降低支撐劑返吐

減少壓后支撐劑返吐 - 1 - 前 言 文南油田是一個油藏埋藏深、異常高壓低滲的復(fù)雜斷塊油氣藏，油田注水壓力高、難度大，大部分油井依靠天然能量開采，隨著開發(fā)時間的延續(xù)，開發(fā)難度越來越大，壓裂在措施產(chǎn)量中占有較大的比重，是文南油田近幾年原油上產(chǎn)的主要進(jìn)攻性措施之一。 壓裂就是利用高壓泵組，將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，隨即在井底附近憋起高壓，此壓力超過井壁附近地層應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度后，在地層中形成裂縫，繼續(xù)將帶支撐劑的壓裂液注入裂縫中，使裂縫向前延伸并在裂縫中形成具有一定長度、高度及寬度的填砂裂縫，該裂縫具有很高的滲流能 力，可以大大地改善油氣層的滲透性，使油氣滲流入井，起到增產(chǎn)增注的作用。 由于壓裂液對地層同時具有一定傷害作用，壓裂后一般要安排進(jìn)行壓裂液反排，部分支撐劑也會被帶入井筒，帶來了諸多問題。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 對于口袋較淺的壓裂井，支撐劑返吐會造成排液期間砂埋油層，需要進(jìn)行沖砂作業(yè)。 返吐出的支撐劑部分隨液流進(jìn)入泵筒，造成卡泵，導(dǎo)致檢泵，不僅增加作業(yè)工作量，而且延誤了壓裂液返排時機(jī)。 支撐劑返吐會造成支撐裂縫變窄，引起裂縫導(dǎo)流能力下降，從而使壓裂增產(chǎn)效果受到影響。 因此，壓裂支撐劑返吐具有較大的危害， 在壓裂施工的全過程中，應(yīng)減少壓后支撐劑返吐 - 2 - 采取主動措施，盡量減少壓裂支撐劑返吐。 一、小組概況 小 組 簡 介 小組名稱 采油技術(shù)研究所工藝室 組 本 課 題 接受 育 42 小時 /年 建組時間 2000 年 6 月 小組類型 復(fù)合型 活動日期 冊編號 采四 活動次數(shù) 20 次 活動方式 集中與分散相結(jié)合 活動時間 40 小時 注冊時間 動課題 減少壓后支撐劑返吐 小 組 成 員 情 況 序號 姓名 年齡 性別 職務(wù)（稱） 組內(nèi)分工 1 李雪松 33 男 工程師 組長、現(xiàn)場試驗 2 萬登峰 39 男 高工 現(xiàn)場試驗 3 李春燕 33 女 工程師 方案編制 4 馬 軍 35 男 助工 現(xiàn)場試驗 5 高 梅 32 女 助工 質(zhì)量分析、資料整理 6 于 斌 37 男 助工 現(xiàn)場試驗 7 吳志紅 35 男 工程師 效果跟蹤 8 張俊平 36 男 工程師 效果跟蹤 9 王 飛 39 男 所長 技術(shù)指導(dǎo)、技術(shù)改進(jìn) 10 孫紅兵 37 男 副所長、高工 技術(shù)指導(dǎo)、現(xiàn)場試驗 二、選題依據(jù) 目前我廠注水狀況差、注入壓力高、注不進(jìn) 等問題一直存在，造成我廠大部分油井依靠天然能量開采，隨著油田開發(fā)的深入，單純依靠補(bǔ)孔上產(chǎn)的難度越來越大。壓裂作為重要的上產(chǎn)措施之一，在措施增油中占有較大的比例，且呈不斷上升的趨勢， 2005 年達(dá)到 壓裂是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，影響壓裂效果的因素也很多，壓裂液的返排也是壓裂施工的一個重要環(huán)節(jié)，支撐劑返吐則會帶來十分嚴(yán)重的后減少壓后支撐劑返吐 - 3 - 果：一是支撐劑返吐會造成排液期間砂埋油層，需要進(jìn)行沖砂作業(yè)；二是支撐劑隨液流進(jìn)入泵筒，造成卡泵，導(dǎo)致檢泵，不僅增加作業(yè)工作量，而且延誤了壓裂液返排時機(jī)；三是支撐劑返吐會造成支撐裂縫 變窄，引起裂縫導(dǎo)流能力下降，從而使壓裂增產(chǎn)效果受到影響。