連續油管注酸形成導流通道的增產技術在碳酸鹽巖地層的應用

盧秀德 (川慶鉆探公司井下作業公司)

連續油管注酸形成導流通道的增產技術在碳酸鹽巖地層的應用

盧秀德 (川慶鉆探公司井下作業公司)

隨著原油價格的不斷攀升和可開采原油的不斷減少,提高老井采收率的計劃得到進一步重視,包括再次進行增產改造或在原井眼基礎上增加側向導流通道等技術得到應用。在碳酸鹽巖地層應用一種創新技術穿透近井眼污染帶,形成油氣泄流孔眼,溝通新的儲層巖石。新技術依靠碳酸鹽巖的酸溶能力和使用連續油管傳輸井底鉆具組合(BHA),通過高壓噴嘴向目的層位噴射酸液形成導流通道。該技術可用于所有裸眼完井的碳酸鹽巖地層,并可用于老井和多分支井完井的新井。酸蝕導流增產技術和工具已在全球應用。本文闡述了酸蝕導流增產技術的井下工具、作業設計、作業程序以及作業實例。

碳酸鹽巖地層 連續油管 酸蝕導流 增產技術

1 概述

全球油氣井產層的30%為碳酸鹽巖地層,這些地層幾乎包括了全球60%～65%的儲量。

許多年來酸化作業一直是儲層改造的一種常用方式,碳酸鹽巖地層通常使用基質酸化和酸壓裂技術。一種通過酸液和井下工具串作用產生新導流通道的專利技術已在油田廣泛使用。

酸蝕導流增產技術的目的是在主井眼周圍形成一系列孔穴、通道和分支孔眼,產生的這些子通道促使更多的油氣流向主井眼。增加的油氣流或產能可通過有效井眼半徑的增加來進行計算。

碳酸鹽巖具有較高的機械完整性,有益于鉆井作業,但碳酸鹽巖鉆進困難。酸蝕導流增產技術利用了碳酸鹽巖的機械特性和酸溶解能力

◇化學特性:碳酸鹽巖與酸的反應;

◇機械特性:通過高壓差噴嘴形成高速流。

測井分析改造層段后,用連續油管進行實施。帶有啟動裝置和噴嘴的工具下至設計深度,泵壓升高時,啟動裝置調整噴嘴向產層噴射并形成孔眼。鹽酸由高壓差噴嘴噴射后,在主井眼周圍形成新的孔眼。向前推動BHA直至連續油管鎖定,或BHA抵達非碳酸鹽巖層段。然后回收BHA和連續油管,移至下一設計深度,重復作業程序。

2 材料和方案

2.1 工具設計

使用的工具外徑54 mm,包括能在同一方向斜放的雙壓力作用萬向接頭。萬向接頭間的角度和空間可根據井的特殊尺寸進行優選;噴槍尺寸范圍可從54 mm到88.9 mm,并根據需求優選。噴槍的噴嘴可按設計噴速調整配置。這兩個可變條件尤為重要,能夠充分發揮酸液溶解和壓力沖洗巖石表面的作用。

2.2 酸液設計

配酸時,需加入某些添加劑:緩蝕劑,保護連續油管、工具和井內生產油管;鐵離子穩定劑,保持管串在酸溶液中的穩定性;其他化學添加劑,可根據井況特殊性進行添加,如淤泥懸浮劑或化學劑,防止造成井筒周邊污染。

研究發現,只要酸液以高速向碳酸鹽巖噴出, 10%和15%的酸液在幾乎相同的噴射速度下均能產生導流通道。

2.3 作業程序

典型作業分兩階段。第一階段為前期準備階段,分析測井資料,劃定改造層段,進行酸化作業設計和作出實施計劃表。第二階段就是按照已準備好的計劃要求進行泵注作業。前一階段需考慮花費的時間,現場實際作業時間僅持續幾個小時。

連續油管設備抵達現場后,安裝設備,進行工具的地面連接,測試其是否能正常工作。通常工具在庫房就完成測試以保證萬向接頭在合適的壓力條件下按同一方向傾斜。

連續油管傳輸噴射工具至井底,核實深度是否與測井數據一致。然后移動管串至設計井深,開始注酸噴射作業。

當工具串抵達設計井深時,通過噴嘴按一定排量注酸以保持一定壓力實現工具斜向。泵注的排量取決于連續油管受力和循環分析模擬情況。一旦酸液抵達連續油管底端,關掉環空閘門,使酸液濾失進入地層進行反應。

