水平井裸眼分段壓裂在蘇里格氣田某區(qū)塊的應(yīng)用分析

1、第41卷第12期 遼 寧 化 工 Vol.41，No. 12 2012年12月 Liaoning Chemical Industry December，2012收稿日期： 2012-08-10 作者簡(jiǎn)介： 陶輝（1984-），男，助理工程師，湖北武漢人，2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）石油工程專業(yè)，研究方向：低滲油氣藏壓裂改造。E-mail：canterwood，電話水平井裸眼分段壓裂在蘇里格氣田某區(qū)塊的應(yīng)用分析陶 輝（長(zhǎng)城鉆探工程技術(shù)研究院， 遼寧 盤錦 124010）摘 要：蘇里格氣田某區(qū)塊在參考前期裸眼分段壓裂試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2010年度規(guī)模化推廣應(yīng)用水平

2、井裸眼分段壓裂技術(shù)，取得了良好的增產(chǎn)效果。水平井壓后產(chǎn)量一般在104 m 3/d以上，為同區(qū)塊直井產(chǎn)量的35倍。該區(qū)塊水平井的水平段長(zhǎng)度一般超過800 m，初期水平井分4段壓裂，之后技術(shù)人員在增加裂縫段數(shù)、加砂規(guī)模、水平段長(zhǎng)度等方面積極探索，以期達(dá)到更佳的開發(fā)效果。已實(shí)施井的投產(chǎn)效果表明：裂縫段數(shù)、加砂規(guī)模、水平段長(zhǎng)度不直接影響產(chǎn)量；有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度和氣測(cè)表現(xiàn)在一定程度上影響壓后產(chǎn)量；提高水平段有效儲(chǔ)層鉆遇率有利于增加壓后產(chǎn)量。 關(guān) 鍵 詞：裸眼水平井； 分段壓裂； 有效儲(chǔ)層； 壓后產(chǎn)量中圖分類號(hào)：TE 357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004-0935（2012）12-1307-04當(dāng)前國(guó)

3、內(nèi)外分段壓裂主要采用橋塞分隔、連續(xù)油管噴射、不動(dòng)管柱噴射、固井開關(guān)滑套以及裸眼封隔器分隔等方式實(shí)現(xiàn)。以上方式可均在水平井實(shí)施,但有一定適用條件：橋塞分隔、固井開關(guān)滑套適用于套管完井；不動(dòng)管柱噴射適用于破裂壓力相近的地層；連續(xù)油管噴射很少應(yīng)用于裸眼井且受連續(xù)油管長(zhǎng)度限制；裸眼封隔器分隔適用于裸眼完井。針對(duì)蘇里格氣田水平井普遍采取裸眼完井，可選擇的方式僅有不動(dòng)管柱噴射和裸眼封隔器分隔，由于水力噴射加砂規(guī)模存在一定的限制，某區(qū)塊在參考前期裸眼分段壓裂試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2010年度規(guī)?；茝V應(yīng)用水平井裸眼分段壓裂技術(shù)，取得了良好的增產(chǎn)效果。1 某區(qū)塊概述某區(qū)塊為辮狀河沉積，有效儲(chǔ)層主要是高能水道心灘和高

4、能水道底部粗砂巖，呈近南北向條帶狀分布，東西向連續(xù)性差，砂體的擺動(dòng)性強(qiáng)，儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重。氣層的平面分布受沉積作用的控制明顯，沿河道砂體方向展布，據(jù)完鉆井資料和氣井試氣成果，認(rèn)為單個(gè)砂體寬度一般300800 m，長(zhǎng)度1 0001 500 m。目前水平井開發(fā)層位為盒8段，有效氣層縱向上發(fā)育在3 2003 400 m。巖心分析表明，盒8段孔隙度一般為5.02%19.91%，平均值為8.82%，滲透率為0.0514.73 md，平均值為0.87 md?？偟膩砜?，儲(chǔ)層物性屬于低孔、特低滲特點(diǎn)，需要采取壓裂改造以達(dá)到增產(chǎn)目的。2 裸眼分段壓裂工藝2.1 分段工具裸眼分段壓裂工藝的關(guān)鍵是在井徑不規(guī)則的裸眼