因此我們決定解決壓裂支撐劑返吐的問題，把支撐劑返吐帶來的損失降到最低限度。 三、現(xiàn)狀調(diào)查 針對支撐劑返吐問題，我們統(tǒng)計了 2005 年的壓裂井資料，共壓裂 71口， 12 口井因為沙面掩埋壓裂層，轉(zhuǎn)抽時被迫實(shí)施沖砂工序，增加投入36 萬元；統(tǒng)計資料可對比 46 口井，壓裂后平均沙面上升 （表 1）。 序號 井號 壓前砂面 壓后砂面 差值 增加費(fèi)用（萬元） 序號 井號 壓前砂面 壓后砂面 差值 增加費(fèi)用（萬元） 1 25 33 2 153 26 3 3 27 4 33 28 188 5 723 29 723 6 72 30 72 7 294 31 333 8 179 32 33 9 153 33 72 10 723 34 33 11 179 35 33 12 33 36 13 72 37 297 14 38 79 15 72 39 33 16 723 40 723 17 72 41 3 18 33 42 19 43 79 20 3 44 72 21 883 45 79 22 723 46 299 23 72 合計 36 24 723 平均 減少壓后支撐劑返吐 - 4 - 四、活動目標(biāo) 1、活動目標(biāo) 減少壓裂井壓裂液排放過程中的支撐劑返吐，平均沙面上升數(shù)量由目前的 下降為 30 米（圖 1 左）；沙面掩埋壓裂層井?dāng)?shù)由目前的 12井次下降為 6 井次（圖 1 右）。 圖 1 小組活動目標(biāo)柱狀圖 活動前 目標(biāo) 活動前 目標(biāo) 2、目標(biāo)可行性評價 支撐劑返吐， 導(dǎo)致沙面上升，甚至掩埋油層，不僅影響壓裂效果，也影響了油井的開井時間，造成額外的作業(yè)費(fèi)用。 小組中有從事采油工藝研究應(yīng)用多年的、具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員，技術(shù)力量雄厚。 我們認(rèn)為我們有能力完成這個課題。 五、支撐劑返吐原因分析 我們 組全體人員分工合作，依靠全體成員集思廣義，采用關(guān)聯(lián)圖對“壓裂井支撐劑返吐原因”從法、人、環(huán)、料等四個方面進(jìn)行了深入6 30m 12 均沙面上升高度 掩埋油層井次 減少壓后支撐劑返吐 - 5 - 的分析。 圖 2 壓裂砂堵原因關(guān)聯(lián)圖 由關(guān)聯(lián)圖可以看出，導(dǎo)致壓裂井支撐劑返吐的末端因素主要有十條： 砂比設(shè)計不合理：人為地將平均砂比設(shè)計偏低，導(dǎo)致裂縫閉合慢，地層壓力高 放壓時裂縫未完全閉合 裂縫閉合慢 放壓時間安排不合理 裂縫閉合壓力高 粘度大 支撐劑未壓實(shí) 支撐劑返吐 支撐劑強(qiáng)度低 壓裂液破膠不徹底 平均砂比低 放壓管理不到位 支撐劑破碎少 地層滲透率高 油嘴刺大未及時更換 未按設(shè)計選擇油嘴 攜砂能力強(qiáng) 放壓排量大 油嘴直徑大 生產(chǎn)壓差大 環(huán) 法 人 料 支撐劑易被攜帶 未按設(shè)計控制砂比 油嘴直徑選擇不合理 砂比設(shè)計不合理 減少壓后支撐劑返吐 - 6 - 支撐劑未壓實(shí)，從而引起支撐劑返吐。 放壓時間安排不合理：關(guān)井時間短，裂縫未完全閉合， 支撐劑未壓實(shí)，從而引起支撐劑返吐。 未按設(shè)計控制砂比：壓裂隊在施工過程中，為了避免砂堵，實(shí)際使用砂比低于設(shè)計砂比，導(dǎo) 致裂縫閉合慢，支撐劑未壓實(shí)，從而使支撐劑返吐。 油嘴直徑選擇不合理：直徑過大，導(dǎo)致生產(chǎn)壓差大、放壓排量大，更易將支撐劑攜帶出地層。 