孫建鵬，于海濤，秦宇

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；2.青海油田采氣三廠，青海冷湖810008）

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重復(fù)壓裂沙特地區(qū)枯竭碳酸鹽巖儲(chǔ)層技術(shù)研究

孫建鵬1，于海濤2，秦宇1

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；2.青海油田采氣三廠，青海冷湖810008）

沙特阿拉伯某些碳酸鹽巖儲(chǔ)層通過(guò)高基質(zhì)酸化率增產(chǎn)措施已不能有效地恢復(fù)和提高產(chǎn)量。酸壓重復(fù)處理需要繞過(guò)損害區(qū)并且實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大有效的新的蝕刻裂縫長(zhǎng)度，所以完井不合格井是壓裂首選。本文主要是集中對(duì)重復(fù)壓裂枯竭的碳酸鹽巖油藏研究，以及對(duì)候選井的選擇和處理方案的設(shè)計(jì)、執(zhí)行和評(píng)估。本文討論在過(guò)去已經(jīng)被酸化壓裂處理過(guò)的，并且生產(chǎn)超過(guò)20年產(chǎn)量顯著下降的井。在除銹操作之前，井被隔離，通過(guò)向儲(chǔ)層注入大量的碳酸鈣芯片，當(dāng)4.5英寸油管和7英寸襯管完成除銹時(shí)，近井筒附加破壞被無(wú)意從7英寸襯管的沉淀和破碎結(jié)垢引入到地層。隨后，酸壓處理將有效地增加巖石體積，減少井筒附近通過(guò)誘導(dǎo)形成的破壞。二次回流液的增產(chǎn)分析表明，使用重復(fù)壓裂技術(shù)處理后，為枯竭油氣藏提高了生產(chǎn)能力。

碳酸鹽巖儲(chǔ)層；枯竭油氣藏；重復(fù)壓裂

候選井（A井和B井）是在一個(gè)成熟的碳酸鹽巖儲(chǔ)層中形成的天然氣井［1，2］。在這個(gè)井中含有大量的鐵硫化物。需要強(qiáng)化監(jiān)測(cè)計(jì)劃和定期審查，井的定期診斷規(guī)模問(wèn)題應(yīng)在第一次的生產(chǎn)之前。

A井是一口老井，并完成了垂直井段下套管射孔。該井已生產(chǎn)超過(guò)二十年，在此期間，它是用酸壓裂方法來(lái)提高生產(chǎn)能力。該井有嚴(yán)重的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題，它工作一段時(shí)間后需要清洗和更換套管。B井也完成了同一儲(chǔ)層的垂直井段下套管射孔。雖然與A井相比，這是一個(gè)相對(duì)較新的完井技術(shù)，但它同樣面臨著與儲(chǔ)層的酸性質(zhì)相關(guān)的問(wèn)題。在由于垢的出現(xiàn)導(dǎo)致產(chǎn)量下降之前，油井一直采用酸化壓裂技術(shù)。

近日，這兩口井在4.5英寸油管和7英寸襯管處檢測(cè)出嚴(yán)重的比例失調(diào)，需要除垢操作。A井是通過(guò)機(jī)械性的油管縮小比例除垢，而B(niǎo)井是移除上部完井后，通過(guò)有較大軋機(jī)的修井機(jī)機(jī)械性的縮小比例去除氧化物。維護(hù)完整的循環(huán)，舉升硫化鐵固體粒子，固體表面管理，持續(xù)擴(kuò)口等是在除垢操作過(guò)程中面臨的主要挑戰(zhàn)。其中的一些挑戰(zhàn)通過(guò)泵向單獨(dú)的儲(chǔ)層注入碳酸鈣芯片被解決。由于現(xiàn)有水力誘導(dǎo)裂縫的出現(xiàn)，大量的碳酸鈣碎屑（高達(dá)60 000 psi）需要獲得一個(gè)可以接受的儲(chǔ)層隔離器。所述CaCO3碎屑的入侵深，以至于通過(guò)基質(zhì)酸化處理很難移除。壓回法是另一種基質(zhì)酸化液部署技術(shù)。當(dāng)分流器不能使用時(shí)，這種技術(shù)往往導(dǎo)致碳酸鹽巖非均勻處理［3-5］。在無(wú)邊操作時(shí)，井筒在3.5英寸尤其是7英寸時(shí)套管銑磨噴射工具通常不能百分百去除氧化物。更大一點(diǎn)的套管銑磨機(jī)在4.5英寸最小限制為3.668的油管里是不可能運(yùn)行的。由于這一點(diǎn)，殘余的垢在基質(zhì)酸化處理時(shí)被推入貯存器，產(chǎn)生額外的表層并且使增產(chǎn)措施效率低。必要時(shí)，用15%的鹽酸洗襯管，并使用噴射工具和硝化流體在酸注入處理所有殘余垢之前穿過(guò)襯管進(jìn)行附加連續(xù)油管（CT）的跳閘。同樣重要的是進(jìn)行酸化壓裂處理溶解并繞過(guò)被深入破壞的儲(chǔ)層，同時(shí)注入酸恢復(fù)儲(chǔ)集巖和提高產(chǎn)量。