5、井段中實(shí)現(xiàn)有效的密封，對(duì)封隔器性能有較高的要求：6 英寸井眼（152.4 mm）實(shí)測(cè)井徑一般在156 mm 左右，裸眼封隔器膠筒受擠壓膨脹后直徑超過165 mm，在工作壓差下可實(shí)現(xiàn)有效封隔井筒。裸眼封隔器主要機(jī)構(gòu)有橡膠筒、軟金屬組件、液缸、鎖緊機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)和限位機(jī)構(gòu)等。裸眼封隔器工作原理：井口打壓，液缸承壓，傳遞壓力至剪切機(jī)構(gòu)，壓力到預(yù)定值以上，剪斷銷釘，壓力傳遞到軟金屬和橡膠筒，橡膠筒膨脹，同時(shí)橡膠筒兩側(cè)的軟金屬變形擠壓膠筒輔助橡膠筒更大程度的膨脹，膠筒在鎖緊機(jī)構(gòu)的作用下實(shí)現(xiàn)永久封隔。 2.2 施工管柱以3段施工為例，施工管柱從水平段趾端至根端依次為：引鞋（浮鞋）+單流循環(huán)閥+油管+鎖球球

6、座+油管+壓差滑套+油管+裸眼封隔器1+油管+裸眼封隔器2+油管+投球滑套1+油管+裸眼封隔器3+油管+裸眼封隔器4+投球滑套2+油管+懸掛器+插管回接筒+回接油管柱至井口，見圖1。管柱屬于典型的雙封卡層：壓裂點(diǎn)（滑套對(duì)應(yīng)位置）與壓裂點(diǎn)（滑套對(duì)應(yīng)位置）之間采用雙裸眼封隔器實(shí)現(xiàn)封隔，確保封隔效果。與單封卡層相比，1308 遼 寧 化 工 2012年12月 增加了一定的工具成本，卻增強(qiáng)了施工作業(yè)的可靠性。目前，某區(qū)塊水平井普遍采取雙封卡層方式。圖1 完井壓裂管柱示意圖2.3 施工流程下完井壓裂生產(chǎn)一體化管柱投球憋壓實(shí)現(xiàn)懸掛器和裸眼封隔器坐封打壓（投球或者正旋）丟開鉆柱回接油管柱井口打壓打開壓差滑套

7、加砂壓裂第一層投球憋壓打開投球滑套1加砂壓裂第二層投球憋壓打開投球滑套2加砂壓裂第三層壓裂第n 層放噴求產(chǎn)。3 某區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析3.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況在2009年4口水平井裸眼分段壓裂試驗(yàn)取得成功的基礎(chǔ)上，某區(qū)塊于2010年進(jìn)行推廣應(yīng)用。借鑒4口試驗(yàn)井的成功經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)外對(duì)水平井壓裂的理論成果，裸眼分段壓裂策略為：考慮到水平井多裂縫存在干擾現(xiàn)象（國(guó)內(nèi)外的電場(chǎng)模擬滲流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和試井分析均已證實(shí)），水平段長(zhǎng)度800 m左右，裂縫間距設(shè)置為150200 m，分段4段壓裂；裂縫等間距長(zhǎng)短交叉分布，加砂規(guī)模3040 m3；水平段濾失量大，適當(dāng)采取大排量施工，同時(shí)兼顧施工設(shè)備及管線安全，實(shí)際施工排量3.64.

8、0 m3/min。按照以上思路，初期5口井水平段長(zhǎng)度均為800 m 左右，最短802 m，最長(zhǎng)836 m，均采取4段壓裂，單段加砂規(guī)模在3040 m 3基礎(chǔ)上有所增加，單段加砂規(guī)模最大增加至47m 3，單井加砂量由147 m3增加到167 m3。之后，施工水平井長(zhǎng)度略有增加，分段數(shù)由4段增加到5段，單段加砂規(guī)模調(diào)整至3550 m3，最大單段規(guī)模為62 m3。2010年度最長(zhǎng)水平段達(dá)1 256 m，該井分8段施工，總加砂335 m 3。截止2011年2月，某區(qū)塊19口水平井實(shí)施了裸眼分段壓裂。多數(shù)井分5段施工，部分井分4段，一口長(zhǎng)水平段分8段施工；單井加砂量147335 m3，液體用量1 313

9、2 703 m3，平均砂比20%23%，加砂排量3.64.0 m3/min。從壓后生產(chǎn)數(shù)據(jù)來看，水平井投產(chǎn)初期產(chǎn)量基本在10×104 m 3/d以上（產(chǎn)量為同區(qū)塊直井產(chǎn)量的35倍）,個(gè)別井產(chǎn)量達(dá)15×104 m 3/d，峰值為17×104 m 3/d，生產(chǎn)一段時(shí)間后，產(chǎn)量都出現(xiàn)不程度的下降。這些井產(chǎn)量下降基本符合氣井生產(chǎn)規(guī)律：氣井的產(chǎn)量隨著時(shí)間的增加而降低，在生產(chǎn)早期產(chǎn)量下降快，流動(dòng)處于非穩(wěn)態(tài)階段；隨著時(shí)間的增加，產(chǎn)量隨時(shí)間的變化量很小，流動(dòng)達(dá)到擬穩(wěn)態(tài)階段。 3.2 相關(guān)性分析根據(jù)已施工水平井的資料，壓后初期日產(chǎn)量和平均日產(chǎn)量與水平段長(zhǎng)度、裂縫段數(shù)、單井加砂量、單