放壓管理不到位：包括兩方面：一是 未按設(shè)計選擇油嘴，而是采用更大直徑的油嘴放壓；二是放壓過程中油嘴刺大未及時更換，這兩種原因都能導(dǎo)致生產(chǎn)壓差增大，進(jìn)而導(dǎo)致 放壓排量增大，并將支撐劑攜帶出地層。 地層滲透率高：由于地層滲透率高，為了避免濾失過大引起砂堵，設(shè)計和施工中砂比比正常值低，裂縫閉合慢，支撐劑未壓實(shí)，從而導(dǎo)致支撐劑返吐。 地層壓力高：當(dāng)井口油嘴直徑一定時，地層壓力越高， 則生產(chǎn)壓差越大，壓裂液返排排量越大，其攜砂能力更強(qiáng)，因而能導(dǎo)致支撐劑返吐。 裂縫閉合壓力高：裂縫閉合壓力過高，可以使部分支撐劑被壓碎，而破碎的支撐劑更易被攜帶，從而增加了支撐劑的返吐。 支撐劑強(qiáng)度低：裂縫閉合過程中，由于支撐劑強(qiáng)度低，部分被壓碎，細(xì)小的顆粒更易被攜帶出地層。 壓裂液破膠不徹底：壓裂液破膠不徹底時，其粘度較大，攜帶能力減少壓后支撐劑返吐 - 7 - 強(qiáng)，容易將支撐劑攜帶出地層。 2、要因驗證 我們 組成員經(jīng)過與采油工程技術(shù)研究院壓裂室、井下地質(zhì)所、井下工藝所、井下壓裂隊等單位有關(guān)人員結(jié)合討論，并結(jié)合 2005 年壓裂井 情況，對以往壓裂井支撐劑返吐原因進(jìn)行了分析，對導(dǎo)致壓裂井支撐劑返吐的因素進(jìn)行了驗證。 砂比設(shè)計不合理：目前壓裂井均由井下特種作業(yè)處施工，而 90%以上的壓裂井方案均由井下特種作業(yè)處技術(shù)人員設(shè)計，因此存在人為地將平均砂比設(shè)計偏低的現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查，井下特種作業(yè)處設(shè)計的砂比比采油工程研究院設(shè)計的砂比平均低 2 個百分點(diǎn)。因此，我們將砂比設(shè)計不合理定為要因。 放壓時間安排不合理：通過查閱壓裂設(shè)計發(fā)現(xiàn)，設(shè)計條款中均具體安排了放壓時間，而不是通過現(xiàn)場情況確定。 因此，我們將 放壓時間安排不合理 定為要因。 未按設(shè)計控制砂比： 通 過查閱壓裂施工記錄發(fā)現(xiàn)， 壓裂隊在施工過程中為了避免砂堵，一般在最高砂比的加砂量低于設(shè)計量，直接導(dǎo)致炮眼附近裂縫砂比低于設(shè)計值。因此，我們將未按設(shè)計控制砂比定為要因。 油嘴直徑選擇不合理： 通過查閱壓裂設(shè)計發(fā)現(xiàn)，所有井均設(shè)計為“壓后 4嘴放噴”，而沒有針對不同井的具體情況采取具體措施。 因此，我們將油嘴直徑選擇不合理定為要因。 放壓管理不到位：現(xiàn)場監(jiān)督發(fā)現(xiàn)，油藏經(jīng)營管理區(qū)經(jīng)常無法按設(shè)計減少壓后支撐劑返吐 - 8 - 要求提供規(guī)定直徑的油嘴，另外，由于生產(chǎn)壓差大，返排液中含有少量支撐劑，很容易將油嘴刺大，但由于壓裂井放壓一般安排在夜間，必 然導(dǎo)致油嘴更換不及時。因此，我們將放壓管理不到位定為要因。 地層滲透率高：由于地層滲透率高，為了避免濾失過大引起砂堵，設(shè)計和施工中砂比比正常值低，但考慮到地層本身存在的濾失因素，裂縫閉合過程中，裂縫中的實(shí)際砂比與正常砂比基本接近甚至有可能更低，更有利于裂縫閉合。因此我們認(rèn)為地層滲透率高為非要因。 地層壓力高：地層壓力與地層物性及開發(fā)現(xiàn)狀有關(guān)，地層壓力一般由地質(zhì)部門在壓裂地質(zhì)方案中提供，壓裂設(shè)計過程中的參數(shù)設(shè)計均對地層壓力因素進(jìn)行了考慮。因此我們認(rèn)為地層壓力高為非要因。 