重復(fù)壓裂沙特地區(qū)枯竭碳酸鹽巖儲層技術(shù)研究

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層通過高基質(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)處理需要繞過損害區(qū)并且實現(xiàn)擴大有效的新的蝕刻裂縫長度，所以完井不合格井是壓裂首選。本文主要是集中對重復(fù)壓裂枯竭的碳酸鹽巖油藏研究，以及對候選井的選擇和處理方案的設(shè)計、執(zhí)行和評估。本文討論在過去已經(jīng)被酸化壓裂處理過的，并且生產(chǎn)超過20年產(chǎn)量顯著下降的井。在除銹操作之前，井被隔離，通過向儲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，近井筒附加破壞被無意從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。

碳酸鹽巖儲層；枯竭油氣藏；重復(fù)壓裂

候選井（A井和B井）是在一個成熟的碳酸鹽巖儲層中形成的天然氣井［1，2］。在這個井中含有大量的鐵硫化物。需要強化監(jiān)測計劃和定期審查，井的定期診斷規(guī)模問題應(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)超過二十年，在此期間，它是用酸壓裂方法來提高生產(chǎn)能力。該井有嚴(yán)重的結(jié)垢和腐蝕問題，它工作一段時間后需要清洗和更換套管。B井也完成了同一儲層的垂直井段下套管射孔。雖然與A井相比，這是一個相對較新的完井技術(shù)，但它同樣面臨著與儲層的酸性質(zhì)相關(guān)的問題。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英寸襯管處檢測出嚴(yán)重的比例失調(diào)，需要除垢操作。A井是通過機械性的油管縮小比例除垢，而B井是移除上部完井后，通過有較大軋機的修井機機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)擴口等是在除垢操作過程中面臨的主要挑戰(zhàn)。其中的一些挑戰(zhàn)通過泵向單獨的儲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）需要獲得一個可以接受的儲層隔離器。所述CaCO3碎屑的入侵深，以至于通過基質(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，這種技術(shù)往往導(dǎo)致碳酸鹽巖非均勻處理［3-5］。在無邊操作時，井筒在3.5英寸尤其是7英寸時套管銑磨噴射工具通常不能百分百去除氧化物。更大一點的套管銑磨機在4.5英寸最小限制為3.668的油管里是不可能運行的。由于這一點，殘余的垢在基質(zhì)酸化處理時被推入貯存器，產(chǎn)生額外的表層并且使增產(chǎn)措施效率低。必要時，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被深入破壞的儲層，同時注入酸恢復(fù)儲集巖和提高產(chǎn)量。

1　設(shè)計和執(zhí)行

1.1A井過程

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)垢通過在井中標(biāo)記較淺深度的切割器進(jìn)一步證實。在井中進(jìn)行除去結(jié)垢操作之后，壓力降落試井測試后跟隨注水測試來分析干預(yù)損害的程度。注水測試注入了200桶（每桶）處理過的水填滿井筒，隨后注入30桶處理過的水完成壓力降落測試分析。在壓力降落測試時，當(dāng)檢測的壓力降到最小時，注入60桶來完成步速測試。最大泵送率是15 BPM。

圖1　步速測試和壓力降落測試

圖2　連續(xù)油管操作后二次注入測試

注入實驗測試壓力的一條特性趨勢線（見圖1）。最大泵速是15 r/min，但是任意泵速對應(yīng)的測壓并不穩(wěn)定。步速測試曲線用來評估裂縫延伸速率和壓力，用來比較壓力降落和步速測試之間的壓力下降。

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)計酸化增產(chǎn)措施來去除破壞和恢復(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平均開采率是20。注入酸的量足夠覆蓋430鉆孔間距，泵入氮氣提高產(chǎn)量回流。

基質(zhì)增產(chǎn)回流性能表明預(yù)除垢生產(chǎn)沒有恢復(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試期間壓力異常行為。在注入測試中，殘余垢被推進(jìn)地層，從而誘導(dǎo)對儲層的無意破壞，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。為了增加繞過破壞的可能性，另外一組穿孔在油層下部。穿孔間隔的總長度是80英尺，磨損噴射階段大約5英尺間距。考慮到碳酸鈣碎屑和硫化鐵含量對儲層損壞需要被溶解或繞過，A井是一個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)。完成一個注入測試（見圖2）確保井筒和儲層的連通性。在表面壓力為9 000 psi時，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（見圖3）。注入的酸量足夠覆蓋680鉆孔間距。泵入氮氣提高產(chǎn)量回流。閉合壓力測定為10 650 psi。酸化增產(chǎn)是保持井底測試壓力高于閉合壓力來提高酸滲透，溶解和繞過被破壞處并且迫使酸與新的巖石反應(yīng)形成更長的裂縫。

1.2B井過程

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。由于使用了無管的大型機器使得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)計包括交聯(lián)凝膠和酸交替階段的酸重復(fù)壓裂處理被實施。

酸化重復(fù)壓裂措施前，注入測試是注入250桶處理過的水來填補這個裂縫，隨后立即注入60桶處理過的水來完成壓力降落實驗測試。在監(jiān)測壓力降落曲線壓力下降后，最大注入速率為25時完成步速測試。

壓力降落試井分析顯示閉合壓力和儲層壓力分別是9 200 psi和9 200 psi，儲層傳導(dǎo)率是840mD·ft·cP-1來源于壓力降落試井分析。酸化壓裂措施（見圖4）是通過使用交聯(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井實施酸化重復(fù)壓裂措施

2　增產(chǎn)措施后評價

A井：通過便攜式測試分離器完成蠕變測試。對兩周井下壓力恢復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。井底壓力、壓力導(dǎo)數(shù)的雙對數(shù)曲線得總表皮系數(shù)是-4.64。表明對A井實施的重復(fù)壓裂增產(chǎn)措施是有效的。在增產(chǎn)措施實施之前沒有產(chǎn)量（由于在除垢操作時表皮誘導(dǎo)），但是增產(chǎn)措施之后可采儲量的數(shù)據(jù)與表皮因子匹配并且顯示產(chǎn)量顯著增長（見圖5）。

圖5　井節(jié)點分析法

B井：B井實施增產(chǎn)措施前后節(jié)點分析法，表明重復(fù)壓裂成功并且生產(chǎn)速率增大。在實施增產(chǎn)之前，生產(chǎn)速率與表皮系數(shù)4匹配。實施增產(chǎn)措施之后，通過利用節(jié)點分析法（見圖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曲線的計算。

3　結(jié)論

在對枯竭的、水力壓裂誘導(dǎo)裂縫的碳酸鹽巖儲層機械除垢時，儲層遭到嚴(yán)重?fù)p害。保證往儲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確保井筒干凈。這對于穿孔或者增加穿孔來提高酸化效果，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碳酸鈣和硫化鐵含量高的損壞處，并且通過與新的儲層巖石反應(yīng)創(chuàng)造新的裂縫。由于高井底壓力對于老井完井潛在的完整性問題，A井壓力大于破裂壓力時增產(chǎn)，小于凈壓力（低于2 000 psi的凈壓力）時受限。當(dāng)完井可以達(dá)到如此高的井底壓力時，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)計算機應(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，從事油藏數(shù)值模擬研究工作，郵箱：979590597@qq.com。