10、井施工液量的相關(guān)性不明顯，如圖2所示。圖2 產(chǎn)量與水平段長(zhǎng)度、裂縫段數(shù)、砂量、施工液量相關(guān)性交匯圖由于已施工井水平段以800 m左右居多，目前分析只能得出：對(duì)于水平段長(zhǎng)度800 m左右的水平井，壓差滑套 投球滑套1 投球滑套2 引鞋第41卷第12期 陶 輝：水平井裸眼分段壓裂在蘇里格氣田某區(qū)塊的應(yīng)用分析 1309 裂縫段數(shù)為4或段數(shù)為5，對(duì)產(chǎn)量影響不大，這一結(jié)論與張玉廣1通過水平井不穩(wěn)定滲流產(chǎn)能模擬分析得出的結(jié)論較為吻合；徐嚴(yán)波2通過正交試驗(yàn)法分析多裂縫水平井產(chǎn)能影響因素，得出裂縫長(zhǎng)度對(duì)水平井產(chǎn)量的影響在諸多因素中最不顯著，亦可佐證本文產(chǎn)量與加砂量、施工液量相關(guān)性不明顯的論點(diǎn)。僅從施工參數(shù)角度

11、分析，相關(guān)性不明顯；考慮每口井地質(zhì)上的差異性，從地質(zhì)參數(shù)角度，選取有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度和氣測(cè)值這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在一定的相關(guān)性。如圖3所示，框定范圍內(nèi)，對(duì)比有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度差異較大的井，壓后初期日產(chǎn)與平均日產(chǎn)隨著有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度增加出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。但這種上升趨勢(shì)不具備普遍性，因?yàn)橛行?chǔ)層長(zhǎng)度無法精細(xì)體現(xiàn)達(dá)到有效儲(chǔ)層范疇井段的差異性，故其與產(chǎn)量的相關(guān)性無法清晰的表現(xiàn)，僅能在相似度較高的部分井表現(xiàn)出一定的趨勢(shì)。圖3 產(chǎn)量與有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度交匯圖與有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度這一參數(shù)相比，氣測(cè)值（沿水平段連續(xù)變化值）表現(xiàn)儲(chǔ)層有效性具有相對(duì)較高的精度，可以對(duì)比分析一些有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度相差不大的井的產(chǎn)量差異。3.3 典型井分析蘇A 井

12、、蘇B 井、蘇C 井投產(chǎn)日期接近，于2010年7月相繼投產(chǎn)，蘇D 井投產(chǎn)相對(duì)較晚，于2010年11月投產(chǎn)。四口井水平段在805845 m之間，長(zhǎng)度相差不大；7月投產(chǎn)的三口井有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度依次為436、416、463 m，數(shù)值接近，蘇D 井有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度最長(zhǎng)，達(dá)531 m?；谇拔漠a(chǎn)量與有效儲(chǔ)層長(zhǎng)度呈正相關(guān)性，蘇D 井的產(chǎn)量應(yīng)相對(duì)較高；再?gòu)臍鉁y(cè)值角度分析，蘇A 井在水平段250550 m 間氣測(cè)值持續(xù)保持較高值，這點(diǎn)與蘇D 井在水平段500845 m 氣測(cè)表現(xiàn)類似，而另外兩井氣測(cè)表現(xiàn)波動(dòng)頻繁、不穩(wěn)定（見下圖4），基于氣測(cè)表現(xiàn)，蘇A 井和蘇D 井的產(chǎn)量應(yīng)該相對(duì)較高；綜合考慮上述兩方面的差異，就不難得出結(jié)論：蘇A 井和蘇D 井的產(chǎn)量相對(duì)較高，蘇B 井和蘇C 井產(chǎn)量相對(duì)較低。從生產(chǎn)曲線來看，4口井產(chǎn)量呈現(xiàn)2個(gè)梯次，差異很明顯（見圖5），證實(shí)前文論斷有一定的可靠性，可以指導(dǎo)施工分析。圖4典型井氣測(cè)值對(duì)比圖圖5 典型井日產(chǎn)量對(duì)比圖4 結(jié) 論 對(duì)于研究區(qū)內(nèi)水平段長(zhǎng)度為800 m 左右的水平井，裂縫段數(shù)為4或5，對(duì)壓后產(chǎn)量影響不大； 壓后產(chǎn)量與水平段長(zhǎng)度、砂量、施工液量相關(guān)性不明顯； 壓后產(chǎn)