黃龍藏,張 浩,單 鋒,郭俊杰,汪 鑫
(中國石油塔里木油田分公司塔中勘探開發(fā)項目經(jīng)理部,新疆 庫爾勒841000)
塔里木塔中氣田碳酸鹽巖儲層區(qū)域分布廣、含油氣面積大,儲量豐富。儲層埋藏深度5 000~7 000m、溫度范圍130℃~170℃、含硫化氫 (1~40)×104PPm。儲層巖性以灰?guī)r為主,其次是白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖;儲集空間以縫、洞為主,基質(zhì)平均孔隙度小于2%、平均滲透率小于0.01×10-3μm2,非均質(zhì)性強;裂縫和溶蝕孔洞空間展布復(fù)雜,流體分布規(guī)律性差,屬縫洞型準(zhǔn)層狀非均質(zhì)的特殊油氣藏。受埋藏深度和儲層特征的影響,采用直井開發(fā)大部分井產(chǎn)能衰竭迅速、最終采出量低,因此采用改造水平井方式進(jìn)行開發(fā)。
塔中氣田碳酸鹽巖超深水平井完井方式有裸眼完井和篩管完井,以往水平井改造技術(shù)主要有:
1)裸眼完井的大型籠統(tǒng)酸壓。裸眼水平井籠統(tǒng)酸壓改造的有效性和針對性差,很難實現(xiàn)水平井段的均勻改造,不能解決產(chǎn)能衰竭迅速、最終采出量低。
2)篩管完井的投球選擇性酸壓。篩管完井的投球選擇性酸壓主要用于以下幾種情況:①水平井鉆進(jìn)縫洞儲集體后,如果發(fā)生嚴(yán)重漏失,并伴有活躍油氣顯示,井控安全風(fēng)險很大,難以進(jìn)行完井測井,無法取全分段酸壓所必需的測井資料;②井眼軌跡復(fù)雜、拐點多、狗腿度大,井眼不規(guī)則,無法下入分段改造管柱;③無法確定封隔器的座封位置。該工藝基本能夠解除水平井筒的近井污染,但由于篩管外串流,難以實現(xiàn)各段的深度酸壓改造。
3)裸眼完井的遇油膨脹封隔器+滑套的分段酸壓。裸眼完井的遇油膨脹封隔器+滑套分段酸壓技術(shù)實現(xiàn)了分段深度酸壓的目的,取得了較好的增產(chǎn)效果。但存在以下問題:①分段數(shù)有限,31/2″基管工具目前最多分6段,不能實現(xiàn)更長裸眼的改造要求。塔中大多數(shù)水平段設(shè)計長度800~1 200m,最長達(dá)1 561m,根據(jù)國外100m左右分一段的常規(guī)做法,普遍要分8-12段。為滿足多分段,雖然可以降低球的級差,但碳酸巖鹽儲層壓力低,返排時球很容易在下一球座形成反向單流閥,不利于生產(chǎn);若球不能返出井口,難以實現(xiàn)重復(fù)改造作業(yè);②費用昂貴,且訂貨周期長,遇油膨脹封隔器等候膨脹作業(yè)時間長(膨脹時間約7天 ),節(jié)奏慢、施工時效低、消防壓力大,難以滿足塔中地區(qū)快速高效的完井作業(yè)要求;③由于采用了投球的滑套設(shè)計,球座的存在導(dǎo)致管柱不能實現(xiàn)全通徑(國內(nèi)外有可鉆式球座,但塔中井深,使用連續(xù)油管鉆磨尚處于調(diào)研階段),難以滿足開發(fā)期間的測產(chǎn)液剖面要求。
因此,需要使用新型分段工藝實現(xiàn)塔中碳酸鹽巖超深水平井的多級分段改造。
全通徑分段改造工具主要包括:液壓式裸眼封隔器、壓控式篩管和投球式篩管。
液壓式封隔器(圖1),依靠芯管內(nèi)外壓差剪斷銷釘,外滑套下行擠壓膠筒,完成坐封。四段膠筒的硬度由下至上依次升高,可保證每段膠筒充分膨脹,依次坐封,提高裸眼封隔效果,同時止退機構(gòu)能有效防止外滑套回退,保證永久有效。主要特點有:有效封隔壓差70MPa;全通徑,最大通徑Φ86mm,可為后期作業(yè)提供有利條件;耐溫達(dá)到204℃;外滑套最大行程800mm,最大膨脹比1.19,坐封后的有效密封長度為1 200mm,可對裂縫地層有效封隔,適用于碳酸鹽巖的裸眼完井分段改造。
圖1 液壓式封隔器示意圖
壓控式篩管(圖2),使用前需在氮氣室內(nèi)注入一定壓力的氮氣,通過向芯管內(nèi)打壓,在內(nèi)外壓差作用下,使銷釘剪斷,滑套下行打開篩管,同時在氮氣膨脹的作用下,確保篩管流道完全打開,且永不回退。主要特點有:有獨立的能量腔,能確保篩管完全打開;全通徑,最大Φ86mm;液壓式打開,無須球座,不受管柱尺寸限制,可實現(xiàn)更多分段;采用小球暫堵技術(shù),方便下一級酸化壓裂作業(yè)且不影響篩管正常使用;小球可抗壓70MPa以上,密度可根據(jù)工作液密度調(diào)整。
圖2 壓控式篩管示意圖
投球式篩管(圖3),主要是通過投球、憋壓,使球座和內(nèi)滑套一起在篩管內(nèi)下行,從而打開管柱與環(huán)空的流通通道。限位環(huán)可保證在后期生產(chǎn)壓差下,內(nèi)滑套永不回退。投球式篩管的球座與不同尺寸的球相匹配,通過投放不同尺寸的球,打開相應(yīng)的篩管。
圖3 投球式篩管示意圖
