老井查層補孔改造返排效果差原因分析與應對措施

黃永章，蔣成銀，王思凡，江 磊，袁菲宏

（1.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018；3.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安 710018）

隨著技術不斷進步，通過對氣田老井中未改造的層位進行改造，不僅能夠動用新的儲量，而且能夠幫助已生產層位排水，提高采收率。其中長慶靖邊氣田上下古多層系儲層發育，前期主要開發單一的下古層系，上古動用程度低，據統計未射開井484 口，共756 層，主要為盒8 下、山1 及山2 儲層，具有較大的查層補孔空間。此外蘇里格氣田、榆林南區也具有一定的補孔潛力。

1 查層補孔返排現狀分析

由于老井原生產層位還具有一定的生產能力，在查層補孔措施實施過程中既要壓裂改造新層位，又要保護原生產層位的剩余產能。但受原生產層位地層壓力下降影響，對新補孔層位壓裂改造后返排存在如下困難：

1.1 原生產層壓井漏失液體返排困難

氣田老井原生產層位隨天然氣產出地層能量下降，表現目前地層壓力降低，地層出現虧空現象，壓井過程中清水漏失，其中下古馬五儲層漏失相對較嚴重，部分井壓井漏失幾百立方米至上千立方米液，導致修井前壓井過程復雜。同時進入儲層的液體在補孔層改造后會大量返出，給井筒返排舉液帶來問題。

1.2 查層補孔改造后排液效果差

統計2018 年查層補孔措施井返排情況數據表明（見圖1），選取17 口措施井，EM50 液體4 口、胍膠13口，其中有15 口井需借助制氮氣舉輔助排液，平均氣舉時間50.17 h，90 %的措施井改造后未能一次噴通，整體返排效果較差。

圖1 2018 年老井查層補孔返排情況

值得注意的是由于大量壓井液入地，以及其他因素造成措施井普遍出現返排率高，見氣晚的現象。平均返排率達84%，遠超過同區塊新井20%～40%的返排率。

2 返排效果差原因分析

2.1 地質因素

從儲層物性分析，對比2018-2019 年靖邊上古產建實施井（見圖2），查層補孔井目標層的層厚、孔隙度、滲透率或飽和度等物性參數中一般有一至兩項偏低，導致其綜合物性評價偏差，但仍具備挖潛潛力。因此判斷物性并非造成返排效果差的主要原因。

2.2 工程因素

當前壓裂設計思路及參數對比同區塊產建井具有一致性（見表1）。

為進一步考查入井材料、質量控制與返排效果的關聯性，引進了新型低傷害壓裂液體系。新液體試驗在不需要液氮伴注的情況下，一次噴通率基本維持不變，仍遠低于產建對照井中100 %的一次噴通率。說明入井液體和工藝對提高返排和改造效果具有正向作用，但并非影響返排效果的決定性因素（見圖3）。

2.3 層間竄流的理論分析與實際驗證

原生產氣層產氣時間久，儲層壓力梯度降低出現虧空。由于K344 封隔器壓差解封的特性，難以避免在返排求產階段層間干擾現象的發生。在地面返排沒有開始時井下擾動已經出現，勢必對求產和評價有影響。

表1 老井查層補孔與產建新井改造參數對比

圖3 采用新液體體系后老井查層補孔改造效果

假設在A 層進行查層補孔，在封隔器解封之后，A層和B 層壓力不平衡，因此，液體會在壓差的作用下首先填充孔滲好的原裂縫，再進一步向地層擴散（見圖4）。

理論分析計劃通過暫態達西定律評估短期內竄流發生的規模，進而評估對新層和老層的影響[1-3]。

圖4 某查層補孔井壓力節點分析模型圖

2.3.1 壓差計算 新層A 點壓力可由停泵壓力折算：

PA=ISIP+Phyd≈20+27=47 MPa

生產記錄顯示老層生產后地層壓力：

PB≈12 MPa

忽略AB 層間液柱壓力，則B 層壓差：

ΔP≈35 MPa

2.3.2 原有裂縫孔滲估計 該井B 層厚度11 m，初期改造加砂100 t，假設初始導流能力50 mD·m，支撐劑團孔隙度20 %，縫寬2 mm；經過投產，孔隙可能被黏土堵塞，支撐劑受到有效應力載荷增大而發生破碎，都會造成導流能力下降。假設目前導流能力下降至1 %（更大的導流能力會加劇竄流），則：

2.3.3 竄流規模估計 利用暫態達西定律，返排前5 min內，約有Q 的排量壓入老層支撐裂縫，直到裂縫空隙V被填滿：

計算顯示，停泵短期內的竄流排量基本和壓裂排量持平，同時地層壓力虧空進一步造成老層地應力減少。初期竄流很可能會把老層地層重新壓開，誘發地層產水使得情況更加復雜。

有了理論支持后，通過現場進行進一步驗證。蘇中地區蘇X 井查層補孔入地液量381.3 m3，氣舉過程中出氣出液；氣舉結束后氣液逐漸消失，地面返排率22 %。對底部和頂部的原層進行封隔后，使用連續油管氣舉后排通。持續點燃火焰在2 m～3 m，返排率提高至32 %。從實踐上驗證了層間干擾的存在（見圖5）。

3 應對措施制定及效果

考慮層間竄流對查層補孔改造返排效果的影響，從完井方式、壓裂參數等方向制定如下技術措施并在2019 年查層補孔改造措施實施過程中開展試驗。

3.1 完井方式優化，減小層間干擾的不利影響

3.1.1 需保護有潛力的原生產層位，采用暫時性封堵工藝 現場實施暫堵壓井工藝試驗8 口井，返排效果良好，4 口暫堵效果較好的井查層補孔改造后一次噴通占比75 %（見表2）。

3.1.2 原生產層位確定無產能，采用水泥或橋塞封堵工藝 開展5 口查層補孔井實施后一次噴通率達到100 %，井筒排液順暢連續，措施后平均日產氣2.325×104m3。

3.2 壓裂參數優化進一步提升返排效果

圖5 蘇X 井前期排液曲線與完井調整以驗證層間竄流

表2 暫堵壓井對查層補孔返排的作用效果

3.2.1 通過液氮伴注提高井筒返排能量，優化液氮伴注方式及用量 由于氮氣在地層中濾失較大，采用液氮尾追伴注的方式有利于提高伴注效用。在SD-65C3、SD-69 井開展了尾追伴注方式優化探索性試驗，在砂比15 %～20 %階段開始伴注液氮，提高最后一段伴注比，兩口井平均伴注比1.91 %、2 %，壓后均一次性噴通。

3.2.2 優化泵注程序，在保證加砂規模前提下減少入地液量 結合壓裂液本身的性能優化，使用纖維輔助攜砂工藝可以進一步提高攜砂能力，從而在保證改造規模的前提下減少入地液體的目的。同時纖維完全降解，不影響返排和生產。2019 年開展6 口井纖維輔助攜砂工藝，在同等規模下入地液量降低約10 %。

4 結論與建議

（1）雖然工程、地質上與產建井相比存在差異，但壓裂后層間竄流是查層補孔井返排效果差的主要原因。

（2）評估老層產出，對于貢獻不足的下古層位建議采用永久式封堵措施，若老層需保留，建議進一步開展更高效的暫堵保護措施，提高新層改造后的返排效率，降低層間竄流的影響。

（3）下一步建立在老井查層補孔措施開展氣體增能或干法加砂壓裂試驗，徹底解決返排效果差難題。