1　設(shè)計(jì)和執(zhí)行

1.1A井過(guò)程

A井是20世紀(jì)80年代酸化井且也是能產(chǎn)生很多天然氣的氣井，直到最近，由于規(guī)模下降導(dǎo)致產(chǎn)量下降。這個(gè)井由于產(chǎn)量的急劇下降被確認(rèn)為井在2012年結(jié)垢。該結(jié)垢通過(guò)在井中標(biāo)記較淺深度的切割器進(jìn)一步證實(shí)。在井中進(jìn)行除去結(jié)垢操作之后，壓力降落試井測(cè)試后跟隨注水測(cè)試來(lái)分析干預(yù)損害的程度。注水測(cè)試注入了200桶（每桶）處理過(guò)的水填滿井筒，隨后注入30桶處理過(guò)的水完成壓力降落測(cè)試分析。在壓力降落測(cè)試時(shí)，當(dāng)檢測(cè)的壓力降到最小時(shí)，注入60桶來(lái)完成步速測(cè)試。最大泵送率是15 BPM。

圖1　步速測(cè)試和壓力降落測(cè)試

圖2　連續(xù)油管操作后二次注入測(cè)試

注入實(shí)驗(yàn)測(cè)試壓力的一條特性趨勢(shì)線（見(jiàn)圖1）。最大泵速是15 r/min，但是任意泵速對(duì)應(yīng)的測(cè)壓并不穩(wěn)定。步速測(cè)試曲線用來(lái)評(píng)估裂縫延伸速率和壓力，用來(lái)比較壓力降落和步速測(cè)試之間的壓力下降。

第二次注射的壓力下降大幅低于第一次，這表明在地層中失去傳導(dǎo)能力。設(shè)計(jì)酸化增產(chǎn)措施來(lái)去除破壞和恢復(fù)井A的生成力。

A井基質(zhì)酸化作業(yè)通過(guò)使用乳化酸與可降解聚合物自由分流完成。分流器用于改善井眼周圍酸分布，使用在注入處理以獲得足夠的帶狀覆蓋。這四個(gè)一般類型是顆粒（4 mm～60 mm），架橋劑（60 mm），黏性溶液（凝膠）和泡沫（諾米和諾爾特2000）。聚合物自由降解固體的分流器可以防止這類地層損害，提高基質(zhì)酸化。井A平均開(kāi)采率是20。注入酸的量足夠覆蓋430鉆孔間距，泵入氮?dú)馓岣弋a(chǎn)量回流。

基質(zhì)增產(chǎn)回流性能表明預(yù)除垢生產(chǎn)沒(méi)有恢復(fù)且降低了5倍。產(chǎn)量損失隨著產(chǎn)量恢復(fù)策略被進(jìn)一步研究。A井在2.5英寸和3.25英寸之間偏離，刮刀被放在襯管內(nèi)穿孔上400英尺的地方，表明在酸化增產(chǎn)之前實(shí)施連續(xù)油管的干預(yù)操作不能有效的去除7英寸襯管的垢。

