川西侏羅系氣藏老井治理工藝技術(shù)研究

川西侏羅系氣藏老井治理工藝技術(shù)研究

淺層氣藏特點(diǎn)在川西侏羅系的上層氣藏中，有三個(gè)主要的氣藏：蓬萊市群、遂寧群和沙溪寺群。該層通常經(jīng)歷過(guò)超致密成巖過(guò)程。大多數(shù)氣藏巖石致密，儲(chǔ)層低孔、低滲、不均勻性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)水分含量高，含氣性復(fù)雜。氣藏在開(kāi)采過(guò)程中通常表現(xiàn)出單井產(chǎn)量低、壓力減速快、產(chǎn)氣期短、氣藏收率低、開(kāi)采效率差等特點(diǎn)。川西中淺層氣藏埋深550～2450m,地層溫度30～65℃,平均孔隙度7.5%,孔隙度主要分布于3%～10%;平均滲透率0.7mD,滲透率主要介于0.015～1.5mD之間;平均含氣飽和度在55%左右;氣藏壓力系數(shù)0.9～1.6,屬常壓—異常高壓氣藏;孔喉組合以中孔細(xì)喉—中孔微喉為主,儲(chǔ)層粘土礦物含量2.0%～10.0%,氣藏不進(jìn)行增產(chǎn)改造一般不能獲得工業(yè)開(kāi)采價(jià)值。儲(chǔ)層地質(zhì)特征前期勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明,川西侏羅系中淺層氣藏具有層系多、儲(chǔ)層有效厚度薄、巖性致密和非均值性較強(qiáng)等特征。自1998年氣田投入規(guī)模開(kāi)發(fā)以來(lái),單井產(chǎn)量低、穩(wěn)產(chǎn)狀況差、開(kāi)發(fā)效益低,根據(jù)氣田儲(chǔ)層特征,開(kāi)發(fā)難點(diǎn)主要集中表現(xiàn)如下:(1)開(kāi)發(fā)早期階段川西侏羅系中淺層氣藏在鉆井過(guò)程中一般縱向可鉆遇5～25層含氣砂體,砂體層間距從1～2m至100～200m不等。氣藏在開(kāi)發(fā)早期階段(1998～2004年),由于受開(kāi)發(fā)工藝狀況制約,大部分單井只選擇性的改造了1～2個(gè)目的層,而大部分含油氣目標(biāo)層卻處于閑置狀態(tài),或是當(dāng)改造層開(kāi)采至經(jīng)濟(jì)極限后,通過(guò)下橋塞或打水泥塞封堵已改造層段后,再實(shí)施挖潛轉(zhuǎn)層改造,達(dá)到老井復(fù)產(chǎn)的目的。氣藏的這種開(kāi)發(fā)模式,導(dǎo)致了多層系氣藏縱向鉆遇的砂體不能及時(shí)有效的得到開(kāi)發(fā)利用,嚴(yán)重制約了氣藏立體高效開(kāi)發(fā)。(2)單井作業(yè),收入占經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的周期川西侏羅系氣藏在早期階段采用單層逐層上返改造方式開(kāi)發(fā)多層系氣藏,使得縱向砂體疊置率較高的多層系復(fù)合型氣藏開(kāi)發(fā)周期大大延長(zhǎng),單井采氣成本大大增加,氣藏開(kāi)發(fā)效益一直處于邊際狀態(tài);同時(shí),由于單井反復(fù)作業(yè),必然導(dǎo)致施工作業(yè)費(fèi)用和井下工具費(fèi)用占了整個(gè)開(kāi)發(fā)投資費(fèi)用的絕大部分,進(jìn)一部增加了氣藏開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。另外,隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,國(guó)家對(duì)氣藏實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?；a(chǎn)能建設(shè)提出了更高要求,因此,氣藏原有的以單層采氣為主的開(kāi)發(fā)方式不再適應(yīng)跨越式發(fā)展需要。(3)氣藏開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)于像川西侏羅系這類(lèi)特低滲—低滲致密砂巖氣藏而言,由于受氣藏致密化程度影響,儲(chǔ)層滲流控制范圍較小,導(dǎo)致單井壓后采氣時(shí)常常表現(xiàn)出“穩(wěn)產(chǎn)期短、產(chǎn)量和壓力遞減快、低效期較長(zhǎng)”等典型動(dòng)態(tài)特征,大大降低了氣藏的采氣速度,使得氣藏開(kāi)發(fā)決策者不得不在低效期內(nèi)及時(shí)采取封堵原產(chǎn)層,挖潛改造新產(chǎn)層的方式來(lái)獲得氣藏開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。這樣一來(lái),使得氣藏單層改造后的大部分資源仍處于待開(kāi)發(fā)狀態(tài),既浪費(fèi)了單井鉆遇的潛在資源優(yōu)勢(shì),又不利于氣藏整體采收率的提高。