物性差和油层污染问题,水平井产能偏低,平均单井日产油仅有3.9 t; 同时,高升油田水平井均为筛管完井方式,压裂措施施工难度大、风险高、效果差,油层无法得到有效改造。因此, 开展了水平井水力喷射压裂技术试验,依据数模、物摸、室内实验及生产实际,进一步优化了施工参数和施工工艺, 并在高10块投入应用1井次,措施后增油效果明显。 关键词:水平井;水力喷射压裂;增产措施;筛管完井 中图分类号:献标识码:A 随着水平井二次开发升 采油厂水平井数日益增多,在高246块、高21块、高 10块、高18块和牛心坨潜山均有分布,目前共有水 平井43口,开井34口,平均日产液量363.4 t,日产 油量149.9 t;平均单井日产液14.2 t、日产油3.9 t, 其中低效井7口,占开井数的20.5 。水平井尚未 达到预期的产能,主要的因素之一是部分水平井油 层物性差和油层污染,导致水平井产能偏低。 高升采油厂水平井均为筛管完井,常规压裂实 施难度较大,致使油层得不到有效改造,制约了水平 井产能的发挥。其主要原因是筛管完井水平井实施 压裂前需要进行射孔,作业丁序多、费用高;而常规 压裂会带来多余的多重压裂裂缝,获得的裂缝常常 仅出现在水平段两端;常规压裂需要下人封隔器等 井下工具,水平井作业风险大大增加。对此,应用了 水力喷射压裂技术,实现了对水平井自动封隔、定点 压裂。 .1 技术原理 水力喷射压裂技术是水力喷砂射孔和水力压裂 相结合的新型增产工艺,由水力喷砂射孔、水力压裂 及环空挤压三个过程共同完成。该技术原理基于伯 努力方程:流体束的速度变化引起压力反向变化,喷 嘴出口处速度最高压力最低,随着流体不断深入孔 道速度逐渐减小,压力不断升高。到孔道端处速度达 到最低而压力最高l】],如图1。 安装在施工管柱上的水力喷射工具,产生高速 射流冲击(或切割)套管和岩石,在地层形成一个(或 环空压力等于静水压 力或裂缝延伸压力 图1水力喷射压裂原理 多个)喷射孔道,完成水力射孔;同时喷射流体在孔 道内动能转换为压能,利用喷射滞止压力破岩,在孔 道端部产生微裂缝;射流继续作用在喷射通道中形 成增压,同时向环空中泵入流体增加环空压力,环空 流体在高速射流的带动下进入射孔通道和裂缝中, 使裂缝得以充分扩展,能够得到较大的裂缝 ]。 喷嘴出口周同流体速度最高、压力最低,流体会 自动泵人裂缝而不会流到其它地方,环空的流体也 会在压差作用下进人射流区被吸人地层。因此水力 喷射压裂技术实现了水平井裂缝的定位控制,达到 水平井定点压裂的目的。 1.2技术特点 水力喷射压裂技术具有如下特点:无需封隔器 或桥塞等隔离工具,实现井段的自动封隔与定点压 裂,水平井施工风险小且操作简便;无需单独射孔作 业,实现了射孔、 裂一次完成,比常规压裂工艺节 收稿日期:2010—02—03 作者简介:潘建华,高级工程师,1969年生,1991年毕业于石油 大学采油■:程专业,现从事油田开发管理工作。 潘建华.水力喷射压裂技术在筛管完井水平井上的应用 · 105· 省了作业工序;一次管柱可进行多段压裂,多段压裂 施工周期短,经济安全,且有利于降低储层伤害;可 用于裸眼、套管、筛管等多种完井方式口]。 2压裂参数的计算与优选 2.1裂缝参数优化 水平井裂缝参数是影响水平井压裂开发效果的 重要因素,通过数模和物模建立了裂缝优化模型,优 化结果为水泥固井、筛管完井、水平段长度在300 113. 左右的水平井,最佳裂缝数目为4~5条;优化缝间 距50~80 缝长度100~200 2.2压裂液配方优化 水平井压裂要求压裂液的流变性、悬砂性好,低 残渣、低伤害、易返排,具有快速、彻底破胶,残液界 面张力低的性能特点。170 S~、50℃条件下压裂液 连续抗剪切1 h,粘度大于100 ;3.5 M 45℃下滤失系数为6.08×10 m/初滤失 量为1.2 岩心伤害率16 ~20 [ 。 优化配方基液:(0.45 ~0.47 ).3 I 乳助排剂+0.1 0.03 H— 0. 12 联剂配方:(0.1 ~O.15 )H—I+O.砂。 2.3支撑剂的优化 支撑剂的类型、粒度和浓度是决定水平井压裂 处理效果的重要因素。为了有利于水平井支撑剂的 就位,压裂水平井时,应使用粒度较小、密度中等的 支撑剂。为了提高导流能力,可以使用中密度人工 陶粒支撑剂。 2.4施工参数优化 依据设计裂缝长度,并结合油层导流能力要求, 结合定设计支撑裂缝 半长、改造规模和平均砂比。结合储层物性和工艺 要求,设计压裂总排量、油管排量以及套管排量。 2.5施工工艺的确定 用原胶液低泵速灌满油管及环空;向油管注入 低浓度含砂液体,通过喷射工具进行射孔;关闭套管 闸门,向油管注入基液、压开地层;通过喷射工具注 入含砂压裂液,砂比逐渐增加,同时向油套环空注入 补偿液,进行加砂压裂;最后泵入活性水进行顶替。 