角64-H2井桥塞分段压裂技术特色解析

２０１０年５月　石油地质与工程　ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＧＥＯＬＯＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　第２４卷　第３期　

文章编号：１６７３—８２１７（２０１０）０３—００９１—０３　

角６４一Ｈ２井桥塞分段压裂技术特色解析　

吕国祥　，吴月先　，曾　科。，龚　蔚。，魏传阳　，周仲建。　（１．西南石油大学，四川成都６１０５００；２．中国石油川庆钻探工程有限公司；３．中国石油辽河油田公司）　

摘要：川中地区八角场须四段为块状长石石英砂岩致密凝析气藏，储层结构为裂缝一孔隙型、微裂缝　孔隙型和孔　隙型，纵向和横向非均质性严重，首次尝试用Ｉ　型水平井开采，一期分６段压裂施工成功，技术特色显现：分次射　孔，井筒内桥塞机械转向，固相纵向限缝高，光套管低摩阻泵注，前置酸预处理。　关键词：致密凝析气藏；Ｉ　型水平井；分段压裂；技术特色；评价　中图分类号：ＴＥ３５７　文献标识码：Ａ　

川中地区八角场气田中生界上三叠统须四段凝　析气藏拥有较多的探明天然气地质储量，致密储集　层开采技术难度很大，资源潜力不能有效地发挥。　直井大型加砂压裂工艺技术尝试（崔明月，丁云宏，　单文文，等．四川Ｉ八角场低渗透气田大型水力压裂应　用实例及认识，２０００），多口井呈现出较高效开采的　新局面。在此基础上尝试应用Ｌ型水平井开采口］，　旨在提供一井压多条高导缝的工程条件，再次提高　开发效果。角６４一Ｈ　井是该气田内新钻成的首口　Ｌ型水平试验井，位于构造西端高点附近的角５１井　区内，距角５１井仅只有２　ｋｍ，地质条件较好，有助　于与角５１井（直井）作压裂效果对比评价。角６４一　Ｈ　井一期压裂施丁作业历经１　０８５　ｍｉｎ（跨越４　ｄ），　相继分压６段，共计压人地层陶粒４８７．２８　ｔ，泵注工　作液３　４１０．３　ｍ。，创多项国内施工作业新纪录。　ｌ压裂试验区地质特征　川中地区八角场气田中生界上三叠统须四段凝　析气藏比］，短轴背斜构造中的长轴走向为东西向，长　轴向南突出，构造北陡南缓，南北不对称。构造上分　布有东、西两个局部高点，西高点分布范围较大，两　高点间由鞍部连接。西高点东南部为角５１井区，即　是须四段储层压裂改造试验区，主要由角４１井、角　５１井、角４５井和角５０井的井点连结所控制。须四　段地层埋藏深度为３　０００～３　２００　ｍ左右，厚度为　１０２～１４４．８　ｒｎ。须四段储集岩为长石石英砂岩，多　为中粒、细一中粒岩屑，具有中孔低渗的物性特征。　区域内须四段地层天然裂缝发育规模差异很大，分　布很不均匀。天然裂缝多为微细裂缝，主要为层理，　多为单斜层理、平行层理、水平层理、羽状层理和交　错层理。角５１井须四段３　１３２－－３　１４３　ｍ和３　１９７～　３　２０３　ｒｎ井段，钻井气浸显示，槽面见１０　鲕粒气　泡，钻时为９５～１５　ｍｉｎ／ｍ和８７～１７　ｍｉｎ／ｍ。岩石　泥质胶结较为疏松，以至于岩心内形成１．５～２．０　ｃｍ厚的钻井泥浆浸入环带，时差测井曲线中有多处　显现出微裂缝特征。射孑Ｌ完井后初测天然气产量达　到３．３６×１０　ｍ。／ｄ，这是全气藏内较大的初测天然　气产量，较发育的微裂缝起了重要的作用。投产３　个多月，气产量仍较平稳，井口套压下降幅度仅有　５．５　，地层供给能力较强。值得重视的是巨厚块状　砂岩储集层内无良好的隔层，限制人工缝高很难，致　密储集岩压裂造缝的施工泵压高。储集岩具有强水　敏、酸敏、盐敏和速敏的特征，浸入液易于诱发水锁　后患，须得有高效针对性技术措施。　

