慶深氣田壓裂后壓井工藝思考

1、慶深氣田壓裂后壓井工藝思考馬金良摘要：當(dāng)循環(huán)通道不暢，無法進(jìn)行循環(huán)壓井時(shí)，常用的壓井方法是擠壓井和置換壓井 配合使用。本文針對(duì)徐家圍子氣田特殊壓裂管柱介紹了壓井設(shè)計(jì)的思路和方法并舉例說明， 希望能為大家提供借鑒。主題詞：壓井 氣井 壓井液 暫堵劑壓井是利用專門的井控設(shè)備和技術(shù)向井內(nèi)注入具有一定性能和數(shù)量的修井液，建立壓力 平衡的過程，是修井施工、試油（氣）施工中最常用、最基本的作業(yè)，是油氣層打開后進(jìn)行 其他作業(yè)的前提。壓井作業(yè)的成敗，影響到該井的施工質(zhì)量和效果。目前常用的循環(huán)壓井法， 對(duì)于油套連通性很差的氣井來說，是行不通的。本文將以慶深氣田壓裂管柱為例，論述不同 工況下該管柱的壓井方法。一、

2、概況慶深氣田，氣藏埋深在30005000m之間，氣層巖性以流紋巖和角礫巖為主，巖層致密， 孔隙度小。大多數(shù)井，油層套管為？ 139.7mmP110套管，完鉆井深在4500m以上，井口裝置射孔井段巾88. 9mm加厚油管_ *H4（*50）mm安全接頭防磨接頭_巾114（*46）mm水力錨巾防磨接頭一 Y344-11S封色器卡點(diǎn)一 Y344-115封隔器卡點(diǎn)噴嘴（內(nèi)徑40mm）人工井底KQS105/78采氣樹。試氣工藝主要由以下幾個(gè)步 驟構(gòu)成：通井替泥漿、試壓MFE地層 測(cè)試與射孔聯(lián)作一一壓裂一一排液求產(chǎn)一一壓 井、起壓裂管柱一一下生產(chǎn)管柱一一誘噴。通常， 在射孔時(shí)油管內(nèi)只有400600m柴油墊

3、，射孔 后，大多數(shù)井自然產(chǎn)能很低，需要經(jīng)過壓裂措施 改造來提高地層滲流能力，從而提高天然氣自然 產(chǎn)能。常用壓裂管柱結(jié)構(gòu)為：（P 88.9mm加厚油 管+安全接頭+水力錨+Y344-115封隔器+ Y344-115封隔器+噴嘴（見右圖）。該管柱的優(yōu)點(diǎn)是：封隔器座封容易，耐壓強(qiáng)度高，有利于保護(hù)套管；缺點(diǎn)是施工時(shí)管柱磨阻大，若施工 后封隔器膠筒不回縮，則沒有循環(huán)通道，壓井困難。二、生產(chǎn)參數(shù)分析通過排液求產(chǎn)期間開關(guān)井過程中的油套壓力變化情況，可大致判斷出封隔器的連通狀 態(tài)。油套壓力變化的同步率越高，則說明油套連通性越好。通過日產(chǎn)量和氣液比可以判斷出， 關(guān)井至井口壓力穩(wěn)定后，井筒內(nèi)大部分是氣體。若壓井施

4、工時(shí)排量小，壓井液很容易被氣化， 造成比重降低，壓井不徹底，最終導(dǎo)致壓井失敗。三、壓井工藝1、壓井液的選擇(1 )壓井液種類選擇：目前常用的壓井液為無固相鹽水液體系。該體系是由一種或多種鹽水配制而成，本身不 存在固相，不會(huì)因壓井液漏失堵塞產(chǎn)層。而且，壓井液中的無機(jī)鹽類使體系中的離子活性降 低，即使部分壓井液進(jìn)入產(chǎn)層也不會(huì)引起粘土膨脹。施工結(jié)束后，通過誘噴可最大限度降低 壓井液在儲(chǔ)層內(nèi)的殘留量。在選擇鹽水修井液時(shí)，除了考慮儲(chǔ)層鹽性特點(diǎn)外，還要考慮鹽水密度，粘度，腐蝕性， 吸濕性，在井下溫度和壓力條件下的穩(wěn)定性，及經(jīng)濟(jì)效益等多方面因素。(2 )壓井液密度選擇：壓井液密度的高低對(duì)壓井施工的成敗起著至

