水敏性凝析油气藏压裂工艺技术研究与应用.pdf

石 油天然气学报2 0 1 2 年 5 月第 3 4 卷第 5 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s Te c h n o l o g y Ma y 2 0 1 2 Vo 1 ． 3 4 No ． 5 水敏 性凝析油气藏压裂 工艺技术研 究与应用 尤 元菊 ，王薇 王鸿伟 ，郝春成 中石油吉林油田分 公司采油工艺研究院， 吉林松原’ 。 。 0 0 。 刘亚华 中 石油吉林油田分公司扶余采油厂， 吉林 松 原1 3 8 0 o o [ 摘要] 针对 吉林油 田 C 4 3井 的特 点，论述 了凝 析油气藏 的压 裂1 1 1 艺技术 ；C 4 3井应用 了降摩阻套管压 裂 工艺 、低伤害低摩 阻羧 甲基 胍胶高 温压裂液 体 系、前置柴 油乳化 、小 型压裂 测试 、压后 快速返 排、优 化 压裂设计等一系列先进技术，降低 了井口施工压力，减少 了压裂液对储层友人工裂缝的伤害，实现 了加 陶粒 1 5 0 m 的压裂规模 ，吉林 油 田探 井实现 了超 4 0 0 0 m获 产 油气流 的突破 ，为提 高敏感 性凝析 油气藏 压裂技术 积累 了经验。 [ 关键 词]凝析油 气藏 ；水敏 性；乳 化压 裂液；套管压裂 ；优化压裂 ；设计 [ 中图分 类号]TE 3 5 7 ． 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 2 J 0 5 0 2 6 7 0 4 1 C 4 3井储层概况 通过区域地质条件分析和 C 4 3井实测情况，选定录井、气测显示 和测井解释较好 的双二段 1 5 6 ～ 1 6 4号层进行压裂试油求产能。1 5 6号层 ，井段 4 0 3 5 ． 4 m4 0 3 6 ． 8 m，厚度 1 ． 4 m，孑 L 隙度 I I ． 6 ，渗透 率 3 ． 9 1 0 ～ m。 ，岩屑录井为灰色荧光含砾细砂岩 ，测井 、气测 录井综合评价 为气层。1 6 0号层 ，井 段 4 0 4 6 ． 8 m4 0 4 9 ． 0 m，厚度 2 ． 2 m，孔 隙度 9 ． 0 ，渗透率 0 ． 7 1 0 _ ‘ m ，综合 评价为差气层 。1 6 4 号层 ，井段 4 0 6 0 ． 8 m4 0 6 3 ． 3 m，厚度 2 ． 5 m，孔隙度 1 2 ． 9 ，渗透率 6 ． 7 1 0 _ ‘ m。 ，岩屑录井为灰色 荧光 含 砾 细砂 岩 ，测井 、气 测 录井综 合评 价 为气层 。 C 4 3井射孔后 ，压前通过九关九开，获 5 ． 2 m。轻质凝析油、1 ． 7 1 0 。 m 天然气的产能 ，是典型的 凝析油气储层 。 ． ． 2 压裂工艺技术的研究与应用 2 ． 1 防污 染压 裂 工艺 技术 根 据 C 3 4井 全岩定 量 分析 可知 ，粘 土矿 物 含量 较高 ，水 敏性 强 ， 目的层 温度 为 1 4 0 ℃ ，压 裂过 程 中 主要应用了 3 种降低储层污染的压裂技术 。 1 羧 甲基 高温压 裂液体 系[ 1 针 对 目的层 地 质特 性 ，降 低 压裂 人 井 流体 对 储 层 污染 ，压 裂 液使 用 低 浓 度 稠 化剂 0 ． 4 5 、低残 渣 与 羟丙基 胍 胶体 系相 比降低 3 0 、低摩 阻 与 羟丙 基 胍胶 体 系相 比降低 3 O 、低表面张力 、耐温耐剪切性能好的高温水基冻胶泡沫压裂液体系 稠化剂浓度为 0 ． 4 5 羧 甲基胍胶 。该压裂液体系经室内试验得知 ，基液粘度 5 4 mP aS ，残渣含量 2 0 0 mg ／ L，造壁性滤失 系 数 7 ． 3 1 1 0 m／ rai n “ 。耐 温 耐 剪 切 性 能 在 速 率 1 7 0 s _ 。 、温 度 1 4 0 ℃条 件 下 ，剪 切 2 h ，粘 度 为 1 7 0 mP a S以上 ．