页岩气采气工程

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由以上资料可知,该储层主体属于低孔、低渗储层。


1,气田概况

根据其孔隙度和渗透率基本资料,绘制图件如下:
1,气田概况
1,气田概况

脆性矿物组成分析
五峰组—龙马溪组矿物以石英矿物为主,其次为粘土矿物。 储层储集层脆性矿物介于 33.9%~80.3%,平均为 56.5%。在纵 向上,五峰组—龙马溪组一段一亚段脆性矿物含量高, 多大 于 50%; 一段二亚段—三亚段下部脆性矿物含量降低, 主要 介于 40%~65%; 三亚段上部脆性矿物含量普遍较低。
4,增产措施

(4)井口破裂压力 根据对 YY5 井油管注入压裂的施工曲线可得井口破裂压力为 52.39MPa ~61.50MPa,平均为 57MPa。 图4.1滑溜水压裂液摩阻曲线图

4,增产措施

(5)支撑剂采气特殊问题治理的技术要求 YY5井小型测试压裂井底闭合压力为52MPa,为防止支撑 剂嵌入,提高裂缝闭合后的导流能力,支撑剂选用树脂覆膜砂。 树脂覆膜砂的破碎率相对石英砂低,嵌入程度也较低,其支撑 裂缝的导流能力较高。为形成更多的主裂缝和网缝,应适当控 制缝高,减少压裂裂缝的闭合。 支撑剂选用100目砂+40/70目树脂覆膜砂+30/50目树脂 覆膜砂的组合
2,完井方式

井下工具的选择 (1) 永久封隔器 型号: Y531-115型 耐温:120℃ 耐压差; 50MPa 材质:13Cr 油管伸缩器
工作最大温度:120℃
耐压差:50MPa 材质:13Cr
2,完井方式

油管堵塞器 工作最大温度:120℃ 耐压差:50MPa 材质:13Cr
上下隔 最大主 最小主 应力MPa 应力MPa 层应力 差MPa
杨氏模 量GPa
泊松比
体积模 量GPa
剪切模 量GPa
23~37
0.11~ 0.29
14~18
10~14
61.50
52.39
8
1,气田概况

表1.2-储层岩石脆性系数分析
YY2 YY3 YY4 YY5
井号
YY1
脆性系数
59.9%
57.5%
目地 层 龙马 溪组五峰 组 埋深 (米) 压力 系数 原始 地层 压力 (MP a) 35.238.7 地温 地层 梯度 温度 ℃/10 (℃) 0m 平均 厚度 (m 脆性 矿物 含量 (% 有机 碳含 量(%)
3259 ~ 4442
1.411.55
60
2.83
86
33.9~ 0.55~ 80.3 5.89

表 2.2- YY5 井井身结构
套管程序 φ508.0mm×50m 水泥返高 地面
套管程序 导管
地层层位 嘉陵江组
表套
技套 生产套管
长兴组
龙马溪组 龙马溪组
φ339.7mm×820m
φ244.5mm×1600m φ139.7mm×井底
地面
地面 地面
2,完井方式

井口装置设计 根据该区域原始地层压力35.2~38.7MPa ,以及如YY1生产井 口压力 8.8~29.6MPa和行业标准,选用 50MPa 压力等级的井 口装置,组合方式设计如下:套管头+油管四通+2FZ18-50EE 级 防喷器(全封+89 半封)+FZ28-50EE 级剪切闸板防喷器+井口 循环三通。
53.1%
52.7 %
55.3 %
据北美页岩气开发经验,合适的脆性矿物含量有利于 页岩气的压裂和开采。因此整体储集层适于压裂法来提高 天然气采收率。
1,气田概况

气藏特点 目前,该区块内钻探 5口井,气藏埋深约-2423至 -3212m。 YY1,YY2,YY3,YY4井进行了压裂试采,经过试气证实为工业 气流井。YY5 井仅完成了完井施工。以 YY1 井为例,地温梯度 为 2.83℃/100m,地层温度60℃,油气显示活跃、地层压力异 常,气层压力系数为1.41-1.55 ,压力梯度为0.28MPa/100m, 地层压力为28MPa。为常温超高压压系统,气藏类型为非常规 干气藏。
在该气藏所给条件之下,再借鉴北美页岩储层选择压裂液的 经验,YY5井选用SRFR-1滑溜水作为压裂液。SRFR-1滑溜水的 配方:0.1%~0.2%高效减阻剂SRFR-1+0.3%~0.4%复合防膨 剂SRCS-2+0.1%~0.2%高效助排剂SRFR-2。其性能要求:降阻 率50%~78%,对储层的伤害率小于10%;黏度2~30mPa· s 可调;能满足连续混配要求;可连续稳定自喷返排。
03,射孔工艺方案 04,采气方式
05,增产工艺
1,气田概况