裂縫閉合壓力高：裂縫閉合壓力與地 層物性及地應(yīng)力等參數(shù)有關(guān)，屬不可抗拒因素。因此我們認(rèn)為裂縫閉合壓力高為非要因。 支撐劑強(qiáng)度低：目前我們普遍采用抗壓強(qiáng)度為 69支撐劑，但各區(qū)塊的破裂壓力、裂縫閉合壓力均不盡相同，且普通支撐劑性能也有待改進(jìn)。因此，我們將支撐劑強(qiáng)度低定為要因。 壓裂液破膠不徹底：壓裂液破膠不徹底時，井下特種作業(yè)處已經(jīng)有針對性地進(jìn)行了較大改進(jìn)，且該因素小組成員無法控制。因此，我們將壓裂液破膠不徹底定為非要因。 六、制定對策 1、我們針對找出的要因，制定對策如下。見表 2： 減少壓后支撐劑返吐 - 9 - 表 2 對策表 序號 要 因 現(xiàn) 狀 目 標(biāo) 對 策 負(fù)責(zé)人 檢查人 實(shí)施日期 1 砂比設(shè)計不合理 井下設(shè)計砂比比采油院低 2% 設(shè)計砂比平均增加2% 參與壓裂砂比的設(shè)計 李雪松李春燕 孫紅兵 放壓時間安排不合理 放壓時間安排一成不變 根據(jù)實(shí)際情況確定放壓時間 小組人員根據(jù)施工情況現(xiàn)場確定放壓時間 萬登峰于斌 馬軍 王飛 吳志紅 未按設(shè)計控制砂比 最高砂比加砂量不夠 確保按設(shè)計施工 小組人員現(xiàn)場監(jiān)督 萬登峰于斌 馬軍 李雪松 李春燕 高梅 油嘴直徑選擇不 合理 油嘴直徑選擇一成不變 根據(jù)現(xiàn)場壓力選擇油嘴 小組人員現(xiàn)場與油藏經(jīng)營管理區(qū)技術(shù)人員協(xié)商確定 萬登峰于斌 馬軍 李春燕 張俊平 放壓管理不到位 未按規(guī)定安裝油嘴，油嘴刺大不能及時更換 嚴(yán)格按要求安裝油嘴，油嘴刺大及時更換 現(xiàn)場準(zhǔn)備幾種規(guī)格油嘴，排出量及壓力出現(xiàn)異常及時檢查更換油嘴 萬登峰于斌 馬軍 李春燕 張俊平 支撐劑強(qiáng)度低 支撐劑品種單一 對特殊井采用特殊的支撐劑 對特殊井引進(jìn)特殊的支撐劑 李雪松 李春燕 張俊平 高梅 、對策可行性評估： 我們小組有精通采油和地質(zhì)的專業(yè)人員，且部分人員多年從事壓裂工作，有能力把每口井的有關(guān)情況搞清楚。 我們小組人員直接參與我廠壓裂井的方案討論，參與優(yōu)化設(shè)計，我們有條件針對每口井的具體情況，有針對性的優(yōu)化壓裂設(shè)計，如采用合理的砂比等，有利于有效控制支撐劑返吐。 每口井的壓裂施工過程中，我們小組均安排人員到現(xiàn)場進(jìn)行全程監(jiān)督，完全可以對現(xiàn)場施工的砂比監(jiān)督，對施工后的放壓時間以及放壓所需減少壓后支撐劑返吐 - 10 - 要的油嘴直徑等根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行確定。 結(jié)論：該對策可行。 七、對策實(shí)施 根據(jù)導(dǎo)致支撐劑返吐的 因素分析和對策，采取了如下措施： 針對砂比設(shè)計不合理問題：每次在與井下特種作業(yè)處設(shè)計人員進(jìn)行壓裂設(shè)計討論時，均以地層物性等資料為依據(jù)，要求盡量采用合理砂比。2006 年 2份，井下特種作業(yè)處累計對我廠 58 口井進(jìn)行了壓裂設(shè)計，設(shè)計砂比平均降低 百分點(diǎn)。 針對 放壓時間安排不合理問題： 2006 年 2份共實(shí)施壓裂 62井次，我組均有 1監(jiān)督人員。 每次壓裂結(jié)束后，由現(xiàn)場監(jiān)督人員與壓裂隊技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場情況確定，由我現(xiàn)場監(jiān)督人員向廠調(diào)度室進(jìn)行匯報，并告知油藏經(jīng)營管理區(qū)的現(xiàn)場配合人員 。 