完全满足压裂施工携砂性能的要求。 2 柴 油乳化 压 裂液体 系 根 据 C 4 3井 邻井 小 型压 裂 测试 结 果 ，C 3 7井 、C 4 8井 液体 效 率 分 别 为 3 7 ． 6 ％、4 1 ． 4 ，液体效率较低 ，说明压裂液滤失较大。为减少压裂液滤失、降低强水敏储层的压裂伤 [ 收稿 臼期]2 0 1 2 0 42 3 [ 作者简介 ]尤 元菊 1 9 6 s 一 ，女 ，1 9 9 0年大学毕业 ，工程师 ，现主要从事压裂工艺技术研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 * 油气田开发工程 2 0 1 2 年 5 月 害 ，前 置液 应用 了 1 0 柴油 乳化 泡沫 压裂 液体 系 。 3 快速破 胶及 提 高返排 率 为使 压裂 液破胶 彻底 、及 时返 排 ，前 置液 阶段 楔 型追 加 1 O 微 胶 囊破 胶剂 ，携 砂液 阶 段 根 据 裂 缝 温 度 场 变化 ，楔 型 追 加 过硫 酸 铵 ，压 后 用 合 理 油 嘴 连 续 放 喷 ，放 喷 至第 1 3 d ，油气产量及含水达稳定状态 ，返排率高达 8 2 ． 6 ， ． 说明压裂液对储层及裂缝污染程度较低，为油 气流产出提供了理想的通道。 。 j 。 2 ． 2降摩 阻压 裂工 艺技 术 由该区 3口井的小型压裂测试得知 储层应力高 ，应力梯度大于 0 ． 0 2 MP a ／ m，加砂 困难 。为降低 摩 阻 ，降低井 口施 工压 力 ，压裂施 工 应 从 4个 方 面考 虑 一 是 优 化 压 裂 射孔 段 ；二 是 采 用 套 管 压 裂工 艺 ；三是 应用低 摩 阻 的羧 甲基胍胶 压裂 液 ；四是 采用 携砂段 塞处 理 。 2 ． 2 ． 1优化 压裂 射孔 段 首先 分 析 目的层 和隔层 的岩 电关 系 ，利用 应力分 析 软件计 算 出地应 力剖 面 ，选 择应 力相 对低 、物 性 相 对好 的井 段射孔 。然后分 析 隔层 的遮 挡能 力 ， 目的层 与上 下 隔层 应 力 差 值 为 1 1 ． 5 MP a ，具 备 良好 的 遮挡能力 ，综合分析确定分 3段射孔。为降低孔 眼摩 阻、使各 目的层得 到充分改造 ，因 1 5 6号层厚度 小 ，采 用扩 射手 段 ，l 6 O 、l 6 4号 层全部 射孔 ，见 表 1 。 表 1 C 4 3井压 裂 目的层 及上 下隔层情 况 2 ． 2 ． 2 套 管压 裂工 艺 岔路河 断 陷 由 于储 层 地应 力 高 ，施 工 压 力 高 ， 降 摩 阻压裂 是实 现成 功加 砂 的关键 ，其 中压裂 管柱 摩 阻 大是 施 工 压 力 高 的 主要 因 素 。例 如 C 3 7井 采 用 3 i n管 柱压 裂 ，在 3 ． 2 m。 ／ mi n排量 下 ，压裂 井 口压 力高 达 8 0 MP a ，只加砂 5 ． 5 m。 ；C 4 8 井 改进 工 艺 ，上提 管 柱 1 7 7 0 m 施 工 ，在 4 m。 ／ mi n排 量 条 件 下降低摩 阻 1 0 MP a ，加砂达 到 了 8 0 m。的设计 指 标 。根据 上述 现 场经 验 ，为 确 保 C 4 3井 压 裂 成 功 ， 采 用套管 压 裂方式 井 口安 装保 护封 隔器 。 表 2 5 i n套管与 a Ni n油管压裂摩 阻梯度对 比 理论 计 算 根据 C 4 3井 的压 裂 井 段 4 0 3 5 ． 4 ～4 0 6 3 ． 3 m、套 管 规 格 5 i n 、压 裂 液 0 ． 4 5 羧 甲基 胍 胶 、施 工排 量 5 ． 0 m。 ／ mi n ，计 算 出压裂 摩 阻梯度 见 表 2 ，再根 据公式 计算 出井 口施 工压 力 。 