在刮刀標(biāo)簽也印證了低注入和注入測(cè)試期間壓力異常行為。在注入測(cè)試中，殘余垢被推進(jìn)地層，從而誘導(dǎo)對(duì)儲(chǔ)層的無(wú)意破壞，由于這些發(fā)現(xiàn)，A井使用磨砂和噴射裝置進(jìn)行再穿孔。為了增加繞過(guò)破壞的可能性，另外一組穿孔在油層下部。穿孔間隔的總長(zhǎng)度是80英尺，磨損噴射階段大約5英尺間距?？紤]到碳酸鈣碎屑和硫化鐵含量對(duì)儲(chǔ)層損壞需要被溶解或繞過(guò)，A井是一個(gè)很好的酸化壓裂候選井。由于井的壽命，在非常高的破裂壓力下，完井可能不適當(dāng)。完成一個(gè)注入測(cè)試（見(jiàn)圖2）確保井筒和儲(chǔ)層的連通性。在表面壓力為9 000 psi時(shí)，獲得的最大泵速是45 r/min。

圖3　二次酸化增產(chǎn)措施

新的酸化增產(chǎn)措施是通過(guò)使用乳化酸與可降解聚合物自由分流完成。泵的平均速率是40 r/min（見(jiàn)圖3）。注入的酸量足夠覆蓋680鉆孔間距。泵入氮?dú)馓岣弋a(chǎn)量回流。閉合壓力測(cè)定為10 650 psi。酸化增產(chǎn)是保持井底測(cè)試壓力高于閉合壓力來(lái)提高酸滲透，溶解和繞過(guò)被破壞處并且迫使酸與新的巖石反應(yīng)形成更長(zhǎng)的裂縫。

1.2B井過(guò)程

B井是在2002年鉆的。該井是把油管狀縮小7英寸和修復(fù)油套管環(huán)空漏洞。在做類似于A井的修井和除垢操作后被損壞。由于使用了無(wú)管的大型機(jī)器使得B井更有效率。主管足以承受16 000 psi的井底壓力。因此，有著常規(guī)設(shè)計(jì)包括交聯(lián)凝膠和酸交替階段的酸重復(fù)壓裂處理被實(shí)施。

酸化重復(fù)壓裂措施前，注入測(cè)試是注入250桶處理過(guò)的水來(lái)填補(bǔ)這個(gè)裂縫，隨后立即注入60桶處理過(guò)的水來(lái)完成壓力降落實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在監(jiān)測(cè)壓力降落曲線壓力下降后，最大注入速率為25時(shí)完成步速測(cè)試。

壓力降落試井分析顯示閉合壓力和儲(chǔ)層壓力分別是9 200 psi和9 200 psi，儲(chǔ)層傳導(dǎo)率是840mD·ft·cP-1來(lái)源于壓力降落試井分析。酸化壓裂措施（見(jiàn)圖4）是通過(guò)使用交聯(lián)凝膠、乳化酸與可降解聚合物自由分流完成。平均泵速是50 r/min。注入的酸量足夠覆蓋940鉆孔間距。這種凝膠酸和分流酸比率分別為65%和20%。

圖4　在B井實(shí)施酸化重復(fù)壓裂措施

2　增產(chǎn)措施后評(píng)價(jià)

A井：通過(guò)便攜式測(cè)試分離器完成蠕變測(cè)試。對(duì)兩周井下壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。井底壓力、壓力導(dǎo)數(shù)的雙對(duì)數(shù)曲線得總表皮系數(shù)是-4.64。表明對(duì)A井實(shí)施的重復(fù)壓裂增產(chǎn)措施是有效的。在增產(chǎn)措施實(shí)施之前沒(méi)有產(chǎn)量（由于在除垢操作時(shí)表皮誘導(dǎo)），但是增產(chǎn)措施之后可采儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)與表皮因子匹配并且顯示產(chǎn)量顯著增長(zhǎng)（見(jiàn)圖5）。

圖5　井節(jié)點(diǎn)分析法

B井：B井實(shí)施增產(chǎn)措施前后節(jié)點(diǎn)分析法，表明重復(fù)壓裂成功并且生產(chǎn)速率增大。在實(shí)施增產(chǎn)之前，生產(chǎn)速率與表皮系數(shù)4匹配。實(shí)施增產(chǎn)措施之后，通過(guò)利用節(jié)點(diǎn)分析法（見(jiàn)圖6）使用回流數(shù)據(jù)與表皮系數(shù)-3.7匹配表明增產(chǎn)措施有效并且去除了誘導(dǎo)破壞。水力壓裂模型被用于IPR曲線的計(jì)算。

