元壩陸相分段超高壓完井工藝技術(shù)及效果

李修德 樊一彬（中石化西南石油工程公司井下作業(yè)分公司， 四川 德陽 618000）

元壩陸相分段超高壓完井工藝技術(shù)及效果

李修德 樊一彬（中石化西南石油工程公司井下作業(yè)分公司， 四川 德陽 618000）

元壩地區(qū)陸相天然氣主要包括侏羅系自流井組和上三疊統(tǒng)須家河組，儲(chǔ)層埋深3800～5200m，巖石致密化程度很高，孔隙度低（3%～6%），滲流條件和連通性因裂縫發(fā)育的非均質(zhì)性而差異很大。由于地層巖性特征，在陸相氣層完井工藝方面面臨施工地層破裂壓力高，地面井口裝置承壓級(jí)別高等諸多難點(diǎn)。同時(shí)，單井穩(wěn)產(chǎn)效果較差，生產(chǎn)壓降幅度均在0.3～0.5MPa/d。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)能，在井型方面從探井的直井轉(zhuǎn)向?yàn)樗骄⒉捎蒙淇?分段加砂壓裂改造的工藝，實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)能的突破。

分段超高壓；完井工藝

1 基本情況

YL H-1井是元壩氣田部署在元壩九龍山南鼻狀構(gòu)造帶五龍構(gòu)造-巖性圈閉的一口評(píng)價(jià)井，目的層為三疊統(tǒng)須家河組二段，完鉆斜深5795m，完鉆垂深4550.29m，實(shí)探人工井底5755.39m，水平段實(shí)長1027.13m。

2 完井工藝分析

（1）地應(yīng)力分析 須家河組二段儲(chǔ)層巖性上以深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖為主，粉砂巖、灰質(zhì)細(xì)砂巖不等厚互層，是典型的致密砂巖儲(chǔ)層，地層破裂壓裂高。

通過計(jì)算得出本井儲(chǔ)層改造段的靜態(tài)楊氏模量介于18～32GPa，泊松比介于0.218～0.35，最大水平主應(yīng)力方向?yàn)?7.5°，最小主地應(yīng)力多數(shù)為65.5MPa，最大主地應(yīng)力118-112MPa，井底閉合壓力應(yīng)為100～110MPa，應(yīng)用軟件對(duì)本井須二段進(jìn)行地應(yīng)力計(jì)算。從結(jié)果分析，目的層與上、下隔層巖性區(qū)別較大，地應(yīng)力差異明顯，在壓裂改造期間有利于縫高的控制。

（2）井身結(jié)構(gòu) 根據(jù)先期部署的探井及試采井產(chǎn)能不理想的情況，為提高單井產(chǎn)能，優(yōu)選采用了水平井，油層套管分兩段完井，其中井口至3953m為φ177.8mm套管，3946～5795m懸掛φ139.7mm套管，該井身結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)頂部封隔器座封在上部套管，分段封隔器座封在懸掛套管段內(nèi)。

（3）井筒處理工藝 ①井筒處理工具。針對(duì)本井特殊的完井工藝，研發(fā)了以特殊構(gòu)造的梨形銑錐、磨銑通井規(guī)為主的井筒清障工具，優(yōu)化了作業(yè)控制參數(shù)，能夠有效清除毛刺和水泥等障礙物，保證完井改造管柱的順利下入和封隔器的有效密封。②井筒凈化工藝。針對(duì)本井泥漿比重高、固相含量高、長水平段易沉淀的特點(diǎn)，研發(fā)了特殊沖砂工具，優(yōu)化形成了長水平段井眼凈化工藝技術(shù)，能夠有效沖洗沉砂、水泥塊等固相雜質(zhì)，為完井管柱提供了合格的井筒條件。對(duì)于位垂比大的水平井；分析了泥漿性能與作業(yè)要求的耦合特征，通過室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)優(yōu)化以切力為主要指標(biāo)的泥漿流變性能參數(shù)，經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證，制定了詳細(xì)的泥漿的性能控制標(biāo)準(zhǔn)。