２分段压裂技术特色　（１）分次射孔。角６４一Ｈ　井一期施工作业要分　压６段，是在光套管泵注条件下进行，因而采取射孔　

一段、压裂一段的作法，先后共计射６个小孑Ｌ段（孔　段长度均为１　ｍ，均射１６个孔眼）。为了顺利施工　作业，均采用电缆牵引射孔枪，通过泵注方式送射孑Ｌ　枪就位（此工艺技术尚属国内首次作业）。分次射孑Ｌ　既是光套管泵注的需求，也避免了多孔段同时共存　的施工干扰，尤其满足分压的地质需求。　（２）井筒内桥塞机械转向。角６４一Ｈ　井一次性　分压６段（即压开６条人工裂缝），光套管泵注条　

收稿日期：２０１０—０３—０２　作者简介：吕国祥，副教授，１９５２年出生，研究方向为油气储层　地质学和数学地质学。　基金项目：四川省重点学科建设项目（编号：ＳＺＤ０４１４）的资助。　・９２・　石油地质与工程　２０１０年第３期　件下，压裂第一孔段时，凭借井底条件进行物理转　向，迫使工作液进入孔段内；往后的５个孔段分压，　均凭借连续油管送入井筒内的桥塞，进行机械转向，　迫使工作液进入相应压裂孔段内。先后于井筒内施　放５个桥塞，而压裂作业结束后，才磨铣掉这５个桥　塞，实现最终冲砂和排液。井筒内桥塞机械转向是　水平井分段压裂的技术关键，桥塞井筒内转向技术　成熟，具有很高的可靠性，致使各段压裂成功。　（３）固相纵向限缝高。角６４一Ｈｚ井分段压裂造　缝后，均先泵注粒径１００目石英砂和粒径８０目陶　粒，起到充填动态缝降滤失的功能，断塞有助于延伸　主裂缝。两种固相剂有一定的密度差异，在主缝内　流动分异的过程中，起到向上、向下充填降滤作用，　发挥限制主裂缝缝高的功能，迫使主裂缝增长、增　宽。由此再次表明角６４一Ｈ。井分段压裂，采用的是　综合性转向技术，井筒内转向和地层内转向彼此协　同作业，集成了两种转向技术的优势。　（４）光套管低摩阻泵注。角６４一Ｈ。井分段压　裂，采用＠１１４．３　１Ｔｉｍ油层套管泵注作业，井下施工　条件简单。井身结构油层套管外固井水泥返高应有　一定的深度，利于从油层套管外的环空中泵注平衡　液，保护井内上部的油层套管。此类压裂作业井的　井身结构，在钻井、固井作业中就得有所准备，不仅　要用高强度的油层套管，还得采用ｗＴ气密封技术　处理。光套管泵注作业的过水面积大，能满足大型　压裂大排量泵注的工程需求。光套管泵注时的流动　摩阻系数较低，有助于降低施工泵注压力。角５８Ｅ　井采用＠１３９．７　ｍｍ套管泵注，注人排量为５．６　ｍ。／　ｍｉｎ时，套管泵注摩阻仅只有７．９　ＭＰａ，摩阻系数０．　００２５　ＭＰａ／ｍＩ力口砂压裂中的泵注排量高达７．９５～　８．０６　ｍ。／ｍｉｎ时，泵注压力仍只有７１～６Ｏ　ＭＰａ，注　入地层陶粒２４４　ｔ，最高砂浓度达到９５８　ｋｇ／ｍ。，这　为角６４一Ｈ。井４１／２ｉｎ套管泵注压裂提供了科学依　据。　（５）前置酸液预处理。前置酸液先前多置于常　规前置液中的前缘，以清除钻井、固井和完井过程中　所造成的堵塞，畅通液流通道，降低压裂施工作业的　泵注压力。随着前置酸工程技术的发展，前置酸的　功能也不断增大。酸蚀碳酸盐岩，有助于扩大动态　缝宽，提高支撑缝的导流能力，尤其是碳酸盐岩储集　层加砂压裂更是如此。酸蚀沟通地层内的天然裂　缝，有助于扩大、延伸裂缝。较富余的前置酸，压裂　作业后的回流过程中，尚可发挥对碱性交联凝胶液　的破胶作用，有助于清除缝壁的压裂液滤饼、残胶和　残渣，改善缝壁的渗透性能，提高缝壁的泄流能力。　目前国内前置酸加砂压裂，不仅可在前置液前缘或　后缘布酸，甚至于可全用酸液作前置液口　］。国内　前置酸加砂压裂最早起源于川中地区磨１４井ｌ＿５　］，　因云岩储层破裂压力梯度很高，人工造缝的宽度很　窄，加之于地层内的天然裂缝存在，导致钻井过程中　漏失泥浆ｌＯ．３　ｍ。，射孔完井的气产量较中途测试　下降２／３。因而采用前置酸加砂压裂，酸液起到了　明显解堵、降泵注压力的作用，使加砂压裂一次性成　功，增产效果极其显著。四川地区的后续研究并未　进行，而长庆油田针对特低渗砂岩油藏加砂压裂的　需求，开展了卓有成效的研究及应用【７—８３。先期前　置酸加砂压裂施工作业２８口井，均一次性获得成　功，原油产量呈现逐月上升的趋势；继而又在镇５３　井区等５个新区块内，前置酸加砂压裂１００井次，镇　５３井区压裂后连续６个月的产量较常规压裂高。　正因为如此，角６４一Ｈ　井分段加砂压裂施工作业，　也采用前置酸技术，旨在发挥对新井解堵、降泵注压　力的作用，也确保获得地层较为真实的力学参数，提　高工程设计的科学性。　