3实施情况及效果分析 3.1试验井基本状况 (1)试验区块概况。试验区为高升油田的高1O 块Ⅵ砂岩组。高10块构造上位于辽河盆地西部凹 陷西斜坡北端,具有独立的油水系统。Ⅵ砂岩组呈 西高东低的单斜构造,为分流水道微相和中扇前缘 微相,岩性为砂砾岩,储层物性较好,孔隙度为渗透率为(700~1200)×10 / (2)试验井基础数据。高3莲东部,生产井段1 907.14~2 145 平段长 246 m。2008年7月完钻、筛管完井方式,2008年8 月开抽,已生产2个周期,累注汽1 967 t、累产油660 t、累产水470 前日产液2.5 t、日产油0.1 t。 蒸汽吞注2周期,注汽质量差,注汽压力高、注汽干 度低,回采效果差,未达到预期产能。 3.2施工设计参数 设计喷射点1 990 m,支撑裂缝半长为110.9 英砂2.4 中密度陶粒35 m。,平均砂比为 24 ,压裂液总量479.8 裂设计总排量为3.7 m3/管排量为2.6 m3/管排量为1.1 m。/枪采用6× 6.0 20度相位 角组合,每层安装3个喷嘴,上下两层的喷嘴相位 60度。 3.3现场实施情况 高3莲,总液量483.6 石英砂6 m。,中密陶粒40 m。, 平均砂比24.1 。原胶液低泵速灌满油管及环空 25 m。,排量1~1.2 m。/力保持在4  入低浓度含砂液体进行射孔50 1排量大约为2.2 m。/力37 英砂6 m。;关闭套管闸门, 向油管注入基液、压开地层,排量1.8 m。/力 最高达到51 后逐步降至46 入前置 液95 m。,排量1.8 力49 入含砂 压裂液166 m。,进行加砂压裂,排量1~2 压力40~50 时环空注入补偿液138 1排 量1.1 力11 后泵人活性水顶替 9.6  3.4措施效果 高3莲井最高日产液26 t,最高 日产油11.5 t;日产液最高增加23.5 t、日产油最高 增加11.4 t,平均单井日增油达到5.5 t,见到了较 好的措施效果。 4 结论 (1)高升油田水力喷射压裂技术达到了设计的 加砂规模,说明技术本身以及设计参数满足高升油 (下转第108页) ·108· 石油地质与工程 2010年第3期 3.I.2酸化 对地层明显存在堵塞的油井,根据历年酸化经 验确定其酸量及施工排量,不同厚度油层其酸量及 排量不同(表3)。 表3油房庄油田长1油藏酸化施工参数与增油量统计 3.2侏罗系油藏施工参数优化设计 侏罗系油藏由于储层物性相对较好,地层堵塞 主要集中在近井地带,压裂的目的是解除近井地带 的各类堵塞,在方案设计时,坚持“能低不高”的原 则,以控制压裂缝垂向延伸长度,防止压窜底水;在 酸化方案设计时,坚持“原则,封堵高渗 透大孔道,解堵低渗堵塞油层(表4)。 表4油房庄油田侏罗系油藏措施改造参数统计表 4结论与认识 (1)油房庄油田三叠系长1油藏油层有效厚度 ≥4 m,侏罗系油藏若油层与底水直接接触,油水界 面抬升后,油层有效厚度≥7 m;若油层与底水之间 有2.0~3.0 层有效厚度≥4 措施效果较明显。 (2)三叠系长1油藏在含水呈下降趋势阶段是 油井选择重复压裂的最佳时机;沿裂缝轻微堵塞或 裂缝和基质均堵塞且重复压裂改造无效的井适合酸 化措施。 (3)侏罗系油藏堵塞严重井或储层物性较差的 井及酸化后导致含水大幅度上升的井适合压裂措 施;初期产量高,因结垢、结蜡原因所致的近井地带 堵塞,产量大幅度下降的油井适宜于酸化措施。 参考文献 化、压裂措施经济分析方法研究大庆 石油学院,2003 广田.油井压裂效果分析[J].国外油田工 程,2001,(5):10一3] 孙玉.富台潜山油藏酸化压裂措施及效果[J].油气地 质与采收率,2004,11(2):64—67 (上接第105页) 田高10块水平井压裂的要求。 (2)水力喷射压裂技术实现了对筛管完井水平 井的的定点压裂,措施增油效果明显,开辟了水平井 增产新的途径。 (3)水力喷射压裂技术在的成功应用,对其它区 块水平井产能提高提供了借鉴,保障了水平井二次 开发工作的推进,同时为高升油田产量稳定提供了 技术保障,具有较好的社会效益和经济效益。 参考文献 守增,李根生,沈忠厚,等.水力喷射压裂机理与技术 编辑:彭 刚 研究进展[J].石油钻采丁艺,2008,30(1):58—62 [2]崔会贺,姚光宇,徐胜强.水力喷射定向射孔与压裂联 作技术在水平井压裂中的应用[J].特种油气藏,2007, 14(3):85—87 [3]李宪文,赵文轸.水力射孔射流压裂工艺在长庆油田的 应用[J].石油钻采工艺,2008,30(4):67—70 编辑:李金华

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