储层特征 根据其沉积特征确定该区沉积相类型为碎屑岩陆棚相, 进一步细分为浅水陆棚和深水陆棚。结果表明研究区五 峰组—龙马溪组页岩层系主要由泥页岩、硅质泥页岩, 笔石泥页岩、炭质泥页岩和粉砂质泥页岩等岩相组成 。
页岩气层孔隙度分布在 1.17%~8.61%之间,平4.87%(特低 孔隙度)。稳态法测定水平渗透率主要介于 0.001~355mD。 其 中基质渗透率普遍低于 1mD,最小值为 0.0015mD,最大值为 5.71mD,平均值为 0.25mD,而层间缝发育的样品稳态法测定 渗透率显著增高,普遍高于 1mD,最高可达 355.2mD。


表3.3 不同气藏采气速度和稳产期年限标准控制
10~50
<10
5~6
3,采气方式

气井排液采气工艺技术 该页岩气藏为自生自储气藏,气体主要以吸附气、游离气为 主,由于该页岩孔隙度和渗透率较低,页岩气储层射孔后依靠自 身能量无法达到工业气流,必须压裂投产,随着页岩气开发的深 入,目前页岩气井主要以水平井完井、大规模分段压裂。页岩 气井主要以水平井分段压裂投产为主,由于压裂改造用液量大, 需要快速大量返排压裂液。根据对目前国内外比较成熟的排液 采气技术进行分析,得出橇装气举排液技术具有排量大、机动 性好及井场不需要电等系列优点,可满足页岩气快速排液需要, 适合大面积推广应用。综合考虑,选用橇装气举。
序号 1 2 3
油管尺寸, mm 76.0 62.0 51.0
满足配产时 井 口压力 (MPa) 23.5 23.0 22.8
满足配产时 压降损失 (MPa) 13.5 14 14.2
最大产量 ×10 4 m 3 /d 12.3616 13.4339 10.6591
4
41.0
20.2
16.8
6.6318
4,增产工艺

水力压裂基本参数的选取
设计参数 水平段长(m) 分段数 单段长度(m) 簇数/段 簇长(m) 簇间距(m) 孔数/簇 液量/段m3) 砂量/段(t) 施工总液量(m3) 施工总砂量(t) 排量(m3/min) 取值 1565(2600m-4165m) 16 100 4 1 25 16 1200 70 19200 1120 12
2,完井方式

以 YY1 井为例,表 2.3 可知,当油管直径 (内径) 从 41mm增到 62mm时,产量增幅较大,但内径为 41mm 的油管 生产产量较低,且压降损失较大,故不考虑;从 62mm 增到 76mm 时,产量增幅度较大。若该井配产为 6.0×10 4 m 3 /d, 以上几种油管尺寸都可满足生产要求,但内径 51mm 的油管 对应的井口压力为22.8Mpa,压力损失为 14.2Mpa,损失较大, 而 62mm 的油管压力损失为14Mpa,基本与 76mm 油管压力损 失接近,因此YY5优选最佳油管内径为 62mm,外径为 73mm。



方案选用的射孔工艺为:采用连续油管传输射孔技术,用 102射孔枪,102 射孔弹,做深穿透、高强度射孔,射孔密度
2,完井方式

ຫໍສະໝຸດ Baidu
射孔液的选择 本区储层岩芯敏感性和应力敏感性分析结果表明: 流速不 敏感; 水敏指数 0.66~0.75,中偏强—强水敏;临界盐度 2×10 4 PPM;酸敏指数 0.67~0.75,中—强酸敏;中偏强应力 敏。由于油基射孔液比较昂贵,一般很少使用。无固相聚合物 盐水射孔液仅宜于在裂缝性或渗透率较高的孔隙性油气层中使 用,一般不宜在低渗透油气层中使用。而暂堵性聚合物射孔液 更适用在缺水气田。由于阳离子聚合物粘土稳定剂射孔液除具 有无固相清洁盐水射孔液的全部优点外,还能很好的防止后续 生产作业过程的水敏损害,所以本区块优选阳离子聚合物粘土 稳定剂射孔液。
4,增产措施

压裂施工参数(1)压裂方式
压裂方式可采用分层压裂工艺--水力喷砂射孔+可钻桥塞分 段压裂方法。这种压裂方式具有封隔可靠,分段压裂级数不受 限制,裂缝步放位置精确的特点。