３角６４一Ｈ　井分段压裂述评　角６４一Ｈ　井分段压裂，主要应用桥塞井筒机械　转向来实现，总体工艺技术有明显优势，确保一次性　压开多条人工裂缝，实现高强度储层改造目的。施　工作业的针对性强，不存在含糊性，能满足地质评价　的需求。　然而Ｌ型水平井桥塞机械转向分段压裂，仍然　有一定的适应范围，对于重点勘探井评价是有现实　意义的，对于优质储量区块高效开发也是有利的，而　对于较差储量级别的区块开发是不太适宜的。此分　段压裂工艺技术的工序复杂，巨额的投入要求尽快　高回报，推广应用就须得慎重，应以少数井重点试验　成效作判别。角６４一Ｈ。井压裂过程中，共计进行６　次射孔，５次向井筒送桥塞，１次测试压裂，６次加砂　压裂，磨铣桥塞５个，并最终全井彻底冲砂，前后历　经的时间很长（仅至压裂结束就得需用４　ｄ时间），　必然导致强水敏地层被大量工作液较长时间浸泡，　潜在着影响压裂效果的风险，而排液仅仅在冲砂后　才进行，其技术难度很大。　角６４一Ｈ。井一期分段压６段，均施工成功，二　期分压８段的准备接着进行。显然二期压裂的具体　安排，要视其一期压裂的成效大小而定，并作出适当　的技术改进。尤其是排液的安排要有一定的灵活　吕国祥等．角６４一Ｈ　井桥塞分段压裂技术特色解析　．９３．　（上接第９０页）　［４］　置液段塞的压裂施工参数。从降低滤失和提高返排　率的角度评价了多种现场应用材料的配伍性与效　果，形成了适合百１１０井区的压裂液配方体系。　（３）水力裂缝走向受断裂带的控制，和区块内断　裂带的走向一致，对后期注水开发及部署井网有一　定的参考价值。　ｒ　１　Ｌ　Ｊ　

参考文献　

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Ｍ　Ｐ　Ｃｌｅａｒｙ，Ｄ　Ｅ　Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｈ　Ｈ　Ｋｏｇｓｂｏ，ａｔ　ａ１．Ｆｉｅｌｄ　ｉｍ—　ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｐｐａｎｔ　ｓｌｕｇｓ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｐｒｅｍａｔｕｒｅ　ｓｃｒｅｅｎ——ｏｕｔ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｅｓ　ｗｉｔｈ　ａｄｅｑｕａｔｅ　ｐｒｏｐ—－　ｐａｎｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．　ＳＰＥ　２５８９２。１９９３　Ｌ　Ｗｅｉｊｅｒｓ，Ｃ　Ａ　Ｗｒｉｇｈｔ，Ｈ　Ｓｕｇｉｙａｍａ，ａｔ　ａ１．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｅ—ｅｖｉｄｅｎｃｅ，　ｉｍｐａｃｔ　ａｎｄ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｉｍｐｌｉｃｔｉｏｎｓ．ＳＰＥ　６４７７２，２０００　ＭｃＤａｎｉｅｌ　Ｂ　Ｗ，ＭｃＭｅｃｈａｎ　Ｄ　Ｅ，Ｓｔｅｇｅｎｔ　Ｎ　Ａ．Ｐｒｏｐｅｒ　ｕｓｅ　ｐｒｏｐｐａｎｔ　ｓｌｕｇｓ　ａｎｄ　ｖｉｓｃｏｕｓ　ｇｅｌ　ｓｌｕｇｓ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｐｒｏｐｐａｎｔ　ｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ａｐｐｌｉｅａ—　ｔｉｏｎｓ．ＳＰＥ　７１６６１，２００１　胥豪，姚海晶．压裂施工中前置液用量计算方法研究　［Ｊ］．大庆石油地质与开发，２００７，２６（６）：１０７—１０９