5、關(guān)重要的作用：密度高了會(huì)把井壓漏，低了 又壓不住井。因此，確定壓井液密度應(yīng)以實(shí)測(cè)的穩(wěn)定地層壓力為基準(zhǔn)，并按照氣井控壓井要 求，再增加0.070.15g/cm3的安全密度附加值。若地層測(cè)試期間未取得穩(wěn)定的地層壓力，則 需要在排液求產(chǎn)后期關(guān)井至井口壓力穩(wěn)定后下壓力計(jì)測(cè)取地層靜壓。對(duì)于一些高壓干氣井，由于井口操作不便，考慮到井口安全等因素，也可以根據(jù)關(guān)井最 高井口壓力近似計(jì)算出產(chǎn)層靜壓。具體計(jì)算公式如下： 該公式中各參數(shù)含義如下：Pi：井底靜壓，MPa；Pymax:關(guān)井最高井口壓力，MPa；r：常溫常壓下天然氣相對(duì)密度；L：油層中部垂深，m；T：絕對(duì)溫度，(地層中部溫度+測(cè)氣出口溫度)/2 +273

6、；Z：天然氣壓縮系數(shù)，一般取0.95(CO2氣體除外)；2、暫堵劑的選擇：經(jīng)過壓裂措施改造后，地層導(dǎo)流能力增強(qiáng)。依據(jù)井下作業(yè)井控實(shí)施細(xì)則選定壓井液 比重壓井后，有時(shí)漏失速率會(huì)很大。發(fā)生這種情況時(shí)，若不進(jìn)行堵漏而直接進(jìn)行起管柱作業(yè)， 井控安全風(fēng)險(xiǎn)很大，壓井液使用量及經(jīng)濟(jì)投入都隨之增大，這是生產(chǎn)單位所不能接受的。目前的常規(guī)暫堵劑適用溫度一般小于120C，而慶深氣田氣層中部溫度一般大于130C， 因此常規(guī)暫堵劑不能使用。壓裂時(shí)使用的水溶性自破膠液體膠塞是由胍膠基液與交聯(lián)劑重鉻 酸鉀按重量比100： (0.30.6)配制而成。該膠塞耐溫性能好，成膠時(shí)間可調(diào)，破膠時(shí)間可 控，能自動(dòng)破膠，是作為高溫層暫堵

7、劑的理想材料。氣體分子在低粘度的液體中具有很強(qiáng)的運(yùn)移能力。要保證氣體只能向地層內(nèi)部運(yùn)動(dòng)不能 向井筒運(yùn)動(dòng)，這就要求井筒靜液柱壓力要稍高于地層壓力。換句話說，就是要求壓井液具有 一定的漏失率?？紤]到后期的誘噴，漏失率又不能太大，一般控制在12.5m3/h比較好。3、壓井方法壓井過程大致分以下三個(gè)步驟：第一步：關(guān)井至井口壓力穩(wěn)定，確保井底壓力同地層壓 力一致，無壓力漏斗存在。第二步：通過開關(guān)井過程中油套壓力變化的同步率判斷油套連通 狀態(tài)。第三步：壓井施工。針對(duì)不同的油套連通狀態(tài)，采取的壓井方法是不一樣的，下面將 分別加以說明。情況一：封隔器膠筒已經(jīng)回縮，油套連通性很好。對(duì)這種情況，可以采用循環(huán)壓井法

