新型碳酸盐岩裸眼水平井分段压裂管柱研究

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近年来,我国已经探明的低渗透油藏的储量已有近65亿吨,在这其中,已探明的低渗透储量有大约百分之五十的部分由于开采效益差、产能低等原因难以开发。最近几年,随着高质量油藏储层的日益减少、高效益的油气储层的不断开发、全世界的国家需求石油的速度提升的同时,世界石油的钻井技术勘探开发工艺技术和水平不断提升,大量事实表明:水平井的开发工艺对于致密储层、碳酸盐岩储层、稠油储层等特殊储层,具有至关重要的开发优势,在全世界中都已然大量的应用。
而在碳酸盐岩储层中,储层改造和提高产量至关重要。目前来说,水平井分段压裂工艺技术是针对碳酸盐岩的一项关键措施。从上世纪 80年代,我国就已经进行了水平井分段压裂技术的研究,从压裂前进行的产能预测技术到水力压裂施工作业中裂缝走向及长度掌控,这些分段压裂工艺技术均取得了较大进展。为了加大油层跟井筒之间接触面积,增加产量和最后的采收率,常常用水平井工艺进行储层的开采。而水平井在进行水力压裂施工作业之后,可增加油田产量,加大开发效率。但是目前这些技术在现场施工操作等方面上还达不到很高的水平,其井下的层间封隔工具的密封性能、工具质量安全可靠性等技术还不足以满足现场的需求,尤其是在封隔工具的配套与密合成都等方面还需进一步的研究。而在储层方面则是低渗透油藏渗流阻力大、渗透率小、连通性不好,并且有时水平井的单井产能很差,不能够
满足高效开发的需求,故而水平井水力压裂施工作业的实施非常有必要,它能帮助油田增产提效,增加水平井的产能。
一、工艺理论研究
通常来说水平井的分段压裂技术与其完井工艺不可分开讨论,故能称之为分段压裂完井工艺。其分类可分为两大类:
1.机械封堵逐层压裂的分段压裂技术。这类分段压裂技术主要用封隔器机械分卡压裂方法。
2.分段分流压裂技术。它是利用压裂液的力学特性,在其经过已裂开层的射孔炮眼时,使破裂压力不同的各目的层都相继被压开,再入砂支撑裂缝,完成全井压裂。
对碳酸盐岩储层的开发,最有效最常见的技术是裸眼水平井分段压裂技术。目前的裸眼分段压裂中,关键组成部分有:裸眼封隔器、悬挂封隔器、坐封球座、投球滑套等。常规的裸眼分段压裂工艺为“裸眼封隔器+滑套”,具体为:水平井段被裸眼封隔器按需分成两段及以上的多段,然后通过下进投放低密度球的方法将各段的滑套打开,再进行压裂施工作业。本文设计研究中,该管柱将既可以作为压裂管柱、也能作为完井管柱。其目的又节约了施工作业成本,不用进行射孔和固井等作业,也提高了完井效率。
目前的完井管柱中,“裸眼封隔器+滑套”方法其运用的封隔器数目较多,且外径都很大,该方法在摩阻大、井眼有缩径等多变井眼环境的裸眼水平井中,其完井管柱下入非常局限,甚至根本无法下入,且压裂作业施工后无法进行二次压裂等施工改造,故此该工艺的应用受到了很大的制约限制。为此,如果设计制作出能够针对裸眼水平井分段压裂的管柱结构,使其能轻松下入且压裂后能够顺利进行二次改造,那为在今后水平井分段压裂在特殊储层(如碳酸盐岩)的施工作业过程中,将具有重要的施工指导意义。
二、新型管柱设计原理1.设计图
新型管柱设计图如图1所示:
图1 水平井压裂完井管柱内部结构示意图
新型碳酸盐岩裸眼水平井分段压裂管柱研究
穆 笛  大庆油田第三采油厂
【摘 要】本文对深层碳酸盐岩水平井的特点进行分析,通过结合目前大部分分段压裂技术的工艺特点,得出对于
骶骨深层碳酸盐岩,裸眼分段压力工艺是最好的方法。本文研究并介绍了一种新型的管柱结构,它相对与其他的管柱更易于下入、压裂后更方便进行二次改造,对以后的碳酸盐岩油层开发有重大的意义。
【关键词
】碳酸盐岩;水平井;分段;压裂管柱
64图中:
1为引鞋,2为浮鞋,3为座封球座,4为尾管,5为管