(4)藏多層壓裂井下工具系列在川西侏羅系氣藏開(kāi)發(fā)中期階段(2005～2007年),通過(guò)儲(chǔ)層改造工藝技術(shù)的攻關(guān),尤其是以引進(jìn)和開(kāi)發(fā)了Y241封隔器為代表的氣藏多層壓裂井下工具系列,實(shí)現(xiàn)了氣藏一次性不動(dòng)管柱分壓2～4層的多層分層壓裂工藝的突破和推廣,大大改善了氣藏的開(kāi)發(fā)效果,為川西中淺層近3年來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量翻番奠定了重要基礎(chǔ)和保障。但隨著單井一次性分壓級(jí)數(shù)的增加,井下管柱的節(jié)流點(diǎn)和堵塞鋼球就越多,在氣井不能像油井壓井更換管柱這一苛刻條件限制下,壓裂管柱向采氣管柱轉(zhuǎn)換后,多個(gè)節(jié)流障礙點(diǎn)的存在,常常導(dǎo)致多層分壓后,要同時(shí)實(shí)現(xiàn)多層共同采氣困難。系氣藏開(kāi)發(fā)的總體思路按照川西侏羅系中淺層氣藏當(dāng)前天然氣開(kāi)發(fā)的需要,結(jié)合儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)中存在的難點(diǎn)問(wèn)題,圍繞以新井多層分層壓裂和老井保護(hù)原產(chǎn)層選層壓裂兩大技術(shù)關(guān)鍵,著力解決多層系氣藏“分層壓裂和合層采氣”配套工藝技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)氣藏合采綜合治理目標(biāo)。氣藏開(kāi)發(fā)的總體指導(dǎo)思想是:以?xún)?chǔ)層特征和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)為指導(dǎo),以?xún)?chǔ)層改造為核心,以多層合采為目標(biāo),強(qiáng)調(diào)多學(xué)科人員組合、多學(xué)科資料整合、多種工藝手段配合,保證研究成果能迅速高效地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。同時(shí),在具體實(shí)施中貫徹由淺至深,由點(diǎn)到面,多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)的技術(shù)思路,建立與川西中淺層多層系氣藏相適應(yīng)的合采綜合治理工藝技術(shù)體系,最終達(dá)到科學(xué)高效開(kāi)發(fā)低滲致密氣藏的目的。具體的技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示。功能實(shí)現(xiàn):多層系氣藏針對(duì)川西侏羅系中淺層氣藏現(xiàn)有老井閑置層較多和新鉆調(diào)整井縱向鉆遇砂體較多的現(xiàn)狀,如何經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)多層系氣藏是川西氣田實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和跨越式發(fā)展的重要舉措。針對(duì)氣藏現(xiàn)有特征,開(kāi)展了以低效老井保護(hù)原產(chǎn)層選層壓裂、新鉆調(diào)整井一次性不動(dòng)管柱多層分層壓裂以及合層采氣為核心的合采綜合治理技術(shù)系列。1.老井保護(hù)產(chǎn)層選層壓裂技術(shù)(1)修井進(jìn)行井,壓井液漏失嚴(yán)重川西中淺層氣藏大部分老井原生產(chǎn)層都具有低壓特征,若采用常規(guī)的井下作業(yè)方式進(jìn)行修井,壓井液的漏失較為嚴(yán)重,壓井后氣井產(chǎn)量會(huì)大幅度降低。為解決壓井液的漏失問(wèn)題,開(kāi)發(fā)和研制了適合川西儲(chǔ)層特征的暫堵液體膠塞XNTB-1系列,能有效地將壓井液與產(chǎn)層隔離,阻止壓井液漏入地層,達(dá)到有效保護(hù)原產(chǎn)層的目的。1塞抗壓和溫度①膠塞初始粘度大于1200～1500mPa·s;②膠塞抗壓和抗溫要求:在壓力15MPa、溫度30～40℃條件下,時(shí)間50h內(nèi),膠塞的粘度大于800mPa·s以上,其濾失速度小于1×10-6(m/min0.5);22液體結(jié)塞試驗(yàn)的評(píng)價(jià)采用XNTB-1系列中35℃液體膠塞配方,進(jìn)行割縫巖樣膠塞驅(qū)替?zhèn)?shí)驗(yàn),結(jié)果如表1所示。(2)“保壓上”選層壓裂工藝川西中淺層氣藏在開(kāi)發(fā)之初主要是采用從下至上,逐層改造、逐層評(píng)價(jià)方式對(duì)單井實(shí)施加砂壓裂改造的,因而氣藏絕大部分老井現(xiàn)有生產(chǎn)層一般在挖潛潛力層下部,因此,主要研究了“保下壓上”選層壓裂工藝。