8、壓井。為了減少壓井液用量，節(jié)約成本，一般先用清 水脫氣后用壓井液壓井。即先用清水大排量反循環(huán)壓井脫氣，油管用針閥或可調(diào)油嘴控制放 噴，待油管返出液基本不含天然氣后，用壓井液反替出井內(nèi)清水。清水脫氣過程中，油管保 持多少回壓要根據(jù)滿井筒靜水柱對(duì)井底產(chǎn)生的壓力與地層壓力的差值確定。一般情況下，油 管回壓要稍大于這個(gè)差值，以確保壓井過程中地層無產(chǎn)出，便于徹底脫氣。情況二：封隔器膠筒沒有回縮，油套不連通。這種井，宜采用先油管擠壓井，后套管置換壓井法。即先從油管大排量擠注1.31.5倍 油管容積的壓井液至地層，阻止地層產(chǎn)出，然后套管采用“放壓一一擠注壓井液一一沉降壓 井液一一再放壓一一再擠注壓井液一一再

9、沉降壓井液”這個(gè)循環(huán)過程將套管內(nèi)充滿液體。在 套管用置換法壓井過程中，油管要及時(shí)補(bǔ)充壓井液，確保地層始終保持被壓住狀態(tài)。情況三：封隔器膠筒有一點(diǎn)兒回縮，油套連通性很差。這種情況表現(xiàn)在：當(dāng)小排量反壓井時(shí)，油套連通；提高排量后，油套反而不連通了；降 低排量后，油套又連通了。對(duì)于氣井而言，壓井排量過小，會(huì)使打入井內(nèi)的壓井液被氣化， 大大降低比重，導(dǎo)致壓井失敗。遇到這種情況，大多是按油套不連通處理。情況四：封隔器上部油管發(fā)生破裂，油套連通。這種情況通過井口壓力變化是看不出來的。發(fā)生這種情況的主要表現(xiàn)是：在大排量反循 環(huán)壓井時(shí)，明明油管已經(jīng)返出壓井液好長時(shí)間了，但是天然氣總也脫不凈，且氣量較大。對(duì) 于這

10、種情況，宜先用油管擠注法壓住井，阻止地層產(chǎn)出，然后找到油管破裂點(diǎn)深度，根據(jù)破 裂點(diǎn)位置確定下步壓井方法。常用于找管柱破裂點(diǎn)的方法是從油管打入一大段帶明顯顏色標(biāo)記的壓井液（可在壓井液 中加入紅墨水），同時(shí)套管控制放噴，待套管返出有標(biāo)記的壓井時(shí)，計(jì)量打入量。用打入量 除以油管內(nèi)截面積，大致推算出油管破裂點(diǎn)深度。若破裂點(diǎn)大于井深的一半，則先從套管大 排量擠注壓井液至地層（壓井液用量按封隔器上下連通計(jì)算），然后關(guān)井一段時(shí)間沉降壓井 液，再然后用壓井液循環(huán)壓井脫氣徹底。若破裂點(diǎn)小于井深的一半，則套管控制放壓的同時(shí) 采用正循環(huán)壓井法脫氣至出口無氣。不管是以上哪種情況，只要是油管或套管有一端先把井壓住了，接

11、下來第一件事就是觀 察這一端的漏失或溢流情況。根據(jù)漏失或溢流情況確定是否打液體膠塞或調(diào)整壓井液比重。 這些都做好后再去考慮另一端的壓井問題。通常在壓裂前，井筒內(nèi)為清水或密度較低的壓井液，若壓裂后封隔器膠筒回縮不好，那 么環(huán)空仍然會(huì)存在一部分密度較低的液體，使環(huán)空液體的平均密度比油管低。若起管柱過程 中，封隔器突然失封，依據(jù)U型管原理，油管內(nèi)液面高度會(huì)快速下降，直至與環(huán)空壓力平衡。 那么井筒靜液柱壓力可能會(huì)瞬時(shí)低于地層壓力，造成地層激動(dòng)，發(fā)生氣侵，有可能導(dǎo)致井噴。 因此，在起管柱前要想辦法使油套比重一樣，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。常用的解決辦法是在確定井被 壓住且壓井液漏失速率達(dá)到要求后，活動(dòng)管柱，使水力錨