计算 公 式 P一 尘 旦一旦 1 0 0 0 1 0 0 式 中 ， P 为井 口压 力 ， MP a ； A P为延 伸压 力 梯 度 ， MP a ／ 1 0 0 0 m； 西为压 裂 液摩 阻梯 度 ， MP a ／ 1 0 0 0 m； H 为 压 裂 深 度 ， m。 P油一 丝 一 一 7 4 ．4 MPa P套 一 一 5 6 ． 5 MPa 套管 压裂 与油 管压 裂相 比， 可 降低施 工摩 阻 1 7 ． 9 MP a ，为 实现 压裂 加砂 提供 了技 术保 障 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4 卷第 5期 尤元菊等 水敏性凝 析油气藏压裂工艺技术研究与应 用 2 ． 2 ． 3羧 甲基胍胶 压 裂液 根据 C 4 3井储层粘土矿物含量高、温度高、压裂施工摩阻高等具体情况，该井选用 0 ． 4 5 的羧 甲 基胍胶压裂液 ，一方面残渣低可减少储层污染 ，另一方面摩 阻低可降低井 口施工压力。通过 C 3 7井应 用羧 甲基胍 胶 和羟丙 基胍 胶 2种压 裂 液 施 工 的情 况 看 出 ，在 4 ． 0 m。 ／ rai n排量 不 变 的 条件 下 ，先 使 用羧 甲基胍胶压裂液施工 ，管程摩阻梯度 4 ． 1 MP a ／ k m，井 口施工压力为 6 8 ． 0 MP a ；然后再使用羟丙基胍胶 压裂 液施 工 ，管 程摩 阻 梯度 7 ． 9 MP a ／ k m，井 口施 工 压 力 为 8 3 ． 6 MP a 。C 3 7井 应用 羧 甲基 胍 胶 压 裂 液 ， 降低井 口施工 压力 1 5 ． 6 MP a ，说 明使 用羧 甲基 压裂 液 体系 降低施 工摩 阻行 之有 效 。 2 ． 2 ． 4携 砂 段塞 处理 技术 根 据 C 4 3井 注人 防膨 剂 小 型 压 裂测 试 结 果 ，在 5 ． 0 m。 ／ mi n排 量 下 ，孔 眼摩 阻 3 ． 3 MP a ，近 井 裂 缝 摩 阻 3 ． 4 MP a ，说 明近 井裂 缝 可能存 在 多裂 缝或 裂缝 扭 曲现 象 ] ，延 伸 机理 复 杂 ，加砂 过 程 易砂 堵 ，故 前置 液 阶段 应用 携砂 段塞 来 疏通 孔 眼和处 理近 井裂 缝 。 2 ． 3压 裂规 模 的优 化 研 究 资 料 认 为 ，凝 析 。 油气 藏压 裂 的 技 术 的 关 键 ， 一 是 压 裂 规 模 必 须 满 足 造 ⋯ 长 缝 半 缝 长 大 于 2 0 0 m 2 的要 求 ，二 是 最 大 限 度 的 降 低 储 层 伤 害 ] 。所 以， C 4 井 压 裂 规 模 的优 化 ，在亿 考虑 上述 2个 条 件 的 同时 ，0 5 结 合储 层 低孔 低渗 据本 井小 型压 裂测 试 拟合得 出 储层渗透率仅为 0 ． 5 1 0 t t m。 、 含 油 性 差 的 特 征 ， 本 着 造 长 缝 、满 足 裂 缝 导 流 能力 的原 则 ，提 高 裂 缝 泄 油 面 积 ， 的通 道 。 0 5 0 7 5 1 O O 1 25 1 5 0 1 7 5 2 0 0 2 2 5 2 50 2 7 5 3 0 0 3 25 3 5 0 半 缝长 ／ m 图 1不同导流能力 、缝长与产能关 系 以 克 服 凝 析 油 液 阻 带 来 的 伤 害 ，为 油 气 流 产 出 提 供 一 个 理 想 在 C 4 3井储层条件下 ，应用软件模拟计算 了不 同导流能力 、不同缝长所对应 的压后产量 ，由图 1 看 出 ，当裂缝 导 流 能力 为 7 0 t m C 1T I 、裂缝半 长 达 到 2 3 0 m 时 ，再 增 加裂 缝 长 度 ，产 量增 加 幅 度很 小 。 为确保压后产量 ，压裂设计支撑半缝长为 2 6 0 m。然后应用 F r a c p r o P T压裂分析软件进行 了裂缝剖面模 拟 分 析 ；在满 足裂 缝 长度 、导 流能 力 的条件 下 ，确定 支 撑剂加 入 量为 1 5 0 m。 ，排量 为 5 ． 