稀油低渗水平井压裂充填完井技术

　[收稿日期]2009-07-06

　[作者简介]石步乾(1966-),男,1988年大学毕业,教授级高级工程师,博士生,现主要从事石油工程技术的研究和技术管理

工作。

稀油低渗水平井压裂充填完井技术

石步乾　西南石油大学石油工程学院,四川成都610500

河南油田分公司第一采油厂,河南桐柏474780

刘延坡　(河南油田分公司第一采油厂,

河南桐柏474780)[摘要]充填防砂在稠油水平井的开采方面获得了成功应用,水平井压裂充填技术是在此基础上将充填防

砂技术从充填发展到压裂充填,增加了酸洗清除泥饼工艺,并移植到稀油水平井上进行应用。以河南油

田泌304区为例进行了研究,水平井压裂充填完井技术综合应用了精细滤砂管完井、酸洗、压裂充填等

工艺技术,所有工序通过一趟管就可以完成,施工非常方便,地层污染小。通过安平2井等4口井的实

施,产能比同层开采直井提高了3～10倍,且稳产效果好。

[关键词]低渗透油藏;水平井;酸洗;压裂;环空充填

[中图分类号]T E348[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2009)05-0123-03

泌304区储层属栗园砂体,主要含油层位为核一-核二段,油层埋藏深度780～1659m 。地质储量828.29×104t 。该层系孔隙度为4%～25%,渗透率(0.12～425)×10-3μm 2,储层物性属中孔低渗、低孔低渗油藏;储层岩石的碎屑搬运距离短,结构成熟度低,岩性粗,碎屑分选中等偏差;颗粒间以线接触-点接触为主;胶结类型为孔隙式;原油胶质沥青质含量19%～36%,50℃下原油粘度为25m Pa ·s ,属普通黑油;地温梯度为3.06℃/100m ,油层温度在38.8～65.4℃之间,压力梯度为0.929MPa /100m ,油层压力为7.2～15.2M Pa ,自然产能低,试油主力油层米采油指数为0.01～0.38t /(d ·M Pa ·m ),非主力油层米采油指数仅为0.001～0.06t /(d ·MPa ·m )。投产初期平均日产液5.4t ,平均日产油4.31t 。下面对稀油低渗水平井压裂充填完井技术进行研究。

1　低渗透水平井面临的难题及解决思路

水平井开采面临的3个方面的难题:一是储层物性差,自然产能低;二是埋深浅,岩性胶结疏松,常规压裂后裂缝易闭合,压裂有效期短;三是储层水敏伤害率平均55%,存在水敏伤害。针对泌304区块存在的问题,综合应用了精细滤砂管完井、酸洗、管外压裂充填等工艺技术,同时考虑了油层保护问题,形成了低渗透水平井压裂充填完井技术。

2　技术对策

低渗透水平井压裂充填完井技术主要包含3部分:精细滤砂管完井,减少固井射孔对地层伤害;酸洗清除钻井泥饼和岩屑污染,提高地层完善程度;压裂充填可形成高导流能力的宽短多裂缝,保证水平井压裂的效果和有效期。管柱工艺配套使各工序紧密衔接,施工简单,同时施工过程中加强了油层保护工作,减少水敏伤害。

2.1　完井及施工工艺管柱配套及优化

油层以上采用水泥固井,下部悬挂滤砂管完井。油层以上部分固井结束后钻开盲板,下入压裂充填·

123·石油天然气学报(江汉石油学院学报)　2009年10月　第31卷　第5期

Journal of Oil and Gas Technology (J .JPI )　Oct .2009　Vol .31　No .5

完井管柱(主要由管外封隔器、精细滤砂管、底部充填工具等组成),即可进行酸洗、压裂、充填施工。该工艺管柱采用底部充填,并配合增阻器、工具降阻设计,降低了携砂过程的阻力,提高了流体排量,克服了水平井填砂过程中易形成桥堵的问题。