（4）分簇式射孔工藝 根據(jù)水平井“多段分簇”壓裂裂縫擴(kuò)展的三維有限元力學(xué)模型，對(duì)水平井“多段分簇”壓裂簇間裂縫干擾進(jìn)行了模擬計(jì)算，射孔簇?cái)?shù)和射孔簇間距是影響水平井“多段分簇”射孔壓裂簇間裂縫干擾的主要影響因素。射孔簇?cái)?shù)越多，每個(gè)壓裂段裂縫間的干擾越嚴(yán)重，射孔簇間距越小，裂縫間的干擾越嚴(yán)重，相應(yīng)的施工參數(shù)和儲(chǔ)層參數(shù)會(huì)對(duì)裂縫擴(kuò)展結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

因本井水平段跨度長度長達(dá)1104m，但累計(jì)射厚僅有29m，綜合按7段分段加砂壓裂；同時(shí)為提高水平段末端的產(chǎn)能貢獻(xiàn)率，優(yōu)選裂縫發(fā)育區(qū)域，考慮水平段末端加密分段間隔，采用鉆桿+油管傳輸?shù)姆执厥缴淇坠に嚕?次13簇完成射孔作業(yè)，減少近井的裂縫扭曲摩阻。

（5）高壓差分段改造工藝 ①高壓差分段壓裂工具。根據(jù)本井破裂壓力高，工具壓差大的特性，經(jīng)過調(diào)研國內(nèi)外高壓差分段工具后，采用了15000psi高壓差封隔器的組合分段改造工具，滿足最大改造壓差達(dá)103MPa，為目前工藝條件下最大壓差的入井封隔器。②壓裂液體系及支撐劑。根據(jù)本井大規(guī)模壓裂參數(shù)，優(yōu)選了壓裂液體系，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：a.快速水化；在3分鐘內(nèi)達(dá)到粘度的85%到90%，10分鐘內(nèi)達(dá)到粘度100%，尤其適合大型壓裂的在線混配施工。b.低殘留，快速分散；胍膠利用內(nèi)部自帶的分散劑和緩沖劑實(shí)現(xiàn)自行水化，不易形成魚眼，利于基液形成較高的粘度。c.低濃度可獲得高粘度；在相同濃度和溫度條件下壓裂液粘度明顯高于其他競爭壓裂液體系，最高可比常規(guī)壓裂液粘度高20%。d.較高的返排率：針對(duì)氣井壓裂的微乳化表面活性劑專利產(chǎn)品，能夠大大提高氣井壓裂后返排率。

參考鄰井壓裂施工情況，經(jīng)計(jì)算本井目的層閉合壓力100～110MPa，在后期加入30/50目低密度高強(qiáng)度陶粒作支撐劑，以滿足長期導(dǎo)流能力，同時(shí)可以降低施工風(fēng)險(xiǎn)，在前置液階段設(shè)計(jì)70/140目粉陶段塞來封堵多裂縫及天然裂縫，提高壓裂施工成功率。

（6）超高壓地面工藝 采用140MPa高壓地面壓裂車組進(jìn)行超高壓加砂壓裂施工，滿足在超高壓條件下不停泵投球工藝，減少由于停泵造成的砂堵等復(fù)雜情況的發(fā)生，優(yōu)質(zhì)高效的完成了7段超高壓加砂壓裂施工。

3 結(jié)語

①采用的高壓差封隔器分段工藝適用于陸相致密砂巖儲(chǔ)層，在高破裂壓裂條件下的產(chǎn)層分段，取得了較好改造效果。

②對(duì)水平段的合理優(yōu)化進(jìn)行分簇式射孔，縮短作業(yè)時(shí)間，減少對(duì)地層的污染。

③新開發(fā)的井筒處理工具及泥漿井筒凈化工藝，對(duì)回接筒及其它井壁附著物進(jìn)行了有效的清理。

④新型壓裂液體系和支撐劑的匹配效果良好好，滿足了超高壓、大排量、連續(xù)作業(yè)的各項(xiàng)條件。

⑤超高壓不停泵投球工藝的首次成功實(shí)施，極大的減少了加砂壓裂過程中地層砂堵的風(fēng)險(xiǎn)，確保了支撐劑在地層中的有效平鋪。