外封隔器,6为悬挂器,7为导向头,8为筛管,9为单向阀,10为底部喷射器,11为油管,12为安全接头,a为扶正器,b为滑套喷射器。
2.技术方案
万科深蓝裸眼水平井分段压裂所用的水力喷射分段完井压裂管柱的组成部分包括:管外封隔器、尾管以及尾部的喷射器与一个以上的滑套喷射器,它们组装在所述尾管内。而其悬挂器则通过所述尾管的上端连接至钻杆,所述尾管外安装有封隔器,其作用为用于固定住所述尾管;通过油管,在首位位置上的滑套喷射器连接至井上;油管之间,则用相邻的滑套喷射器来连接;滑套喷射器则位于末位,它是通过油管连接至其底部的喷射器装置。其中,用于锚定管柱是管外封隔器。
此外,可以将扶正器设置在各个底部喷射器与滑套喷射器中;通过油管,将其底部喷射器连接至单向阀;通过筛管,其单向阀连接至导向头;其尾管的尾端部位也组装有浮鞋、引鞋月座封球座。
3.施工方式
完井管柱实施过程为:如图1所示,在水平井的裸眼段钻井阶段完工后,通过刮削到模拟通井的工艺顺序来确保井眼的光滑性,在完井管柱内送入钻杆设施;连接正注管线,通过配置好浓度比例的KCL溶液来顶替井筒内泥浆,当进出口水溶液各项参数一致为止;上部程序完工结束后,把低密度球从井口处投入进去,在坐封球座3处用水泥车泵送球,然后把悬挂器6与压座封管外封隔器5加入到钻杆内;钻杆内在座封完成后继续施加提升压力,然后舍弃悬挂器,把提上钻杆,接着在钻杆内打压,验证检查悬挂器的密封性;再稳住压力,在压力升降幅度合格后,将钻杆起出。数学学习与研究
压裂管柱实施的过程为:在洗井与通井之后,将水力喷射分段压裂施工管柱下入井下;在井口处安装压裂实施设施,将作业车辆指派到指定位置并连接好装置,再进行地面管线设施的检查与连接,然后进行试压,施压无问题之后方才能够进行压裂施工;在前一个阶段结束以后,以底部喷射器为基础,在指定位置开始进行第一段喷砂射孔压裂作业;接下来打开滑套喷射器装置,将对应大小的低密度球投入其中,进行接下来的下一段射孔喷砂压裂作业。在射孔阶段的套管回压必须以油嘴来进行控制,这样可保证高处地层的停泵压力能大于射孔时的套压,然后再通过调整施工作业车的排量来控制施工压裂作业阶段的套管压力;最后,压裂施工作业结束,泄压放空排液。
三、结果与分析
1.功能与特点
本文中研究设计的优点功能如下:悬挂尾管在完井后不用进行射孔作业与固井作业,固井时产生的水泥浆污染问题被彻底断绝,能使油气层不被污染;在套管鞋附近,将一个管外的封隔器装置放置在了悬挂器悬挂尾管的完井管柱处,使管柱受多变的井眼环境影响较少,下入难度大大降低;在分段水力压裂管柱尾管内的不动管柱处,并未设置安装任何封隔器,可通过下入对应大小的低密度球就可打开各级的滑套,可实现单次下入管柱就能进行压裂施工作业与多段射孔施工工作业;结合了水力分段压裂的不动管柱工艺技术特点与裸眼水平井完井的优点,使得该技术可在指定位置精准的压出裂缝,既能降低作业风险,又可节省施工作业的时间。
2.结果分析
hdtune2.52本文研究设计的管柱结构:
(1)可轻松下入完井管柱,可直接避免常规分段压裂的完井管柱(如“裸眼封隔器+滑套”装置)外径大、封隔器多等问题,解决了井眼多变环境中,裸眼水平井的摩阻大、有缩径等下入问题;
(2)无需再进行射孔作业施工与固井作业,节约施工成本并加大完井效率;
(3)水力分段压裂技术不动管柱的尾管内,没有任何封隔器装置,施工作业后管柱能轻松取出,故而便于今后再次改进施工。
参考文献:
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作者简介:穆笛(1993-),男,硕士,大庆油田第三采油厂,油气田开发。
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