大斜度井免钻塞分段压裂完井技术的现场应用分析

大斜度井压裂经过十多年的发展, 国外现场已经应用的大斜度分段压裂工艺主要有水力喷射压裂技术和PSI技术等[1,2];国内主要是环空分段压裂、桥塞分段压裂、限流压裂等[3,4]。这些技术都有一定的局限性, 笔者在这一背景下提出了免钻塞分段压裂技术, 该技术具有井下工具少、施工工序简单、可溶球免钻塞、作业效率高等优点, 为大斜度井加砂压裂提供了一种简单可靠的新途径。结合某油田某断块储层区块气藏形状和大小, 构造特征、储层分布特征和单井控制量等因素, 开展了大斜度井免钻塞分段压裂完井技术应用研究。

1 油井基本概况

油井于2014.9.15完钻, 是一口开发井, 完钻井深4698.43m, 垂深3762m, 水平位移1621.23m, 生产层位沙三段。最大井斜84.89°, 造斜点2025.08m, 造斜段2025.08m~4408.37m, 采用套管固井滑套分段压裂完井方式, 分段压裂油层4412m~4658m。该井采用5 1/2寸套管固井, 固井质量良好。该井储层油层跨度246m, 孔隙度13.1%, 渗透率20×10-3μm2, 原油物性差, 凝固点高油层封闭, 地下油层不连通, 压力系数低[5]。该井的生产层位属于低孔低渗, 泥质含量较高的储层, 储层跨度大, 需要进行压裂提高储层动用程度, 同时井深、水垂比大、井斜较大, 这些都加大了管柱下入以及压裂施工难度。

2 压裂完井工艺简介

根据油井所处地层特点和考虑以后的长期开采, 本井采用先期固井后期压裂的完井工艺, 在套管下方依次连结TAPlite阀、爆破阀、碰压浮箍、固井浮箍和浮鞋, 固井后水泥凝固好后依次开启三个TAPlite阀和爆破阀, 进行分段压裂。

(1) 压裂层位设置根据测井综合评价成果, 在测井显示最好的四个层段放置爆破阀和TAPlite阀, 各阀在井中处于对应油层的中部, 这样压裂后的裂缝会尽可能地作用更大的油层面。最终, 选取4658m、4500m、4455m、4412m处为压裂点, 进行压裂作业, 对油层造缝。

(2) 压裂液选择选择优质压裂液, 该压裂液在140℃条件下剪切90min, 压裂液粘度达到100MPa·s, 完全满足压裂施工对压裂液粘度的要求。

3 工具和套管管串结构

Φ139.7mm浮鞋+Φ139.7mm×P110×9.17mm套管 (1根) +Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm×P110×9.17mm套管 (1根) +Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm×P110×

9.17mm套管串+破裂盘阀 (4658m) +Φ139.7mm×P110×9.17mm套管串+TAPLite1 (4500m) +Φ139.7mm×P110×9.17mm套管串+TAP Lite2 (4455m) +Φ139.7mm×P110×9.17mm套管串TAP Lite3 (4412m) +Φ139.7mm×P110×9.17mm套管串 (至井口) 。

4 技术关键点和难点

(1) 本井压裂目的层埋藏深, 最大井斜84.89°, 施工中易形成裂缝弯曲, 加砂困难, 为了提高施工成功率, 在每一级主压裂泵注前都注入了支撑剂段塞, 一方面打磨射孔孔眼, 另一方面堵塞弯曲裂缝, 从而促使主裂缝的形成, 降低砂堵的风险。

(2) 根据本井储层特点, 采用大排量、阶梯线性加砂和粒径组合技术, 增大近井地带的导流能力, 形成较好的渗流通道。

(3) 本井固井质量差, 压裂目的层固井质量未知, 施工时有可能引起管外窜槽,

5 施工过程

(1) 下入压裂完井管柱

(1) 下入浮鞋和上面的套管。 (2) 提起带有浮箍的单根, 在浮箍上方和下方的套管上施加扭力, 避免套管钳夹在浮箍上。 (3) 提起破裂盘阀并连接到管柱上。套管钳切勿夹在阀体外径。通过在阀体上方和下方的套管上施加扭力进行连接, 推荐扭距值:5-1/2"LTC扣、钢级P110、壁厚9.17mm套管:3, 210-5, 250 ft.lb (4352-7118N.m) , 推荐扭矩值为:4, 280 ft.lb (5802.6N.m) 。 (4) 下入清单提起所需数量的套管和短节并正确连接, 套管及其附件各连接部必须使用锁固脂锁固。 (5) 多次重复步骤 (3) ~ (4) , 按完井管柱依次下入TAPlite阀。 (6) 按计划下入套管确保阀处于正确位置, 检查套管长度和套管下入顺序。