12、錨爪回收，利用套管接箍磨壞封隔 器膠筒，然后進(jìn)行徹底循環(huán)洗井脫氣，調(diào)整壓井液比重，確保起下管柱安全。如果用套管接 箍不能磨壞封隔器膠筒，但能夠下放管柱，也可將封隔器下到射孔層里上下活動(dòng)管柱，利用 炮眼摩壞封隔器膠筒，從而實(shí)現(xiàn)油套連通。即使不能將膠筒磨壞，也可以借助炮眼處的連通 性實(shí)現(xiàn)循環(huán)洗井，調(diào)整壓井液比重的目的。起下管柱過程中一定要保持邊起邊灌相同液性的壓井液，隨時(shí)監(jiān)測(cè)漏失率變化。發(fā)現(xiàn)漏 失率突然變小時(shí)，一定要停止作業(yè)，裝好旋塞閥，待分析清楚原因，確保無問題后才能繼續(xù) 起下作業(yè)。井控工作關(guān)系到井的安全、作業(yè)設(shè)備安全、人員安全，是安全生產(chǎn)工作的重中之 重，任何人都不能掉以輕心。四、應(yīng)用舉例在試

13、氣工作中，應(yīng)用上述方法壓井的例子很多，下面舉幾個(gè)典型的例子加以說明。例1：徐深15井地層致密，用油管輸送102槍DP44HMX-3彈射孔后未測(cè)靜壓，直接根 據(jù)鄰井經(jīng)驗(yàn)采用密度1.35g/cm3壓井液壓井。壓井后敞口觀察5天無顯示。對(duì)該層壓裂改造 后，用10mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)氣17000m3，日產(chǎn)水89m3。甲方工程技術(shù)組不聽勸告，不關(guān)井恢 復(fù)壓力，也不測(cè)壓，要求直接用密度1.35g/cm3壓井液壓井。結(jié)果用密度1.35g/cm3壓井液擠 壓井施工后，初始漏失率7.7m3/h。觀察6h后井口出現(xiàn)溢流并伴有天然氣。之后，關(guān)井恢復(fù) 至井口壓力穩(wěn)定后下壓力計(jì)測(cè)靜壓，得到地層壓力系數(shù)為1.37。這一例子

14、充分說明壓井前關(guān) 井恢復(fù)壓力和取得準(zhǔn)確地層壓力的必要性。例2：徐深901井壓裂后12mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)氣300000m3，日產(chǎn)水10m3。求產(chǎn)期間油 套壓變化的同步率低，判斷為油套聯(lián)通性不好。測(cè)得井底靜壓后，按井控實(shí)施細(xì)則確定了壓 井液比重。壓井液種類為無固相低粘度優(yōu)質(zhì)壓井液。先用壓井液進(jìn)行油管擠壓井作業(yè)后，測(cè) 得油管漏失速率10m3/h。從油管擠入20m3膠塞至地層后漏失率降至2.3m3/h。套管放氣后， 用“擠一放”交替的方法將環(huán)空灌滿壓井液。上下活動(dòng)管柱多次后油套連通，徹底循環(huán)洗井 脫氣后順利將壓裂管柱起出。例3：徐深12井壓裂后9mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)氣46000m3，日產(chǎn)水18m3。求產(chǎn)期間油套壓 變化的同步率高，判斷為油套聯(lián)通性好。當(dāng)大排量反壓井時(shí)，泵壓上升很快，說明膠筒處連 通不好，宜先用油管擠壓井法。從油管大排量擠入1.3倍油管容積的壓井液，同時(shí)套管控制 放壓。套壓降低后，小排量反擠入1.5倍套管容積的壓井液，套壓上升不大，說明膠筒處又 有了一點(diǎn)連通性。擴(kuò)散套管壓力至0后，小排量反循環(huán)洗井脫氣一周以上，至出口無氣后， 測(cè)得漏失速率3.7m3/h。用壓井液從油管頂替10m3液體膠塞至地層后，測(cè)得漏失速率1.2m3/h。 上提管柱解封封隔器后順利將壓裂管柱起出。五、幾點(diǎn)建議1、壓井前關(guān)井至井口壓力穩(wěn)定。2