转向酸深度酸压技术在大牛地气田的应用

2022-09-11

引言

大牛地气田地处鄂尔多斯盆地北部, 构造上位于伊陕斜坡东北部, 面积约2000km;构造圈闭的成因与古岩溶作用、沉积岩相及成岩后生作用有关。

大牛地气田下古生界碳酸盐岩储层埋深3000-3600m, 中部深度3300m左右, 地层温度90~120°C, 地层压力系数一般为0.83~0.96MPa/100m。奥陶系风化壳孔隙度分布范围为0.58~14%, 平均值4.3%;渗透率分布范围为0.0105~5.89×10-3μm, 平均值0.46×10-3μm, 表明大牛地气田下古生界奥陶系风化壳碳酸盐岩储气层为典型的低压、低孔、低渗致密储层。

华北分公司针对不同储层先后进行一系列酸压试验, 截至目前大牛地气田下古生界共酸压改造直井101层次, 水平井12口, 其中获得工业气流44层次。

总体来看, 直井改造后产能较低, 水平井虽有所突破, 但整体酸压施工效果不理想。为获得对大牛地气田碳酸盐岩储层改造在工艺方面的突破, 华北分公司进行了水平井多级管外封隔器分段转向酸压裂工艺技术对奥陶系马家沟组进行储层改造尝试。

一、转向酸压裂工艺技术

转向机理:清洁自转向剂由多种表面活性剂复合而成, 它在地层中随着酸液的消耗, p H值上升, 当p H值上升至大约2~3时, 液体由线性流体变成了粘弹性冻胶状, 增加了酸液在地层的微裂缝及孔道中的流动阻力, 从而阻碍酸液在此孔道中继续流动而使酸液被迫转向其他流动阻力相对较小的孔道, 继而起到降低滤失和转向的目的。

二、酸压管柱

完井酸压管柱采用酸压、生产联作管柱+裸眼封隔器+压裂滑套一体化结构, 实现一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸压、排液、投产一体化作业, 适应于水平井分段压裂改造。其主要特点:1) 封隔器之间采用41/2″套管代替生产油管, 大通径套管既起到减小施工阻力稳定井壁作用, 同时又是储层改造及生产通道, 因此适用于有可能发生井眼垮塌的储层;2) 采用尾管悬挂器或完井封隔器悬挂下部完井管柱;3) 以悬挂器、裸眼封隔器作为封隔储层的生产封隔器;4) 以压裂滑套、浮阀等作为流量控制装置, 起到井下节流器的作用, 可有效减少生产过程中水合物的形成, 降低气井过早水淹的风险。

三、现场应用及效果

基于转向酸室内研究结果及大牛地已经运用成熟的水平井管外封隔器分段压裂技术, 华北分公司大12井区××井奥陶系马五5层进行了水平井管外封隔器分段转向酸压裂试验。

1. 技术要求

(1) 由于储层压力系数较低, 现场施工采用全程泵注液氮的工艺, 同时尽量缩短压后关井时间, 以充分利用酸岩反应形成CO2的自身能量增加压后储层的返排能力, 减少残酸对储层的再次伤害;

(2) 水平井裸眼管外封隔器分段完井管柱, 投球滑套所产生的节流摩阻较大, 为降低地面施工压力, 保证施工安全, 要求钻井井眼的水平段方位与大牛地气田马五储层的最大水平主应力方向北偏东64o~75o近似垂直, 以减少近井地带复杂裂缝的形成, 保证横切井筒的人工裂缝更好的沟通天然裂缝。

2.××井施工规模优化

对于不同的储层特性, 华北分公司做了有针对性的尝试。依据地质设计要求, 以及储层显示情况, ××井1000米水平段共分9段, 段间裸眼段长度在80-150米之间。对于物性显示差的第1、2、4、5、9段储层, 采用深度酸压改造, 突破井筒区域的致密带, 尽量沟通井筒周围裂缝系统, 以获得好的改造效果。根据转向酸排量4.0m3/min的摩阻模拟计算结果, 采用转向酸A180m3。

对于储层条件较好的重点改造层段第3、6、7、8, 段, 在深度酸压的同时, 尽量沟通天然裂缝系统, 采用不同类型酸液交替注入的方式并采用大排量施工。根据注酸排量5.0m3/min的摩阻模拟计算结果, 采用转向酸A100m3+转向酸B180m3。模拟计算见表1。

根据该井不同封隔层段的地质情况, 兼顾每段的产能和裂缝扩展情况, 对于不同层段进行规模的优化, 详细规模见表2。

3.××井施工效果分析

该井压裂共注入酸量2236.4m3, 其中转向酸A1302.0m3, 转向酸B934.4m3, 累计注入液氮110m3。施工曲线如图1所示。

从施工曲线来看, 注转向酸期间油压平稳上升后减小, 说明转向酸起到对裂缝发育储层段的降低滤失和实现暂堵转向的作用, 使得后面泵注的鲜酸能够更好地对致密储层进行刻蚀, 达到均匀改造的目的。压裂后进行返排试气, 累计排液1288.6m3, 返排率56.6%, 说明施工全程泵注液氮有效的提高的储层的返排能力。试气无阻流量为5.92×104m3/d, 说明水平井管外封隔器分段转向酸压裂工艺技术在大牛地气田的首次使用取得了较好的效果。

四、结论

1. 转向酸与岩层反应剩下的残酸和鲜酸形成粘度差, 具有很好的降滤及分流转向性能。

2.酸压管柱采用酸压、生产联作管柱+裸眼封隔器+压裂滑套一体化结构, 实现一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸压、排液、投产一体化作业, 适应于水平井分段压裂改造。

3.对于大牛地奥陶系马五段整体物性较差, 微裂缝发育的储层, 根据酸压层段储层差异, 有针对性选择转向酸酸压工艺及酸液体系, 在钻录储层无显示段, 采用深度酸压改造思路, 在钻录储层显示较好段, 采用储层深度改造的同时, 兼顾均匀改造的思路, 可以取得较好的改造效果。

摘要：自下古奥淘系钻获工业气流后, 华北分公司针对大牛地气田下古储层特点先后进行了普通酸酸压、稠化酸酸压、变粘酸酸压、多级注入酸压+闭合酸化、多级注入酸压+加砂+闭合酸化, 不动管柱分压合采工艺及交联酸加砂的可行性研究, 但效果不一。为了获得对大牛地气田碳酸盐岩储层改造在工艺方面的突破, 华北分公司利用水平井多级管外封隔器分段转向酸压裂工艺技术对奥陶系马家沟组储层改造的尝试, 并获得了无阻流量5.92×104m3/d的高产气流。

关键词：大牛地气田,水平井酸压,转向酸,奥陶系,碳酸盐储层