轉向酸深度酸壓技術在大牛地氣田的應用

隋明政(中石化華北石油工程公司井下作業分公司 河南 鄭州 450042)

引言

大牛地氣田地處鄂爾多斯盆地北部，構造上位于伊陜斜坡東北部，面積約2000km；構造圈閉的成因與古巖溶作用、沉積巖相及成巖后生作用有關。

大牛地氣田下古生界碳酸鹽巖儲層埋深3000-3600m，中部深度3300m左右，地層溫度90~120°C，地層壓力系數一般為0.83~0.96MPa/100m。奧陶系風化殼孔隙度分布范圍為0.58~14%，平均值4.3%；滲透率分布范圍為0.0105~5.89×10-3μm，平均值0.46×10-3μm，表明大牛地氣田下古生界奧陶系風化殼碳酸鹽巖儲氣層為典型的低壓、低孔、低滲致密儲層。

華北分公司針對不同儲層先后進行一系列酸壓試驗，截至目前大牛地氣田下古生界共酸壓改造直井101層次，水平井12口，其中獲得工業氣流44層次。

總體來看，直井改造后產能較低，水平井雖有所突破，但整體酸壓施工效果不理想。為獲得對大牛地氣田碳酸鹽巖儲層改造在工藝方面的突破，華北分公司進行了水平井多級管外封隔器分段轉向酸壓裂工藝技術對奧陶系馬家溝組進行儲層改造嘗試。

一、轉向酸壓裂工藝技術

轉向機理：清潔自轉向劑由多種表面活性劑復合而成，它在地層中隨著酸液的消耗,pH值上升,當p H值上升至大約2~3時,液體由線性流體變成了粘彈性凍膠狀,增加了酸液在地層的微裂縫及孔道中的流動阻力,從而阻礙酸液在此孔道中繼續流動而使酸液被迫轉向其他流動阻力相對較小的孔道，繼而起到降低濾失和轉向的目的。

二、酸壓管柱

完井酸壓管柱采用酸壓、生產聯作管柱+裸眼封隔器+壓裂滑套一體化結構，實現一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸壓、排液、投產一體化作業，適應于水平井分段壓裂改造。其主要特點：1)封隔器之間采用41/2″套管代替生產油管，大通徑套管既起到減小施工阻力穩定井壁作用，同時又是儲層改造及生產通道，因此適用于有可能發生井眼垮塌的儲層；2)采用尾管懸掛器或完井封隔器懸掛下部完井管柱；3)以懸掛器、裸眼封隔器作為封隔儲層的生產封隔器；4)以壓裂滑套、浮閥等作為流量控制裝置，起到井下節流器的作用，可有效減少生產過程中水合物的形成，降低氣井過早水淹的風險。

三、現場應用及效果

基于轉向酸室內研究結果及大牛地已經運用成熟的水平井管外封隔器分段壓裂技術，華北分公司大12井區××井奧陶系馬五5層進行了水平井管外封隔器分段轉向酸壓裂試驗。

1.技術要求

(1)由于儲層壓力系數較低，現場施工采用全程泵注液氮的工藝，同時盡量縮短壓后關井時間，以充分利用酸巖反應形成CO2的自身能量增加壓后儲層的返排能力，減少殘酸對儲層的再次傷害；

(2)水平井裸眼管外封隔器分段完井管柱，投球滑套所產生的節流摩阻較大，為降低地面施工壓力，保證施工安全，要求鉆井井眼的水平段方位與大牛地氣田馬五儲層的最大水平主應力方向北偏東64o~75o近似垂直，以減少近井地帶復雜裂縫的形成，保證橫切井筒的人工裂縫更好的溝通天然裂縫。

2.××井施工規模優化

對于不同的儲層特性，華北分公司做了有針對性的嘗試。依據地質設計要求，以及儲層顯示情況，××井1000米水平段共分9段，段間裸眼段長度在80-150米之間。對于物性顯示差的第1、2、4、5、9段儲層，采用深度酸壓改造，突破井筒區域的致密帶，盡量溝通井筒周圍裂縫系統，以獲得好的改造效果。根據轉向酸排量4.0m3/min的摩阻模擬計算結果，采用轉向酸A180m3。

對于儲層條件較好的重點改造層段第3、6、7、8，段，在深度酸壓的同時，盡量溝通天然裂縫系統，采用不同類型酸液交替注入的方式并采用大排量施工。根據注酸排量5.0m3/min的摩阻模擬計算結果，采用轉向酸A100m3+轉向酸B180m3。模擬計算見表1。

表1 ××井物性較好段模擬計算結果

根據該井不同封隔層段的地質情況，兼顧每段的產能和裂縫擴展情況，對于不同層段進行規模的優化，詳細規模見表2。

表2 ××井分段酸壓規模總表

3.××井施工效果分析

該井壓裂共注入酸量2236.4m3，其中轉向酸A1302.0m3，轉向酸B934.4m3，累計注入液氮110m3。施工曲線如圖1所示。

圖1 ××井馬五5層第七段酸壓施工曲線

從施工曲線來看，注轉向酸期間油壓平穩上升后減小，說明轉向酸起到對裂縫發育儲層段的降低濾失和實現暫堵轉向的作用，使得后面泵注的鮮酸能夠更好地對致密儲層進行刻蝕，達到均勻改造的目的。壓裂后進行返排試氣，累計排液1288.6m3，返排率56.6%，說明施工全程泵注液氮有效的提高的儲層的返排能力。試氣無阻流量為5.92×104m3/d，說明水平井管外封隔器分段轉向酸壓裂工藝技術在大牛地氣田的首次使用取得了較好的效果。

四、結論

1.轉向酸與巖層反應剩下的殘酸和鮮酸形成粘度差，具有很好的降濾及分流轉向性能。

2.酸壓管柱采用酸壓、生產聯作管柱+裸眼封隔器+壓裂滑套一體化結構，實現一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸壓、排液、投產一體化作業，適應于水平井分段壓裂改造。

3.對于大牛地奧陶系馬五段整體物性較差，微裂縫發育的儲層，根據酸壓層段儲層差異，有針對性選擇轉向酸酸壓工藝及酸液體系，在鉆錄儲層無顯示段，采用深度酸壓改造思路，在鉆錄儲層顯示較好段，采用儲層深度改造的同時，兼顧均勻改造的思路，可以取得較好的改造效果。

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