吐哈盆地臺北凹陷紅臺2-17井小直徑小直徑套管完井技術(shù)

吐哈盆地臺北凹陷紅臺2-17井小直徑小直徑套管完井技術(shù)

1下入井段713.71m紅臺2-17是圖漢盆地臺北坳陷紅臺構(gòu)造帶的主體側(cè)開挖。該井油層采用懸掛法。懸掛裝置深度為1798.78-1802.85m，井段為1802.85m-2560.09m。最大傾斜井的深度為79.3，水平段為152m。由14.3mm的支架組成，60個射孔（孔徑8毫米），射孔厚度為88.5m（垂深23米）。射擊后，火焰燃燒，火焰高度為20cm。通過分析認為,紅臺區(qū)塊儲層巖性致密,為一個典型的低孔、低壓、特低滲致密氣藏,導(dǎo)致其自然產(chǎn)能極低,因此,研究決定對該井射孔層段進行壓裂改造(表1)。2轉(zhuǎn)換困難和技術(shù)對策2.1水平井壓裂施工難點分析紅臺2-17井為側(cè)鉆水平井,由于鉆井工藝、射孔投產(chǎn)等未考慮后期的壓裂改造,因此,該井采用小直徑套管完井,射孔采取大段射孔,而且射孔穿透淺、孔眼小,孔密以及相位角均按直井布置,給壓裂改造帶來了較大的難點:(1)紅臺2-17井是一口近水平井,最大井斜79.3℃,目前水平井壓裂屬于摸索階段,水平井壓裂的機理、設(shè)計的軟件仍不成熟,在國內(nèi)只是進行了探索性的實驗。(2)紅臺2-17井裂縫方位基本與井筒平行,壓裂易在近井筒附近形成大量小裂縫,孔眼摩阻、裂縫扭曲摩阻相當(dāng)大,施工中容易出現(xiàn)脫砂。(3)紅臺2-17井采用小直徑套管完井,采取小孔徑射孔,限制了施工砂比的提高。(4)紅臺2-17井射孔層段厚,要求施工規(guī)模大,施工風(fēng)險也增大。同時給壓裂車、壓裂設(shè)備提出了更高的要求,(5)水平井出砂較直井更嚴重,壓裂的同時需要防止地層出砂和壓裂砂返吐。2.2井前壓裂防砂措施(1)裂縫形態(tài)的研究通過對紅臺區(qū)塊地應(yīng)力方位的研究,紅臺區(qū)塊最大主應(yīng)力方位基本為北東向,而紅臺2-17井井軸方位為北東45℃,最大主應(yīng)力方向基本與井筒平行,分析該井壓裂時將形成縱向裂縫或與井軸一定夾角的縱向裂縫,壓裂施工風(fēng)險相對小,但壓裂效果不如第一種情況(圖1)。(2)射孔方式的研究紅臺2-17井采用小直徑套管射孔完井,射孔槍:YD-60槍,射孔彈:YD-60彈,孔徑:8.5mm,孔密:16孔/米,相位角:90℃螺旋布孔。由于射孔前未考慮壓裂,給壓裂帶來了一定的難度:①孔徑8.5mm小于常規(guī)12mm,孔眼摩阻增加,同時限制了施工砂比的提高。②裂縫方位基本與井筒平行,井筒附近裂縫多,裂縫扭曲摩阻很大。因此,為保證施工成功,制定了以下措施:①進行小型壓裂測試,判斷射孔效果、孔眼摩阻、裂縫扭曲摩阻、濾失系數(shù)等。②小型壓裂、正式壓裂前置液段加入低砂比長段塞,降低孔眼摩阻和扭曲摩阻。③采取大排量施工,滿足大厚段籠統(tǒng)壓裂行成一定寬縫的要求。(3)分級壓裂的研究紅臺2-17井壓裂層段跨距109m,采取分級壓裂方式可形成多條裂縫,同時避免無效填砂,提高壓裂效果,但目前分極壓裂難度大,施工風(fēng)險大,因此,該井采取籠統(tǒng)壓裂方式(表2)。(4)壓裂防砂的研究紅臺區(qū)塊前期直井有出砂的歷史,而在水平井壓裂作業(yè)之后的出砂問題遠比直井嚴重,這主要是因為:①重力造成砂從裂縫中流出并進入水平井;②沒有井底口袋容納落入水乎井眼的砂子。