水平井分段壓裂技術在低滲油田開發中的應用

董建華，郭 寧，孫 渤，高 寶，龐其民

(1.中油大港油田公司，天津 大港 300280;

2.中油渤海鉆探井下作業分公司，河北 任丘 062552)

水平井分段壓裂技術在低滲油田開發中的應用

董建華1，郭 寧2，孫 渤2，高 寶2，龐其民2

(1.中油大港油田公司，天津 大港 300280;

2.中油渤海鉆探井下作業分公司，河北 任丘 062552)

近年來大港油田低滲透油藏在未動用儲量中的比例日益加大。針對低滲儲層施工難度大、開發效果不理想等難點，進行了水平井裸眼分段壓裂投產一次完井技術研究，并對完井管柱、分段數量及長度、壓裂參數等進行了優化設計。現場實踐證明，合理應用水平井技術開發低滲儲層，能夠縮短作業時間，提高儲層動用程度，實現經濟高效開發。

低滲透油田;水平井;裸眼封隔器;滑套;分段壓裂;家K39－29H井

引 言

大港油田地處渤海灣盆地腹部，屬復雜斷塊油氣田，自1992年至今，共鉆水平井180余口，完井方式以固井射孔和篩管完井為主。2010年勘探開發取得突破性進展，低孔低滲儲層分布廣泛，潛在的油氣儲量十分豐富，是目前油田增油上產的重點區域，現有水平井完井方式不能滿足低滲透油藏經濟高效開發的需要。國內低滲儲層分段壓裂施工工藝還處于研究階段，不完善、不配套，特別是水平井分段壓裂工藝和井下封隔工具方面與實際生產需求還存在較大的差距［1－4］。水平井裸眼分段壓裂在大港油田應用尚屬首次，通過裸眼封隔器對水平段進行劃分，投球逐層壓裂，造縫能力強，減少了完井液與儲層接觸時間，從而滿足勘探開發需求。以家K39－29H井施工為例，提出水平井裸眼分段壓裂完井的水平井開發思路，為大港油田提高油藏單井采收率和低滲儲層動用程度，提供了有效的方法。

1 家K39－29H井完井概況

1.1 完井數據

大港油田官107×1斷塊構造位于沈家鋪地區，主要含油層位為孔二2油組，是低滲儲層勘探開發的前期區塊，油藏埋深為2 140～2 245 m，孔隙度為20.8%，滲透率為 157×10－3μm2，泥質含量為19.11%，地層砂粒度中值為0.05 mm，膠結程度中等。家K39－29H井是大港油田低滲儲層水平井分段壓裂的第1口水平井，實際造斜點井深為1 870 m，A點斜深為2 315 m，垂深為2 174.00 m;B點斜深為2 495.6 m，垂深為2 189.28 m，水平段長度為180 m。表層套管從井口到255 m井段采用?273.05 mmJ55套管完井，壁厚為8.89 mm，抗壓強度為21.6 MPa，水泥返至地面;技術套管從井口到2 000 m井段采用?177.8 mm N80套管完井，壁厚為9.19 mm，抗壓強度為56.3 MPa;2 000.0～2 314.8 m井段采用?177.8 mm P110套管完井，壁厚為10.36 mm，抗壓強度為56.3 MPa;水泥返高為930 m，采用聲幅變密度測井，固井質量合格。

1.2 施工難點與技術對策

家K39－29H井施工中難點主要包括:①依據錄井資料，施工井段2 460～2 495 m為含水油層，壓后有出水風險，需適度控制規模;②油層裸露段長，濾失量大，存在形成多裂縫的風險;③該井水平段方位為240°，根據南部地區裂縫方位測試，壓裂裂縫方位為北東東向，二者夾角較小，增加了施工難度;④壓裂施工前未測井徑，存在封隔器坐封在井徑擴大處的風險，影響封隔效果。針對上述問題，施工前用刮管器和通井規通技術套管，用鉆頭+西瓜皮磨鞋通井至井底，暢通無阻后下入完井管柱，施工過程中管柱應緩慢下放，封隔器坐封時盡量保持壓力穩定［5－8］，采用支撐劑段塞工藝、大排量施工提高壓裂效果。

2 完井管柱配套及壓裂工藝優化

水平井壓裂投產一次完井管柱可實現多層分段分層壓裂，不需壓井投產。完井管柱主要包括球座總成、壓差滑套、裸眼封隔器、投球滑套和懸掛封隔器［9－10］。依據現場錄井、測井、地質等對開發層位的解釋及工藝需求，將水平段優化設計為3段，即2 460～2 495 m和2 317～2 326 m為壓裂井段，中間為砂巖封隔段。完井管柱入井后，投球入球座總成，坐封裸眼封隔器，并打開底部壓差滑套，然后進行底層壓裂施工;投球打開頂部滑套壓裂上層，壓后放噴投產，入井球隨返排通道進入收球器。完井工具技術參數見表1。