(2)加砂强度
采气特殊问题治理的技术要求 根据 YY5井压裂施工参数模拟,得出平均加砂比 9.5%。
(3)压裂液
3,采气方式

由基础资料可知,该页岩气田具有储层埋藏深、地层压力 高压异常、CO 2 含量少,H2S含量中等、测试产能高的特点, 气田开发应遵循少井、高产的原则,该气藏的地质储量类型为 特大型气田 ,故采用定产量工作制度,采气速度为 3%~5%。 表 3.3 不同气藏采气速度和稳产期年限标准控制
气藏储量/10 8 m 3 ≥50 采气速度/% 3~5 5 稳产期/a >10 5~8 5~8


射孔方案设计
通过对该气藏射孔方案、射孔施工难点和射孔后续工艺等 的综合分析,射孔方式优先选用连续油管输送射孔方式。连续 油管输送射孔方法即将事先配好的射孔,枪接在油管柱下部, 下入井下预定深度,用调整油管深度的办法使射孔弹对准油气 层的射孔层位,封隔器坐封和装好采油树后,打开清蜡闸门和 总闸门,用投捧或环形空间如压的办法起爆射孔。
2,完井方式

1)射孔管柱设计方案选用的射孔工艺为:采用连续油管传输 射孔技术,用 102射孔枪,102 射孔弹,做深穿透、高强度射 孔,射孔密度为 16 孔/米,螺旋布孔,相位角为 60°,孔深 332mm,孔径 11.35mm。 根据气井生产过程的载荷强度计算和 API 推荐标准,我们采 用钢级为C90/2600m/Φ73mm×5.5mm 加厚油+1565m×5.5mm 平式油管+起爆器+枪身(3.0~24.0m) 射孔参数敏感性分析 该气藏的水平井完井采用了 5½″气层套管。 根据该气藏的物 性参数和区块内试采井的部分测试数据,对射孔参数进行了优 化模拟,优选结果见图 2.11、图 2.12、图 2.13、图 2.14,选取 不同的孔深、孔径、孔密、相位角、压实程度,进行射孔参数 敏感性分析。
页岩气采气工程
本方案主要涵盖了气田概况、完井工程、 采气方式、增产工艺、特殊问题治理五个部 分。本方案以气藏地质资料、静态资料和实 验室资料和生产动态资料为基础,查阅有关 页岩气采气工程技术,针对该页岩气气藏低 渗透、低孔隙、和H2S,CO2气体腐蚀等特点, 进行了压裂方案设计与采气工艺设计。
目录/ Contents 01,气田概况 02,完井设计

压裂层位和压裂深度
根据基础数据知,YY5井井长-4165.32m,水平井段约-1612 米,钻遇目的层深度为-2523m。气层压力异常活跃,气藏类 型为非常规气藏。地温梯度为 2.84℃/100m。地层压力异常, 气层压力系数为 1.41~1.55。由于该区块没有自然产能或者产 能很低,投产必须考虑压裂增产措施,压裂的层段即为气层段, 主要是龙马溪组。
3,采气方式

氮气气举排液采气技术 表 3.5 橇装制氮设备主要技术参数
型号 NPU600/25 输出最大压 力 25 氮气量(m 3 /d) 600 氮气纯度 ≥95 最大排液深 度 2500
NPU900/25
NPU1200/35
25
25
900
1200
≥95
≥95
3000
≥4000
根据YYI井井深4165.32米,根据井深选择设备 NPU1200/35。
4,增产工艺

由基础资料可知,天然裂缝和层理越发育,页岩气储层可压 性越好,并能为压裂液高排量、快速注入提供条件,有利于形 成水平张开缝和垂向剪切缝。类比美国已开发页岩气藏的可压 性指数,用该方法计算得到YY5井可压性指数为0.72,而 barnett和Harretky区块的可压性指数分别为0.89和0.65.由此可 见,YY5井的页岩储层可压性较好。
2,完井设计

根据 YY1,YY2,YY3,YY4井的压裂情况可知,压裂后都 取得了较好的增产效果,但是水力压裂后易造成水淹。由于该 页岩气田为低渗、低孔气田,大部分开发井都需要压裂后再进 行投产,为了尽量减少压井,避免对储层造成多次伤害,采用 压裂—采气生产一体化管柱。管柱具体设计如下: C90/Φ73mm/壁厚 5.51mm 加厚管+ Φ73mm/壁厚 5.51mm平式 组合油管,气密封扣型 。
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