目前,通過(guò)對(duì)井下工具的優(yōu)選和施工工藝優(yōu)化,形成了以“Y211常規(guī)壓差式封隔器+噴砂射孔”聯(lián)作工藝、以“Y441-Y115帶堵頭插管式封隔器+合采投產(chǎn)一體化管柱”工藝、以“Y241液壓封隔器+助排器+噴砂射孔”增壓助排聯(lián)作工藝為特色的老井保護(hù)原產(chǎn)層選層加砂壓裂井下管柱優(yōu)選工藝技術(shù)體系。2.新井調(diào)整設(shè)計(jì)方法是同時(shí)調(diào)整多層不動(dòng)管柱的單層砂壓力(1)減少儲(chǔ)層毒性傷害對(duì)于多層壓裂而言,一次性壓裂改造的層數(shù)越多,施工中最先改造層中壓裂液在地層中的滯留時(shí)間就越長(zhǎng),因此,為降低較長(zhǎng)時(shí)間滯留于地層中的壓裂液對(duì)儲(chǔ)層造成嚴(yán)重的污染傷害,一方面要根據(jù)儲(chǔ)層溫度及敏感性特征,優(yōu)化壓裂液配方性能,盡可能降低壓裂液對(duì)儲(chǔ)層造成的敏感性傷害和固體殘?jiān)鼘?duì)儲(chǔ)層孔隙喉道的堵塞傷害;另一方面要合理控制多層壓裂壓裂液的破膠時(shí)間,以降低壓裂液在地層中的濾失速度。根據(jù)以上目的和目標(biāo),針對(duì)川西中淺層氣藏多層壓裂特征,形成了以“低傷害壓裂液配方技術(shù)和壓裂液多級(jí)分段破膠技術(shù)”為核心的液體技術(shù)體系。(2)氣井不動(dòng)管柱一次工具分壓3層技術(shù)體系在工具+投球分層壓裂、多層段組合多層壓裂及工具分層壓裂適應(yīng)性研究的基礎(chǔ)上,解決了氣井工具分層多層壓裂中存在噴砂滑套不能有效打開(kāi)等技術(shù)難題,形成了氣井不動(dòng)管柱一次工具分壓3層的多層壓裂工藝技術(shù)及配套技術(shù)體系。該工藝成功率100%,措施效果顯著。(3)配套工藝技術(shù)根據(jù)川西中淺層氣藏工程地質(zhì)特征,為確保多層分層壓裂工藝成功和提高改造效果,形成了以“優(yōu)化射孔工藝技術(shù)”、“縫高控制技術(shù)”、“液氮增能助排技術(shù)”、“纖維防支撐劑回流技術(shù)”、“壓后較大油嘴快速放噴技術(shù)”等為特色的適合于低滲致密砂巖氣藏多層壓裂特征的配套工藝技術(shù)體系。3.多層采氣綜合處理技術(shù)(1)增設(shè)節(jié)流器針對(duì)選層壓裂工藝中存在的原生產(chǎn)層與挖潛改造層間存在一定壓差,壓后兩層難以直接實(shí)現(xiàn)快速合采問(wèn)題,通過(guò)在采氣(壓裂)管柱中增加井下節(jié)流器的方法,用節(jié)流器的節(jié)流效應(yīng)來(lái)達(dá)到合理調(diào)節(jié)合采井產(chǎn)氣剖面及層間壓差,以快速實(shí)現(xiàn)原產(chǎn)層在挖潛選層壓裂后對(duì)合采產(chǎn)能的貢獻(xiàn)。(2)影響油氣運(yùn)移針對(duì)多層分層壓裂過(guò)程中需要投鋼球封堵下層和打開(kāi)上層加砂通道,施工結(jié)束后這些鋼球滯留在封隔器的接球座上,嚴(yán)重影響了油氣在井筒中的運(yùn)移;同時(shí),由于部分井壓后儲(chǔ)層返砂造成噴砂滑套不能有效開(kāi)啟,甚至造成井下管柱砂埋等問(wèn)題,研究形成了以“強(qiáng)磁打撈球技術(shù)”、“試井鋼絲開(kāi)滑套技術(shù)”、“井下爆炸取油管技術(shù)”為主的井筒除障工藝技術(shù)體系,在氣井無(wú)法采用壓井提油管更換管柱條件下,為井下壓裂管柱向采氣管柱的轉(zhuǎn)化清除了障礙和奠定了基礎(chǔ)。合采綜合治理技術(shù)在2007年里,應(yīng)用老井保護(hù)原產(chǎn)層選層壓裂工藝技術(shù)、新井一次性不動(dòng)管柱多層分層壓裂工藝技術(shù),在川西中淺層氣藏共實(shí)施了28口井壓裂改造現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn);同時(shí),采用合采綜合治理技術(shù)完成了這些井由壓裂管柱向合層采氣管柱的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)了老井和新井的合層采氣,大大提高了單井采氣效益和開(kāi)發(fā)效果。截至2007年12月底,在川西中淺層氣藏的洛帶氣田、新場(chǎng)氣田、馬井氣田、新都?xì)馓锛昂吓d場(chǎng)氣田進(jìn)行了合采綜合治理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)28井次,合采綜合治理效果統(tǒng)計(jì)如表2所示。從表2中可以看出,合采綜合治理工藝達(dá)到了既能提高低滲致密氣藏儲(chǔ)量動(dòng)用程度和開(kāi)采效益,又能縮短氣藏開(kāi)發(fā)周期和減少了開(kāi)發(fā)投資成本的雙重目的。資源高效綜合利用的原則1.保護(hù)原產(chǎn)層選層