連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用

連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用2016-01-24鉆井工程鉆井工程［來源：石油鉆采工藝］作者：李梅1、劉志斌1、呂雙2、丁柯宇1、陳凌云1、姚衛(wèi)東（1.渤海鉆探工程技術(shù)研究院，天津300280；2.渤海鉆探油氣合作開發(fā)分公司，天津300280）摘要：蘇里格氣田屬于“低孔、低壓、低滲”的三低氣田，需要壓裂改造才能生產(chǎn)，其中連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂技術(shù)以其自身的技術(shù)優(yōu)勢，成為蘇里格地區(qū)水平井改造的重要方式。連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂技術(shù)通過定位器、封隔器等井下工具組合實現(xiàn)噴砂射孔、封隔器分層、套管大批量注入和連續(xù)油管精確定位，一趟管柱可完成多種作業(yè)，具有施工周期短、成本低、壓后全通徑等優(yōu)點。闡述了該技術(shù)的工作原理及配套工具的原理、結(jié)構(gòu)。通過在蘇里格一口二開水平井的成功實施，說明連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂技術(shù)適用于致密氣藏，為水平井多級水力壓裂提供了新的技術(shù)手段。正文：蘇里格地區(qū)儲層致密、層系多、低孔、低滲，需要壓裂改造后才能投產(chǎn)。常規(guī)開采方式以直井分壓合采為主，由于直井受儲層裸露面積小、控制開采規(guī)模小等因素的影響，開發(fā)效果不顯著。隨著蘇里格氣田開發(fā)的不斷深入，水平井分段壓裂開發(fā)逐漸成為主要的開發(fā)方式。目前，蘇里格地區(qū)水平井主要是三開井身結(jié)構(gòu)，采用封隔器裸眼分段壓裂技術(shù)，通過投球打開滑套的方式對各氣層進(jìn)行分層壓裂改造。這種完井壓裂方式存在以下問題：管柱下入后不能提出，壓后由于受到滑套通徑的影響，很難實現(xiàn)后續(xù)二次作業(yè)；由于受油管尺寸的影響，分段級數(shù)受到限制，制約了水平井的開發(fā)。為此，進(jìn)行了連續(xù)油管水力噴射環(huán)空分段壓裂技術(shù)研究，該技術(shù)主要針對二開井身結(jié)構(gòu)水平井，下套管后固井，通過連續(xù)油管底帶井下工具，實現(xiàn)無限級壓裂，并且壓后全通徑，以利于后續(xù)作業(yè)。連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂技術(shù)利用貝努利原理，通過噴嘴的節(jié)流將高壓射孔液轉(zhuǎn)化為高速射孔液對套管進(jìn)行噴砂沖蝕，然后進(jìn)行環(huán)空加砂壓裂V。該技術(shù)結(jié)合了噴砂射孔、封隔器分層、套管大批量注入和連續(xù)油管精確定位的優(yōu)勢，對于縱向上具有多個產(chǎn)層的油氣藏分層壓裂，特別是薄互層壓裂具有顯著優(yōu)勢。美國曾經(jīng)利用該技術(shù)在3天內(nèi)實現(xiàn)了40級壓裂作業(yè)，國內(nèi)在四川盆地的HC區(qū)塊、大牛地區(qū)塊以及長慶地區(qū)等都采用過該技術(shù)典。L35」該技術(shù)在蘇里格地區(qū)尚處于小規(guī)模應(yīng)用階段。本文主要介紹了蘇里格一口二開水平井采用連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂技術(shù)進(jìn)行分段壓裂，最終實現(xiàn)了一趟管柱7層分段壓裂施工作業(yè)，縮短了施工周期，提高了經(jīng)濟(jì)效益。1連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂管柱連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空分段壓裂管柱從上至下為連續(xù)油管+連續(xù)油管接頭+丟手工具+扶正器+水力噴射工具+平衡閥+反循環(huán)接頭+封隔器和錨定裝置+機(jī)械式套管接箍定位器，如圖1所示。其工作原理是：通過連續(xù)油管與工具連接后，下入井底，在拖動工具的過程中通過機(jī)械定位器實現(xiàn)精確定位，定位后將封隔器坐封，通過連續(xù)油管以一定排量將具有一定砂濃度的射孔液通過噴射短節(jié)進(jìn)行噴射射孔，射孔完畢后通過環(huán)空進(jìn)行壓裂，壓裂結(jié)束后上提管柱解封封隔器，再次定位進(jìn)入下一層后，坐封封隔器，開始第2層壓裂，以此循環(huán)完成所有層段的壓裂后，上提連續(xù)油管出井口。1.1水力噴射工具水力噴射工具由高硬度本體和耐磨噴嘴組成，噴嘴數(shù)量和噴嘴直徑根據(jù)實際情況可調(diào)整。水力噴射工具連接管柱下入到預(yù)定位置后，地面連接液壓泵加壓注入液體，液體在噴嘴節(jié)流作用下，產(chǎn)生高速、高壓流體將套管、地層射穿，達(dá)到施工目的。實驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)噴射速度達(dá)到142m/s時，具有短時間內(nèi)射開套管的能力。1.2平衡閥/反循環(huán)接頭平衡閥/反循環(huán)接頭要配合封隔器使用。在下井時，反循環(huán)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，封隔器坐封后處于開啟狀態(tài)，遇到砂堵情況，可以從連續(xù)油管和套管環(huán)空進(jìn)行反循環(huán)洗井，不動管柱解除砂堵。封隔器上提解封后，平衡閥/反循環(huán)接頭上的循環(huán)孔會隨之關(guān)閉。1.3封隔器和錨定裝置圖2所示的封隔器是專門用于連續(xù)油管噴射壓裂底部封隔的高壓封隔器，特別適用于連續(xù)油管下井，無需提供扭矩，采用上部加載荷坐封。如圖2所示，通過上提20~30kN后下放操作一次，封隔器由下井狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽鉅顟B(tài)，上提直接解封。再下放一次，封隔器由坐封狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄戮疇顟B(tài)，重復(fù)動作，不斷循環(huán)。1.4機(jī)械式套管接箍定位器機(jī)械式套管接箍定位器是一種井內(nèi)定位裝置，用于工具組合在井內(nèi)找正位置。機(jī)械式套管接箍定位器可定位在套管接箍處，以確保封隔器和水力噴射工具的工作位置準(zhǔn)確。其工作原理是：由于套管接箍內(nèi)徑大于套管內(nèi)徑，當(dāng)機(jī)械接箍定位器經(jīng)過套管接箍時接觸片彈開，產(chǎn)生載荷變化，以此確定工具串的位置。2現(xiàn)場應(yīng)用2.1蘇XH井的基本情況蘇XH井目的層為盒8下2砂組氣層，完鉆井深4262.0m，垂深3223.9m，水平段長800m，二開采用套管固井，水泥返深2302m，固井質(zhì)量合格。壓裂井段數(shù)據(jù)見表1。2.2施工設(shè)計蘇XH井采用060.3mm連續(xù)油管帶噴射工具進(jìn)行噴砂射孔，060.3mm連續(xù)油管與0139.7mm套管環(huán)空加砂注入壓裂。根據(jù)模擬計算結(jié)果，最終選用4個0.1875mm的噴嘴，排量為0.65m3/min，噴射速度可以達(dá)到152m/s，此時，在回壓20MPa條件下，壓力約為60?65MPa0060.3mm連續(xù)油管和0139.7mm套管環(huán)空注入，在套管限壓58MPa下，根據(jù)計算，排量4.0m3/min時，施工壓力52.6MPa,排量4.5m3/min時，施工壓力56.6MPa,因此，該井各層施工排量確定為4.0~4.5m3/min。2.3施工過程（1） 用連續(xù)油管下噴砂射孔工具至設(shè)計位置；（2） 用套管接箍定位器定位、校深；（3） 反循環(huán)替基液；（4） 上提下放連續(xù)油管坐封封隔器；（5） 連續(xù)油管打壓驗封；（6） 建立循環(huán)（按噴砂射孔排量泵注純液體）；（7） 噴砂射孔排量為0.65m3/min，用時約7min；（8）注頂替液;（9） 按設(shè)計進(jìn)行加砂壓裂施工；（10） 解封封隔器，上提連續(xù)油管至下一個施工井段；（11） 重復(fù)步驟（3）?（10），完成第2層到第9層施工;（12） 施工結(jié)束后起連續(xù)油管，放噴求產(chǎn)。2.4施工效果蘇XH井采用連續(xù)油管噴砂射孔工藝進(jìn)行壓裂，共進(jìn)行了9層壓裂施工，由于第1層無法建立壓裂通道和第6層噴嘴有堵塞無法進(jìn)行射孔作業(yè)，實際完成了7層壓裂施工，實際作業(yè)時間為45h，其中包括第5層、第7層出現(xiàn)砂堵現(xiàn)象，循環(huán)沖砂，平均每層施工時間為5h，最短一層施工時間為2.5h，作業(yè)時間較其他壓裂技術(shù)短。第8層第1次以0.6m3/min排量進(jìn)行射孔，多次嘗試后仍不能射開套管進(jìn)行正常壓裂施工，由于射孔壓力異常，懷疑工具管串有漏點，起出管柱后發(fā)現(xiàn)工具與連續(xù)油管連接頭處O圈刺漏，封隔器膠筒有輕微磨損，噴槍本體有輕微沖蝕，噴嘴完好。后重新下入工具，提高射孔排量到0.7m3/min，調(diào)整完排量后一次完成射孔作業(yè)，進(jìn)行正常的壓裂施工，施工順利。通過兩次施工對比分析，射孔排量對施工成功非常關(guān)鍵，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，適當(dāng)提高射孔排量，有助于提高射孔成功率，但易對噴槍造成傷害。第4層第1次射孔后進(jìn)行壓裂，始終不能正常施工，起泵超壓，后經(jīng)過注酸處理，打入5m3酸后，起泵壓裂，壓裂施工正常，由此可以看出，對個別難壓地層可以通過注酸的方式，打磨射孔眼，酸蝕地層，達(dá)到壓裂施工的目的。目前，該井日產(chǎn)量約5x104m3，從2012年11月3日起，累計產(chǎn)