酸洗过程中酸液通过油套环空地层填砂服务器进口油管反洗,洗出钻井泥饼和岩屑;填砂施工时关闭套管,由油管高压挤入前置液和携砂液,因为前置液少,排量低,支撑剂在裂缝端部脱砂,增加缝宽,控制缝高的延展,形成良好的导流通道,支撑剂的泵注优化设计为几个携砂液段塞,且每个段塞中间设置加砂断点,以利于形成多缝;在压裂充填后期,调整排量和砂比,在筛管周围实现支撑剂的充分充填[1,2]。

该完井管柱使清洗(酸洗)、地层改造(压裂)、防砂(环空充填)3个不同的工序通过一趟管柱完成,既减少了作业工序,又减少了各环节交替之间井况变化造成的风险。

2.2　酸洗技术

1)酸洗配方确定　为消除钻井泥饼和岩屑在井壁形成的污染,保证后续压裂充填效果,针对钻井泥浆和岩屑进行溶蚀率试验,确定酸液配方。优化的酸洗液对泥浆的溶蚀率为68.82%,对岩屑的溶蚀率为43.21%。

2)酸洗程序优化　酸洗过程既要考虑酸洗液对泥饼的溶蚀和水力冲刷作用,又要保障溶蚀颗粒及时带出井筒。酸洗过程采用变排量的方式,前期大排量替入酸液,以减少酸液对油管的腐蚀,酸洗到达水平段后,降低排量使其适当驻留,以增加酸液作用时间,后期用大排量油层保护液快速冲出。

2.3　压裂充填设计

为了通过压裂得到短而宽的裂缝,并尽可能形成多缝[3,4],主要开展了4个方面的优化设计:一是降低前置液比例(小于20%),使携砂液前缘能到达裂缝端部,实现端部脱砂;二是采用低排量泵注程序,泵注排量设计为2～2.5m 3/min ,既确保压裂过程中不发生砂体沉积,又可以减缓裂缝延伸速度,控制缝高,便于周边脱砂;三是采用准线性段塞式加砂程序,较好地控制缝长,同时以利于产生多缝,取得比阶梯型加砂程序更为理想的砂体支撑剖面,提高裂缝导流能力;四是通过降低排量,强制砂体在环空充填,实现压裂过程和环空充填无缝衔接,克服了常规压裂支撑剂易返吐的问题。通过4个方面的优化设计,可实现端部脱砂,形成不易闭合、导流能力高的宽短多裂缝。

2.4　油层保护技术

南部陡坡带泌304区块储层物性较差,储层水敏程度中偏强,通过室内试验选择具有防水敏和易返排的油层保护技术,对压裂液、酸液和其他入井流体都进行了评价,各入井流体对岩心渗透率恢复率达90%以上,消除水敏伤害。

3　现场施工及效果分析

该技术在现场应用了4口井,这里以安平2井为例,说明施工的主要程序和效果。

安平2井是泌304区投产的一口水平井,水平位移557.58m ,水平段长160.69m 。开采层位核二段

Ⅱ1砂层,该井孔隙度范围为10.6%～19.8%,渗透率范围为(0.21～183)×10-3μm 2,属中孔低渗油

藏。

现场作业时酸洗液用量40m 3

,变排量洗井,控制时间60min 。酸洗过程前25min ,排量500m l /min ,返出液为呈灰褐色的泥浆,无液量漏失,说明储层确实存在泥饼污染;25min 后,排量300m l /min ,返出液逐渐伴随油气显示;后15min 用油层保护液将酸洗液顶替出井筒。排量500ml /min ,返出液已出现黑色的油迹显示,水体清澈,返出液排量减小,显示地层已有部分漏失,说明泥饼的污染得到有效清除,储层得到有效疏通。

压裂充填施工时前置液用量51.74m 3,破裂压力24.3MPa ;压裂用砂55.14m 3,携砂液用量221.76m 3,平均砂比25.79%,按3段输入携砂液,排量控制在2.5m 3/min 以内;充填填砂2.87m 3。

安平2井压裂充填完井后,高峰期日产油达30t ,后日产油一直稳定在12t ,截止目前已正常稳产·124·　石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年10月