水力噴射壓裂技術在深層水平井的應用.doc

水力噴射壓裂技術在深層水平井的應用 董立偉1馬勇2白梅3 (1中國石油遼河油田公司興隆臺采油廠遼寧盤錦124011；2海西州冷湖油田管理處青海海西816300； 3.青海油田企業(yè)文化處甘肅敦煌736202) 摘要潛山油藏具有滲透率低、儲層埋藏深、巖性致密等特點，對壓裂工具、壓裂液、支撐劑、壓裂工藝等都提出了較高的要求，水平井壓裂改造難度較大。通過在水平井試驗水力噴射壓裂技術，可進行定點噴射壓裂、準確造縫，實現(xiàn)了一次管柱可進行多段壓裂。目前已實施3口井，取得較好的增產(chǎn)效果，為深層水平井的改造提供了經(jīng)驗和借鑒。 關鍵詞：興古潛山；壓裂；水平井；水力噴射 1油藏概況 1.1地質(zhì)概況 興古潛山構造位于遼河盆地西部凹陷南部興隆臺一馬圈子潛山構造帶東北部，與盤山洼陷、陳家洼陷、冷家斷階帶、馬圈子構造四周相接，構造面積28.4km2。該區(qū)鉆井揭露的地層自下而上依次為：太古界、中生界、下第三系（沙三段、沙一+二段、東營組）、上第三系（館陶組、明化鎮(zhèn)組1、第四系（平原組）。 12地質(zhì)特征 1.2.1儲層特征 興隆臺太古界潛山由變質(zhì)巖及侵入巖2大類巖石組成。巖性分布整體以片麻巖為主占596%，其次混合花崗巖和花崗斑巖，分別占84%和9.9%，閃長玢巖占90%其它非儲集巖合計占l3.1%。 儲集空間類型以構造裂縫為主，次為破碎粒間孔和溶孔?？紫抖茸畲?3.3%，最小0.6%，平均5.1%;滲透率最大值953mD，最小值0.53mD，其中ImD以下占70%。 1.2.2流體性質(zhì) 興古潛山原油性質(zhì)好，屬稀油。高壓物性分析地層原油密度0.6442g/cm3，黏度0.384mPas。原油樣品統(tǒng)計地面原油密度0.8133-0.8423g/cm3，平均0.8252g/cm3，黏度3.045.3mPas，平均黏度3.77mPas，凝固點1831，含蠟7.6%-24.8%，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)1.76%一7.38%；天然氣相對密度0.5835-0.7621，平均06755，甲烷含量74.68%一95.59%，平均83.6%，屬溶解氣。 1.2.3壓力和溫度系統(tǒng) 根據(jù)實測地層壓力和地層溫度數(shù)據(jù)分析，興古潛山油藏具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和溫度系統(tǒng)，平均壓力系數(shù)為1.13，地層中部平均溫度126。 2存在的問題與困難 2.1井口施工泵壓高 深井壓裂井口施工泵壓高的原因主要有兩個方面： 井底破裂壓力高。井底破裂壓力主要受地應力及巖性的控制，絕大多數(shù)井底破裂壓力隨地層深度的加深而增加。 壓裂管路沿程摩阻高。對于選定的壓裂液及配方系列和管柱結構，壓裂管路沿程摩阻與井段的深度成正比增加，超深井壓裂施工的管路摩阻一般是普通井的23倍。 2.2施工參數(shù)受限 由于壓裂液在泵注過程中摩阻受施工排量的影響較大，施工排量很難提高。但施工排量不提高，必然影響水力壓裂裂縫高度（排量每增加lm3min，裂縫高度增加1-2m）。即便壓開裂縫，因為排量低，難以提高砂液比加大施工規(guī)模，也很難形成高導流能力的寬縫，且很容易造成砂堵，導致施工失敗。 2.3對壓裂材料性能要求高 興古潛山壓裂井段深、地層溫度高、地層閉合壓力大，要求壓裂液應具有良好的耐高溫、耐剪切、摩阻低等性能；支撐劑具有高強度、高導流能力。 3水力噴射壓裂工藝技術 水力噴射壓裂是集射孔、壓裂、隔離一體化的新型增產(chǎn)改造技術，適用于低滲透油藏直井、水平井的增產(chǎn)改造，是低滲透油藏壓裂增產(chǎn)的一種有效方法。其工藝技術基于伯努利方程，是結合水力射孔和水力壓裂的新型增產(chǎn)工藝，由水力噴砂射孔、水力壓裂（通過普通油管或鉆桿或連續(xù)油管以及環(huán)空擠壓3個過程共同完威。