因此,最后兩個砂比段注入的支撐劑應(yīng)使用可以高強度固結(jié)的涂敷砂,涂敷砂具有防砂作用,并且能緩解水力壓裂后的支撐劑回流及疏松巖層支撐劑的鑲嵌問題,這樣在近井筒區(qū)內(nèi)既可形成高強度的支撐,又可減小開采期中的產(chǎn)砂量。(5)注入方式的研究紅臺2-17井施工排量高,加砂量大,施工時間長,對高壓管線、壓裂井口的沖刷磨蝕大,為保證施工的安全性和連續(xù)性,制定了以下措施:壓裂井口:KQ100-78/65型特制壓裂井口壓裂管柱:“(加厚)油管+封隔器注入方式:由于施工排量高,為降低單趟管線的流量,采用兩套壓裂車,一套從井口清蠟閘門注入、一套從側(cè)翼一側(cè)生產(chǎn)閘門注入,另一側(cè)生產(chǎn)閘門注入液氮。3拉砂目的及加砂目的分析為求取地層破裂壓力、濾失系數(shù)、儲隔層狀況以及射孔效果、孔眼摩阻、壓裂液效率等參數(shù),該井進行了小型加砂壓裂測試,加砂目的是在正式壓裂之前進一步消除孔眼摩阻和近井地帶裂縫扭曲摩阻,并判斷孔眼進砂的難易,為正式壓裂設(shè)計做好鋪墊(表3,圖2)。測試結(jié)果表明:破裂壓力:47MPa儲層應(yīng)力:41.2MPa隔層應(yīng)力:57.8MPa濾失系數(shù):9.53*10-4m3/(min)1/2孔眼摩阻:7.23MPa壓裂液效率:38.6%4大壓裂施工分析4.1施工方案優(yōu)化根據(jù)地質(zhì)特征及井況條件,分別從裂縫形態(tài)及方位、射孔厚度、孔眼大小以及壓裂管柱結(jié)構(gòu)等方面進行了精細、充分的研究;通過優(yōu)化設(shè)計,確定了小型壓裂測試、前置多段塞消除孔眼摩阻、大排量造縫降排量攜砂、涂敷砂防止地層出砂、施工方案優(yōu)化等技術(shù)措施,最終優(yōu)化施工排量8-10m3/min、加砂166.4m3、平均砂比30.1%的壓裂設(shè)計方案(表4)。2006年3月13日,歷經(jīng)3個小時的緊張施工,紅臺2-17井壓裂一次成功,注入壓裂液1001m3,加砂180.4m3,施工排量9.8-8m3/min,最高砂比45%,平均砂比達到31.6%,拌注液氮38m3,各項參數(shù)均優(yōu)于設(shè)計要求(圖3)。4.2裂縫帶的組成從微地震裂縫監(jiān)測結(jié)果來看,該井人工裂縫方向為北西向,為北西59.8℃,裂縫帶由四條大體平行的北西向裂縫組成。與設(shè)計對比來看,裂縫長度相當(dāng),裂縫高度差異較大,分析主要是形成多裂縫有關(guān),從監(jiān)測結(jié)果來看,更有利于壓后產(chǎn)量的提高(表5)。5油/套壓5/2mpa油/產(chǎn)氣測試紅臺2-17井2006年3月13日施工,入井壓裂液1001m3,壓后自噴返排壓裂液350m3后,油/套壓1.5/3MPa,出大量出天然氣,之后壓井、沖砂、抽汲誘噴,進分離器測試(3月21—31日):油嘴6.5mm,油/套壓3.8/4MPa、日產(chǎn)氣2.7萬方、日產(chǎn)液5.4方(壓裂液);12mm,油/套壓1.5/3.2MPa、日產(chǎn)氣4.1萬方、日產(chǎn)液6.3方;措施效果評價:壓前無產(chǎn)量,壓裂后估算無阻流量4.7萬方,壓裂取得一定的效果。6射孔井段壓裂改造(1)紅臺2-17水平井大型壓裂取得成功,為國內(nèi)水平井壓裂提供了寶貴的經(jīng)驗。(2)對于水平井壓裂,應(yīng)優(yōu)選射孔井段,射孔的數(shù)目以及相位,為后期壓裂工藝技