3　結(jié)論

在對(duì)枯竭的、水力壓裂誘導(dǎo)裂縫的碳酸鹽巖儲(chǔ)層機(jī)械除垢時(shí)，儲(chǔ)層遭到嚴(yán)重?fù)p害。保證往儲(chǔ)層注入酸之前油管和襯管被完全除垢是非常重要的，否則，可能會(huì)攜帶井筒附近的疏松氧化物。附加的連續(xù)油管需要用充滿硝化酸的噴射工具酸化襯管和套管來(lái)確保井筒干凈。這對(duì)于穿孔或者增加穿孔來(lái)提高酸化效果，恢復(fù)或者提高井的產(chǎn)量是有幫助的。酸重復(fù)壓裂措施被要求繞過(guò)碳酸鈣和硫化鐵含量高的損壞處，并且通過(guò)與新的儲(chǔ)層巖石反應(yīng)創(chuàng)造新的裂縫。由于高井底壓力對(duì)于老井完井潛在的完整性問(wèn)題，A井壓力大于破裂壓力時(shí)增產(chǎn)，小于凈壓力（低于2 000 psi的凈壓力）時(shí)受限。當(dāng)完井可以達(dá)到如此高的井底壓力時(shí)，B井酸化壓裂壓力是最大井底壓力16 000 psi。在酸壓裂處理除銹和修井作業(yè)之后，A井和B井的產(chǎn)量被恢復(fù)。

圖6　B井節(jié)點(diǎn)分析法

［1］曾凡輝，郭建春，趙金洲.多元回歸和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在多影響因素下優(yōu)選壓裂候選井層中的應(yīng)用［J］.石油工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2007，15（4）：6-10.

［2］趙海洋，林濤，陳朝剛.塔河油田碳酸鹽巖油藏重復(fù)酸壓可行性研究［J］.石油鉆采工藝，2009，31（1）：113-120.

［3］歐陽(yáng)傳湘，譚蓓.壓裂酸化效果分析與決策系統(tǒng)［J］.斷塊油氣田，2010，17（4）：487-490.

［4］榮元帥，何新明，李新華.塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏大型復(fù)合酸壓選井優(yōu)化論證［J］.石油鉆采工藝，2011，33（4）：84-87.

［5］趙艷.壓裂酸化井層優(yōu)選方法研究［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2012，（11）：148-150.

Repeat fracturing of carbonate reservoirs dried up technology research areas Saudi

SUN Jianpeng1，YU Haitao2，QIN Yu1
（1.Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China；2.Gas Production Plant 3 of QinghaiOilfield，Lenghu Qinghai810008，China）

Saudi Arabia some carbonate reservoirs by high rates ofmatrix acidizing stimulation measures have not effectively restore and increase production.Acid fracturing treatment was repeated need to bypass the damage area and expand the effective realization of the new etching crack length，well completion failure fracturing choice.This article is focused on the study of carbonate reservoirs refracturing depletion，as well as the candidate well selection and processing program design，implementation and evaluation.This article discusses in the past have been treated with acid fracturing，and the annual production ofmore than 20 wells decreased significantly.Before descaling operation，by injecting large amounts of calcium carbonate to the chip reservoir，well isolated.When 4.5 inches and 7 inches pipe liner complete rust，additional near-wellbore damage from unintentional precipitation 7 inches of the liner and broken fouling introduced into the formation.Subsequently，the acid fracturing treatment will effectively increase the volume of rock，reducing damage by inducing the formation nearthe wellbore.Yield analysis showed that the secondary reflux，the use of repeated fracturing process for depleted reservoirs increased production capacity.

carbonate reservoirs；depleted oil and gas reservoirs；refracturing

TE357.14

A

1673-5285（2016）07-0014-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.004

2016－06-17

孫建鵬，男（1989-），東北石油大學(xué)在讀碩士研究生，從事油藏?cái)?shù)值模擬研究工作，郵箱：979590597@qq.com。