表1 完井工具技術參數

3 增產壓裂改造

大港油田在家K39－29H井首次實施水平井分段壓裂施工工藝技術，采用壓縮式裸眼封隔器將水平井段分成3段，并用壓差滑套與投球滑套分段壓裂的方式，依次對第3段和第1段進行壓裂改造，現場施工1次成功，放壓投產見到良好應用效果。該井鄰井孔二段破裂壓力梯度為0.021 8～0.022 0 MPa/m，施工排量為3.0～4.4 m3/min，加砂強度為1.70～1.74 m3/m，施工平均泵壓為24～46 MPa，本次壓裂施工取破裂梯度為0.022 0 MPa/m。壓裂設計施工壓力為56.34 MPa，水平段壓裂后裂縫形態為縱向裂縫，為防止層間干擾，軟件優化裂縫參數見表2。

表2 模擬裂縫幾何尺寸

施工步驟:壓裂前準備好排液設備，打壓至36 MPa，壓差滑套打開，壓裂水平井底部段，斜深為2 460～2 495 m，注前置液為120 m3，注攜砂液為135 m3，注頂替液為12.2 m3，共加砂20.2 m3，粒徑為0.3～0.6 mm，第1段加砂完成后待砂濃度降至20 kg/m3，送球泵車打壓，從井口旋塞閥投入50.8 mm球，關閉旋塞閥，送球泵車停泵，檢查球是否投出。當支撐劑頂替到位前3 m3時，降低排量至1.0～1.2 m3/min，泵送球，待球落座后，壓力為47 MPa時，打開投球滑套壓裂第2段，斜深為2 317～2 326 m，注前置液為150 m3，注攜砂液為210 m3，注頂替液為 11.9 m3，共加砂31.8 m3，粒徑為0.3～0.6 mm，壓后及時排液。壓裂過程中壓裂泵組與投球泵組交替施工，不動管柱實現分段壓裂，簡化施工工藝，井下工具性能可靠穩定。表3為家K39－29H井部分生產數據。

可見，該井2011年投產后含水比較穩定。自2011年1月28日投產至2011年5月25日止，平均日產液為51.45 m3/d，日產油為19.86 t/d，是周圍鄰井直井增產效果的2～3倍，達到經濟開發的要求，拓展了大港油田低滲透油田開發思路，為歧北斜坡、濱海斜坡、歧口凹陷區塊開發奠定了基礎，為深層長井段水平井分段完井及壓裂提供了借鑒。

表3 家K39－29H生產數據

4 結論及建議

(1)家K39－29H水平井分段壓裂施工改造，投產后增產穩產效果顯著，滿足現場對水平井壓裂增產的要求，為大港低滲油田水平井開發提供了一種簡單、可靠的新技術。

(2)裸眼分段壓裂工具性能穩定，可實現水平井多分段不動管柱、不停泵逐層壓裂，工藝簡單、可靠，滿足了低滲透油田水平井分段壓裂的要求。

(3)加強壓裂層段精細劃分方法研究，為準確合理分段和確定滑套位置提供依據。

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DONG Jian －hua1，GUO Ning2，SUN Bo2，GAO Bao2，PANG Qi－min2

(1．Dagang Oilfield Company，PetroChina，Tianjin300280，China;

2．Bohai Drilling Engineering Co．，Ltd，PetroChina，Renqiu，Hebei062552，China)

Application of horizontal well multistage fracturing in low permeability oilfield development

The proportion of low permeability reservoirs is increasing among undeveloped reserves in the Dagang oilfield in recent years．These reservoirs are difficult to develop and hard to achieve ideal result．Therefore，the technology of multistage fracturing and producing from horizontal openhole through one trip completion has been researched through optimization of completion string，the number and length of fracturing sections，and fracturing parameters．Field practice has proved that proper application of horizontal well technology to develop low permeability reservoirs can shorten operation time，improve the degree of reserve recovery，and realize economic and efficient development．

low permeability oil field;horizontal well;openhole packer;sliding sleeve;multistage fracturing;Well Jia K39－29H

TE357

A

1006－6535(2011)05－0117－03

20110324;改回日期20110613

董建華(1983－)，男，工程師，2009年畢業于東北石油大學油氣井工程專業，獲碩士學位，現主要從事水平井、特殊井完井技術研究。

編輯 王 昱