水力喷射技术在潜山水平井的应用

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  摘 要:兴古潜山水平井储层存在岩性特殊,裂缝发育,高温、高压,井况复杂,压裂起裂点选择受限等问题,对压裂工具、压裂液、支撑剂、压裂工艺等都提出了较高的要求。通过在深层巨厚潜山大井段水平井试验水力喷射压裂技术,实现了一次管柱可进行多段压裂,施工周期短,不需要机械封隔,能够自动隔离,用于裸眼、套管完井,可进行定点喷射压裂,准确造缝。目前已实施3口井,取得较好的增产效果,为潜山深层水平井改造提供了经验和技术支持。
  关键词:兴古潜山 压裂 水平井 水力喷射 分段
  一、油藏概况
  兴古潜山构造上位于辽河坳陷西部凹陷中南部兴隆台~马圈子潜山构造带上。该区储层构造复杂,岩性多样。兴古潜山太古界为具有统一压力和温度系统块状裂缝性油藏,油藏顶部埋深-2355米,目前认识含油底界-4680米,含油幅度2300多米;如何高效动用巨厚储层,是开发部署上的一道难题。
  兴古潜山储层具有双重介质特征,储集空间分为孔隙型和裂隙型两大类。基质孔隙度有效储层平均4.8%。宏观裂缝多为中、高角度缝,裂缝平均孔隙度0.52%。裂缝平均渗透率161mD。基质平均渗透率0.82mD。
  兴古潜山原油性质好,属稀油。地层原油密度为0.6442g/cm3,粘度0.384mPa.s。天然气相对密度0.6755,甲烷含量平均83.6%,属溶解气。
  二、油层改造难点
  由于兴古潜山油藏的特殊性,油层改造存在以下技术难点:
  1.井口施工泵压高
  井底破裂压力高。井底破裂压力主要受地应力及岩性的控制。绝大多数井底破裂压力随地层深度的加深而增加。
  压裂管路沿程摩阻高。对于选定的压裂液及配方系列和管柱结构, 压裂管路沿程摩阻与井段的深度成正比增加。超深井压裂施工的管路摩阻同样是普通井的2~3倍。
  2.施工参数受限
  由于压裂液在泵注过程中沿程摩阻受施工排量的影响极大, 提高施工排量, 沿程摩阻就会成倍增加, 所以施工排量很难提高。施工排量提不高, 必然导致水力压裂裂缝高度受到影响, 所以在低排量压裂的条件下很难压开宽裂缝。即便压开裂缝, 因为排量低, 在施工过程中难以提高砂液比形成高导流能力的宽缝, 且很容易造成砂堵, 导致施工失败。
  3.对压裂材料性能要求高
  由于兴古潜山压裂井段深、地层温度高、地层闭合压力大,,要求压裂液应具有良好的耐高温、耐剪切、低摩阻等性能;支撑剂具有高强度、高导流能力。
  三、水力喷射压裂工艺技术
  该技术是水力射孔和水力压裂相结合的一种新型增产工艺,此工艺由三个过程共同完成,水力喷砂射孔、水力压裂以及环空挤压。通过安装在施工管柱上的水力喷射工具,利用水击作用在地层形成一个(或多个)喷射孔道,从而在近井地带产生微裂缝,裂缝产生后环空增加一定压力使产生的微裂缝得以延伸,实现水力喷射压裂。
  
  式中 -流速,m/s;
  P-液体的局部压力,Pa;
  -代表液体的密度,kg/m3;
  c-常量
  该技术具有四个方面的优势,一是一次管柱可进行多段压裂,施工周期短,有利于降低储层伤害;二是不需要机械封隔,能够自动隔离,可用于裸眼、套管完井;三是可进行定点喷射压裂,准确造缝;四是喷射压裂可以有效降低地层破裂压力,保证高破裂压力地层的压开和压裂施工。
  1.压裂液优选
  结合水力喷射压裂工艺特点,考虑到水力喷射过程中的压裂液高剪切历史,尤其是在喷嘴处,压裂液流速≥180m/s,由于目前水力喷射采用的是水基胍胶压裂液体系,压裂液体系中的稠化剂一胍胶,它是一种由天然植物胶改性而成的高分子聚合物,由其配制而成的压裂液体系是一种假塑性流体,具有剪切稀释性的特点,而且在高剪切历史中,其粘度损失有一部分是不可逆的。综合考虑交联剂官能团的特性,选用了有机硼交联剂,其主要优点是:有机硼交联剂分子与胍胶分子其交联强度较弱,在经历高剪切或者高温条件下,能够先于胍胶分子本身断链,而在恢复低剪切或低温条件后.又能够重新实现交联。
  2.支撑剂优选
  为了评价喷射作用对支撑剂性能影响大小,在180m/s喷砂速度条件下,选用常用支撑剂对其喷射前后的导流能力进行评价,结果表明,喷砂对支撑剂导流能力有一定的影响,但影响不大。一般一支喷枪的有6~8个孔,呈对称分布,每个孔直径为6mm,在保证强度的情况下,选用0.425~0.85mm 的支撑剂。
  四、水力喷射压裂技术现场应用
  兴古7-H253井是部署在兴古9块的一口鱼骨水平井, 该井于2010年5月份投产自喷16小时后停喷,之后一直处于间开状态。该井位于兴古7潜山二段中部,层位Ar,井深5200.0m,水平段长1242.09 m,钻遇油层939.03 m。裸眼段3957.91~5200.00m,Z1段4430.00~728.08m,Z2段4578.00~4882.00m,Z3段4727.00~5027.50m。折算地层压力为42.8MPa。
  针对兴古7—H253井岩性特殊,井况相对比较复杂,为1个主井眼+3个分支井眼,通井难度大,环空液体滤失增加,压裂起裂点选择受限;水平段长,温度140℃,地层压力42.8Mpa,对压裂工具、压裂液、支撑剂、压裂工艺等都提出了较高的要求。通过精心论证选取4070、5120两个点进行压裂。射孔采用瓜胶基液携100目粉砂进行水力喷砂射孔。压裂采用油管注入交联液携支撑剂、油套环空注入瓜胶基液。
  2012年2月19日至2月25日压裂施工,压前通井至人工井底5200m,确保裸眼段无坍塌。压裂中严格按要求完成了设计加砂量。压后3月8日自喷生产,日产油19.5t,日产气2541m3,目前日产油13.8 t, 日产气1526 m3;累计增油847 t。该井开展的筛管和裸眼两种完井方式下的超深水平井分段、多点压裂工艺试验的成功,为深层潜山大井段水平井储层改造提供了经验和技术支持。
  五、结论
  1.通过研究与现场试验证明,水力喷射压裂技术适用于深层巨厚潜山低效水平井的储层改造,明显提高油井产能。
  2.兴古潜山水平井压裂改造技术还需加快国产化研制,降低施工费用,为下步潜山水平井推广应用水力喷射改造技术提供条件。
  参考文献
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  作者简介:张瑛(1965-),男,油气田采油工程高級工程师,硕士学位,主要从事采油工艺技术研究与推广。
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