當酸液進入并接觸碳酸鹽巖,開始溶解反應,但并不意味著開始產生通道,連續油管帶壓力作用的工具和噴嘴很容易實現此過程。一段時間后才形成能讓工具進入的先導孔眼。每口井有差異性取決于巖石的純度、近井筒污染程度以及其他因素。通過增加連續油管下放壓力,觀察連續油管懸重變化情況決定是否已形成先導孔眼。若失重逐步恢復,說明先導孔眼產生,無論多大排量均可溶解碳酸鹽巖。

一旦增加足夠大鉆壓,連續油管都無法前行,說明出現鎖定,該點注入再多的酸液均不能產生導流通道,停止該方向作業。

提出連續油管至下個設計點進行噴射注酸,形成通道后再根據情況決定是否繼續。

3 作業實例

2008年7月,酸蝕導流增產技術在一口老井實施作業。以下是連續油管下至井底后的作業程序。

3.1 上提連續油管至設計的第一個層段

◇按設計排量替酸;

◇酸液到達連續油管底端開始產生先導孔眼;

◇一段時間后,工具僅前行0.6 m,但穿透速度逐步增加,意味著已穿透井筒周圍污染帶:壓力回落;

◇泵注超過25 min后,穿透距離達到8.5 m,連續油管出現摩擦鎖定;

◇降低注酸排量,起出連續油管。

3.2 再次下至井底,上提3 m

◇按設計排量注酸;

◇通過增加鉆壓并保持懸重無恢復,開始形成先導孔眼;

◇形成新的子井眼;

◇穿透1.5 m后形成新的孔眼,穿透速度增快:壓力回落;

◇20 min后穿透速度隨著壓力降低而降低,幾乎停止不前,決定將作用在萬向接頭上的壓力最大化增大,穿透速度又開始增快。

◇鉆進11 m時連續油管出現鎖定;◇降低注酸排量,起出連續油管。

3.3 再次下入井底并上起13.7 m

◇按設計排量注酸;

◇通過增加鉆壓并保持懸重無恢復,開始形成先導孔眼;

◇形成新的子井眼;

◇穿透1.2 m后形成新的孔眼,穿透速度增快:在整個子井眼內壓力一直保持恒定;

◇鉆進13.4 m時連續油管出現鎖定;

◇在確定連續油管出現摩擦鎖定不久,現場酸液注完。

本井全過程鉆了總長達33 m的三個子井眼。

4 作業分析

使用連續油管注酸造孔眼的增產技術能帶來很大效益:

(1)可選擇性布置酸液。注酸造眼技術可將酸液注入在井筒特定點,而不是將所有酸液注入高滲段。連續油管下放至造眼位置開始注酸作業。子井眼沿向下角度開始形成,到達深度由鎖定情況決定。盡管不知連續油管作業形成什么樣的井眼,但至少能穿透巖石,盡量讓連續油管和工具串抵達最遠處。

(2)增大井筒接觸程度。形成的孔眼數量和開始位置已知,可決定巖石的最低溶解量。最佳實例是產生的孔眼能溝通天然裂縫,大大增加儲層接觸程度。

(3)經濟型的增產方式。因為知道哪些地方需布酸,酸液將更為有效使用,不同于傳統的擠注式酸壓裂和基質酸化改造,這些改造方式使酸液流向高滲段。注酸造眼技術成本大大低于兩種傳統的酸壓裂或基質酸化改造作業。

(4)該井通過此項技術改造,最初原油產能提高110%,并按增產80%保持穩定,同時氣產量也增大。

[1]Strasburg J,Clark J.Acid tunneling stimulation in O-klahoma limestone using coiled tubing:SPE 120772 [R].SPE Production and Operations Symposium.Oklahoma City,Oklahoma,USA,2009.

[2]Moss P,Portman L,Race P,et al.Nature had it right after all-construction of a‘Plant root’like drainage system with multiple branches and uninhibited communication with pores and naturalfractures:SPE 103333[R].SPE AnnualTechnicalConference and Exhibition,San Antonio,Texas,2006.

[3]Rae P,DiLullo G.Acid jetting tunnels though rock. E&P,2003(3).

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.7.002

2009-09-25)