(2) 固井施工

管柱到位后, 需先进行水泥头检查, 确保水泥头内无异物及胶塞与之能正常匹配。连接水泥头、管线、及泵车。开始循环, 调整好泥浆性能达到设计要求后即可进行固井施工。施工前地面管线必须按固井要求进行试压。

注水泥过程中, 全程坐岗记录固井数据。投胶塞时需有人观察开泵压力, 如有异常升高立即停泵检查。

(1) 顶替过程中用计量罐、流量计进行双计量、校正, 固井过程进行全程压力监测。 (2) 泵车设置限压保护, 限压值17MPa。 (3) 碰压时, 先用7m3清水压胶塞, 再用泥浆顶替, 在距最顶部球座阀200m时, 以低于500L/min的排量进行顶替, 观察胶塞通过TAPlite阀时的压力变化, 直至碰压。 (4) 胶塞到位, 在碰压之前的压力基础上压力增加不超过5MPa;若顶替量达到设计值, 没有碰压显示, 过替量不超过2m3。

(3) 打开压差滑套

首先打开爆破阀, 该阀为纯压力式, 井口换装压裂树后, 井筒缓慢加压到套管试压值20MPa, 稳压30分钟, 压降小0.7MPa试压合格后, 加压至破裂盘阀开启压90.2~94.4MPa, 压力突降, 破裂盘阀开启, 开始第一级压裂施工。

第一级压裂施工结束, 井口向井筒投入3.75″球, 以1m3/min的排量泵注顶替液推球入座, 压力升高后突降, 第二级TAP Lite阀#1开启, 开始第二级压裂施工。

第二级压裂施工结束, 井口向井筒投入4″球, 以1m3/min的排量泵注顶替液推球入座, 压力升高后突降, 第三级TAP Lite阀#2开启, 开始第三级压裂施工。

第三级压裂施工结束, 井口向井筒投入4.25″球, 以1m3/min的排量泵注顶替液推球入座, 压力升高后突降, 第四级TAP Lite阀#3开启, 开始第四级压裂施工。

(4) 压裂过程

用5台2000型压裂车、一台混砂车和一台仪表车组成的压裂车组对房26-38L井实施压裂。整个压裂过程共分四段:分别是4412m、4455m、4500m、4658m处, 每段压裂加砂分别是30.5m3、35.2m3、30.2m3、34.9m3;每段用液量356m3、401.5m3、366m3、402.9m3。压裂过程中施工排量在5~6m3/min, 施工过程顺利。

6 生产情况

该井投产第一个月为自喷, 初期自喷液量为39吨/天, 产油量为17t/天。从初期日产量可以看出, 整个压裂施工能有效的改造储层, 提高储层可动用储量, 但是随着地层能量的降低, 产油量下降为15t/天以上, 但含水率一直比较低。

7 结语

(1) 该工艺为免钻塞分段压裂完井工艺完成大斜度井, 球体一周内自动溶解, 节约了压裂后期钻除球座作业的时间和人力物力成本。 (2) 应继续研究完善分段压裂工具, 保证爆破阀和TAPlite阀在工作的过程中能够正常开启及其可靠性。 (3) 该工艺在使用过程中和使用后增油效果良好, 可以考虑推广使用。

摘要：陆地某油田所处断块结构复杂, 低渗透难动用储量和非常规油气藏储量丰富, 经过50多年的开发, 已进入开发后期, 出油量下降, 含水量大幅上升, 开采难度增大。对于该油田大斜度井进行分段压裂完井是开采低渗透油气藏的最佳方法, 对提高单井产量有重要作用。大港油田主要应用的是以套管固井配合滑套分段压裂为主体的分段压裂完井工艺。该工艺具有固完井分段压裂一体化管柱、全通径、压裂作业连续和免钻塞等优点, 能够缩短作业周期, 提高经济效益。该工艺在某井中成功应用, 取得了较好的效果。

关键词：大斜度井,可溶球,免钻塞,分段压裂,完井

参考文献

[1] KAMp HUIS H, ARETZ R, NITTERS G, et al.Multiple fracture stimulations in horizontal open hole wells-the example of well boetersen Z9, Germany[R].SPE 50 609, 1998.

[2] OTTMAR HOCH, MARTY STROMQUIST, GORDON LOVE, et al.Multiple precision hydraulic fractures of low-permeability horizontal open hole sandstone wells[R].SPE 84 163, 2003.

[3] 谢建华, 赵恩远, 李平, 等.大庆油田水平井多段压裂技术[J].石油钻采工艺, 1998, 20 (4) :72-75.

[4] 张怀文, 张继春, 胡新玉.水平井压裂工艺技术综述[J].新疆石油科技, 2005, 4 (15) :30-33.

[5] 袁照永.分段压裂完井技术在塘29区块大斜度井中的应用[J].内蒙古石油化工, 2013, 24:120-122.