0 m。 ／ mi n 。 3 施工 分析及压后产量 2 0 1 1年 4月对 C 4 3井 按 压 裂 设 计 参 数 进 行 施 工 ，排 量 5 ． 0 m。 ／ mi n ，砂 比 2 7 ％ ，施 工 压 力 5 O ～ 6 0 MP a ，达到了降低井 口施工压力 、加砂 1 5 0 m。 的 目标 见图 2 ，说 明裂缝长度及裂缝导流能力达到 了设 计要 求 。压 后试 油得 到 了 日产 油 2 1 ． 6 t 日产 气 1 ． 5 1 0 m。的高 产 工 业 油气 流 ，为进 一 步 探 索 敏 感 性 油气 藏 的压 裂技 术积 累 了理论 基础 与施 工 经验 。 4 结论与认识 1 针对水敏性凝析油气藏压裂所应用的一系列储层保护技术，如羧 甲基胍胶压裂液体系、柴油乳 化压 裂 液 、快 速破胶 及 压后 快速 返 排 等 ，通 过 C 4 3井 的现 场 实 施 ，压 后 获 得 了高 产 工业 油 气 流 ，说 明 该 工艺有 效 降低 了压裂 液对储 层 及人 工裂 缝 的伤 害 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油天然气学报 油气田开发工程 2 0 1 2 年 5 月 j o o5 0 ．3 裟 禁 舞 ． i 8 0o 0 - -地面压力 a -_加砂速度 ／ m rai n 5 0 0 0 i。携砂液排量／ m mi n -,1 0O 0 l ■ ■ ． 1 I 1 - ／ I L 一 一 ．■_II ’■ - 、 ‘ _I V ＼ ’ ’ ’ ’ 、 ’ 一1 _ ■ I L I L L 1 1 L ～ 1◆ _l _ 1 ’ T 一 _ 厂 ’ll 卜 - lI ■ I 一 I I - -_- I _ ▲ ． 一 一 ．一 』 f h l 一一 ’’r 一 一1 ■ r } 督 ．． 1． I _ | _一一 I I ■ ● 、 『 I I 一 l l ， I im l--1 r 图 2 C4 3井 压 裂 施 工 曲线 2 针 对储层 深 、施 工压力 高 的 问题 ，通 过应 用光 套 管压 裂 、羧 甲基胍 胶 压 裂液 体 系 、优 化 射孔 段 等降摩阻压裂技术 ，使井 口施工压力降低了 2 0 MP a ，实现 了加陶粒 1 5 0 m。的压裂规模 。 3 根据低孔低渗及凝析油气层 的特征 ，结合该类油气藏压裂技术研究成果 ，压裂规模 的优化本着 以造 长缝为主、提高导流能力为辅 的原则 ，为油气流产出提供了理想 的油流通道。 4 针对低孔低渗水敏性凝析油气藏的储层特征 ，所应用 的压裂技术及设计理念 ，通过 C 4 3井 的实 施 ，既保障了压裂工艺技术的成功，又获得 了高产油气流。但如何解决凝析油气藏压裂后裂缝周围液阻 带来 的伤害 ，还需要深入研究探索 ，以促进该类油气藏压裂技术的发展 。 [ 参考文献] [ I ]张应安 ，刘光玉 ，周学平 。等‘ ．新型羧 甲基胍胶超高温压裂液在松辽盆地南部深层火 山岩气井 的应用 E J ]．中国石油勘探 ，2 0 0 9， 1 4 4 7 0 ～ 7 3 ． E 2 ] h 继 勇，陈大均 ，王成文 ，等 ． 一种油包水乳化压裂液的实验研究 [ J ]．石油与天然气化工 ，2 0 0 3 ，2 5 6 6 5 6 8 ． [ 3 ]杨丽娜 ，陈勉 ，张旭东 ，等 ．小型压裂理论模 型模 型进展综述 [ J ]．石油钻采工艺 ，2 0 0 2 ，2 4 2 4 5 “ -- 4 8 ． [ 4 ]吴亚红 ，张士城 ，吴亚生 ，等 ．低渗凝析油气藏 压裂优化设计和产量预测 [ J ]．天然气工业 ，2 0 0 5，2 5 5 8 4 ～8 7 ． [ 编辑] 苏开科 黜 勰 器 3 a 2 4 1 2 船 ∞ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m