全通徑分段改造工具管柱結(jié)構(gòu)(圖4)為:第一級采用投球篩管,其它級為壓控式篩管。壓控式篩管打開壓差由銷釘剪切值決定,部分井在分級較多的情況下,通過優(yōu)化設(shè)置,一個打開壓力級控制兩級或三級壓控式篩管。
圖4 全通徑管柱結(jié)構(gòu)示意圖
中古X-H2井是塔中隆起北斜坡塔中Ⅰ號坡折帶上的一口開發(fā)井,完鉆層位為下奧陶統(tǒng)鷹山組鷹一下亞段,完鉆井深7 810.0/6 305.49m,水平段長1 357.1m,裸眼段長1 701m。該井在奧陶系鷹山組共發(fā)現(xiàn)氣測異常顯示357.0m/20層,最高氣測全烴:0.09↑62.35%,C1:0.0115↑38.9834%;測井解釋在鷹山組發(fā)育3套儲層,共解釋II類油氣層90.5m/7層,孔隙度2.3%~4.0%;II類差油氣層65.0m/5層。
該井為國內(nèi)陸上最深水平井,斜深達(dá)7 810m,井底測井溫度為159℃,井深、高溫、高壓以及改造段長的儲層條件給后期的完井試油及儲層改造工作帶來了巨大挑戰(zhàn),同時,中古X-H2井的勘探成功對建立該井區(qū)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)井組、增加塔中I號氣田Ⅱ區(qū)產(chǎn)能和產(chǎn)量具有積極意義。從地震剖面來看,中古X-H2井水平段揭穿3個串珠狀儲集體(圖5)。若采用籠統(tǒng)改造工藝,該井大部分儲層無法得到改造,泄油面積大大減少;若采用進(jìn)口工具“遇油膨脹封隔器+滑套”的改造工藝,最多只能分6段改造,而該井改造井段達(dá)1 701m,無法充分挖掘水平井潛能。經(jīng)反復(fù)論證,采用7-7/8"SQS套管懸掛器+裸眼封隔器全通徑分段改造工藝,以低傷害、低摩阻和造長縫為基本原則,采用膠凝酸+地面交聯(lián)酸體系多級分段酸壓以形成高導(dǎo)流油氣通道,充分挖掘水平井產(chǎn)能。
圖5 中古 ×-H2井地震剖面圖
為了降低液體管柱摩阻,首次使用4″BG110/NU(δ8.38mm)油管,對該井奧陶系裸眼段分10段(1個投球滑套+9個壓控滑套組合方式)進(jìn)行酸壓改造,壓控式篩管分6級壓力打開,分別為44.55,48.6,52.65,56.7,60.75和64.8MPa。該井的各段酸壓采用壓裂液+膠凝酸+交聯(lián)酸多級注入方式,施工最高泵壓達(dá)94.7MPa,最大排量8.2m3/min,共注入地層液體4 171m3。在施工過程中,出現(xiàn)三次壓控式篩管明顯開啟響應(yīng)。
改造后,6mm油嘴放噴求產(chǎn),油壓31.29MPa,折日產(chǎn)油42.12方,折日產(chǎn)氣78 044方。該井從2013年10月5日開始試采,截止2013年12月17日,油壓18.2MPa,日產(chǎn)油23.4t,日產(chǎn)氣3.8萬方,累計產(chǎn)油量2 438t,累計產(chǎn)氣345萬方,折油當(dāng)量4 638.72t,并且含水得到很好抑制。
從2012年中旬至2013年,塔中地區(qū)共實施了全通徑分段改造工藝儲層改造28井,共分189段、平均6.7段/井;平均改造規(guī)模2 990.7方/井、443方/段;分段酸壓后求產(chǎn)期間平均日產(chǎn)油41.15方/井、日產(chǎn)氣6.2萬方/井、油氣產(chǎn)量當(dāng)量90.6方。
截至目前,國產(chǎn)全通徑分段改造工藝在塔里木盆地碳酸鹽巖水平井改造中屢創(chuàng)紀(jì)錄,該套工具完成陸上水平井最深井改造施工,斜深最深7 810m;垂深最深井達(dá)6 405.73m;完成改造段最長1 776.13m(水平段長1 561m);完成水平井單井最多分段數(shù)11段;完成水平井單井最大液量規(guī)模5 997方,儲層改造整體效果較好。
1)塔中氣田碳酸鹽巖超深水平井分段酸壓效果優(yōu)于投球選擇性酸壓和籠統(tǒng)酸壓,分段酸壓提高了單井日產(chǎn)量和累積產(chǎn)量。
2)全通徑分段改造工具不但可以實現(xiàn)管柱的全通徑,減少滑套球座的截流摩阻,而且工具實現(xiàn)了國產(chǎn)化,分段成本降大幅降低。
3)全通徑分段改造工具仍需改進(jìn)和完善,如壓控式篩管銷釘剪切精度、投球控制打開特定的壓控篩管等。
[1]陳海龍,李曉平,李其正.水平井段最優(yōu)長度的確定方法研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報,2003:25(01):47-48.
[2]陳作,王振鐸,等.水平井分段壓裂工藝技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].天然氣工業(yè),2007:78-80.