安裝在施工管柱上的水力噴射工具，在水擊作用在地層形成一個(或多個）噴射孔道，在近井地帶產(chǎn)生微裂縫，裂縫產(chǎn)生后環(huán)空增加一定壓力使產(chǎn)生的微裂縫得以延伸，實現(xiàn)水力噴射壓裂（圖1）。 3.1技術優(yōu)點 （1)一次管柱可進行多段壓裂，施工周期短，有利于降低儲層傷害； （2）不需要機械封隔，能夠自動隔離，可用于裸眼、套管完井； （3）可進行定點噴射壓裂，準確造縫； （4）噴射壓裂可以有效降低地層破裂壓力，保證高破裂壓力地層的壓開和壓裂施工。 3.2壓裂液支撐劑的改進 3.2.1壓裂液優(yōu)選 結合水力噴射壓裂工藝特點，考慮到水力噴射過程中的壓裂液高剪切歷史，尤其是在噴嘴處，壓裂液流速180m/s，由于目前水力噴射采用的是水基胍膠壓裂液體系，稠化劑胍膠是一種由天然植物膠改性而成的高分子聚合物，由其配制而成的壓裂液體系是一種假塑性流體，具有剪切稀釋性的特點，在高剪切中其黏度損失有部分是不可逆的。考慮到交聯(lián)劑官能團的特性，選用有機硼交劑，其主要優(yōu)點是：有機硼交聯(lián)劑分子與胍膠分子其交聯(lián)強度較弱，在經(jīng)歷高剪切或高溫下，能夠先于胍膠分子本身斷鏈，而在恢復低剪切或低溫條件后叉能夠重新實現(xiàn)交聯(lián)。 3.2.2支撐劑優(yōu)選 為了評價噴射作用對支撐劑性能影響大小，在180m/s噴砂速度條件下，選用常用支撐劑對其噴射前后的導流能力進行評價（表1）。分布，每個孔直徑為6mm。在保證強度的情況下，選用0.4250.85mm的支撐劑。 3.3水力噴射壓裂技術現(xiàn)場應用 xx年4月引進水力噴射壓裂技術，在興古7-H4興古、7-H303井和興古7-H253井，開展篩管和裸眼兩種完井方式下的超深水平井分段、多點壓裂工藝試驗，取得成功。 興古7-H253井是部署在興古9塊的一口魚骨水平井，于xx年5月份投產(chǎn)自噴16h后停噴，之后一直處于間開狀態(tài)。該井位于興古7潛山二段中部，層位Ar，井深5200.0m，水平段長1242.09m，鉆遇油層939.03m。裸眼段3957.915200.OOmZl段4430.00728.08m，22段4578.004882.00m，23段4727.00-5027.50m。高壓物性分析地層原油密度為0.6442g/cm3，黏度0.384mPas，折算地層壓力為42.8MPa。 興古7-H253井巖性特殊，井況相對比較復雜：1個主井眼加3個分支井眼，通井難度大，環(huán)空液體濾失增加，壓裂起裂點選擇受限；水平段長，溫度140，地層壓力42.8MPa，對壓裂工具、壓裂液、支撐劑、壓裂工藝等都提出了較高的要求。通過精心論證選取4070、5120兩個點進行壓裂（表2）。射孔采用胍膠基液攜100目粉砂進行水力噴砂射孔。壓裂采用油管注入交聯(lián)液攜支撐劑、油套環(huán)空注入胍膠基液。 xx年2月19日至2月25日壓裂施工，壓前通井至人工井底5200m，確保裸眼段無坍塌。壓裂中嚴格按要求完成了設計加砂量。壓后于3月8日自噴生產(chǎn)，（5mm油嘴）日產(chǎn)油195t，日產(chǎn)氣2541m3，目前日產(chǎn)油l3.8t，日產(chǎn)氣l526m3;累計增油847t。該井壓裂的成功，為魚骨水平井油層改造提供經(jīng)驗和技術支持。 4經(jīng)濟效益評價 為了改善興古潛山低滲透油田的開發(fā)效果，不斷改進壓裂技術及配套技術，積極探索潛山低滲油田高效經(jīng)濟開采模式。截止xx年4月30日，實施水平井水力噴射壓裂3井次，累計增油9540t，累計增氣46865xl0-6m3（折合原油3734t）。投入資金2750萬元，創(chuàng)經(jīng)濟效益2358萬元。 5結論 通過研究與現(xiàn)場試驗證明，水力噴射壓裂技術適用于深層巨厚潛山低效水平井的儲層改造，可明顯提高油井產(chǎn)能。另外，興古潛山水平井壓裂改造技術還需加快國產(chǎn)化研制，降低施工費用，為推廣應用水力噴射改造技術提供條件。 參考文獻 1萬仁溥主編采油工程手冊M.北京：石油工業(yè)出版社，20