針對未按設(shè) 計控制砂比問題：我現(xiàn)場監(jiān)督人員均全程堅守壓裂儀器車，由于壓裂砂比實(shí)時反映在儀器屏幕上，針對實(shí)際砂比與設(shè)計出現(xiàn)不符傾向的 13 口井，均進(jìn)行了及時提醒，從而使其重新回到正常砂比。 針對油嘴直徑選擇不合理問題：及時改變過去一成不變地指定放壓油嘴直徑的做法，均是提前通知 油藏經(jīng)營管理區(qū)準(zhǔn)備幾種規(guī)格的油嘴，施工結(jié)束后，根據(jù)施工情況由現(xiàn)場監(jiān)督人員與壓裂隊技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場情況確定，由我現(xiàn)場監(jiān)督人員向廠調(diào)度室進(jìn)行匯報，并告知油藏經(jīng)營管理區(qū)的現(xiàn)場配合人員 。 針對放壓管理不到位的問題：均由我小組現(xiàn)場監(jiān)督人員對油嘴直徑減少壓后支撐劑返吐 - 11 - 進(jìn)行親自檢 查，并對放壓過程中的油嘴情況進(jìn)行抽查， 2006 年 2份共現(xiàn)場抽查 5 次，發(fā)現(xiàn) 2 口井未及時更換油嘴，均通報了相關(guān)油藏經(jīng)營管理區(qū)的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，并現(xiàn)場督促進(jìn)行了整改。 針對支撐劑強(qiáng)度低的問題：引進(jìn)了“ 樹脂包衣支撐劑工藝”， 樹脂包衣支撐劑技術(shù)是一項壓裂新技術(shù)，能將破碎的支撐劑碎屑和粉末包裹在樹脂層內(nèi)，防止碎屑和粉末運(yùn)移堵塞底層，在高閉合壓力下使裂縫保持較高的導(dǎo)流能力，起到防砂和壓裂防吐砂的作用。 2006 年 2份 應(yīng)用樹脂包衣支撐劑技術(shù) 4 井次，即 993333藝成功率 100，累增液 累增油 油效果顯著，其中 99增油 八、效果確認(rèn) 1、效果對比 我們對 2005 年和 2006 年 2份可對比的壓裂井支撐劑返吐情況進(jìn)行了對比分析： 表 3 活動前后效果對比 年份 壓裂井次 沖砂井次 砂面上升情況 沖砂井影響 可對比井次 上升高度 （米） 影響開井時間 (天 ) 增加額外費(fèi)用 （萬元） 影響產(chǎn)量 (噸 ) 2005 71 12 46 6 36 360 2006 65 5 32 5 15 150 差值 7 17 21 21 210 表 3 中，影響開井時間是指由于砂埋油層而造成作業(yè)沖砂時間；增加減少壓后支撐劑返吐 - 12 - 額外費(fèi)用是指由于砂埋油層而造成作業(yè)沖砂費(fèi)用等。 活動前 目標(biāo) 活動后 活動前 目標(biāo) 活動后 圖 2 活動前后平均沙面上升高度對比圖 圖 3 活動前后掩埋油層井次對比圖 通過對比，平均沙面上升高度由活動前的 低了 17m；砂面掩埋油層井次由 2005 年 12 井次降為 5 井次，降低了 7 井次，減少額外費(fèi)用 21 萬元，減少占用開井時間 21 天，減少產(chǎn)量影響 210 噸。 結(jié)論 ：通過該活動制定的對策實(shí)施后，壓裂井支撐劑返吐量大大減少，砂面上升高度明顯降低，砂埋油層井次明顯減少，本 組活動目標(biāo)達(dá)到。 2、經(jīng)濟(jì)效益評價 產(chǎn)出 砂面掩埋油層井次由 2005 年 12 井次降為 5 井次，降低了 7 井次，每井次沖砂費(fèi)用按 3 萬元計算，節(jié)省作業(yè)費(fèi)用 21 萬元。 每