連續(xù)油管帶底封分段壓裂技術(shù)在涇河油田的應(yīng)用

姚昌宇 王遷偉 高志軍 李嘉瑞 朱新春

（中石化華北分公司工程技術(shù)研究院，河南鄭州 450006）

連續(xù)油管帶底封分段壓裂技術(shù)在涇河油田的應(yīng)用

姚昌宇 王遷偉 高志軍 李嘉瑞 朱新春

（中石化華北分公司工程技術(shù)研究院，河南鄭州 450006）

涇河油田長8油藏屬低孔、特低滲油藏，前期采用裸眼封隔器分段壓裂取得較好效果，但該工藝裂縫起裂位置不明確，無法實(shí)現(xiàn)井筒全通徑，為提高油田采收率，提出了連續(xù)油管帶底封分段壓裂工藝。該工藝將連續(xù)油管和噴砂射孔工具、底部封隔器連接，通過油管注入實(shí)現(xiàn)噴砂射孔，環(huán)空注入實(shí)現(xiàn)加砂壓裂，用底部封隔器對已壓層段進(jìn)行隔離，由下至上逐級分段壓裂。該工藝壓裂裂縫起裂位置明確，改造地層針對性強(qiáng)，作業(yè)速度快。在JH2P20井的應(yīng)用表明，連續(xù)油管帶底封分段壓裂工藝可在30 min內(nèi)完成轉(zhuǎn)層壓裂，正常情況下1 d內(nèi)可完成9段壓裂施工，壓后井筒全通徑，在涇河油田具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

涇河油田；水平井；連續(xù)油管；水力噴砂射孔；底部封隔器；分段壓裂

涇河油田長8油藏屬于低孔、特低滲砂巖油藏，儲(chǔ)層孔隙度6 %～16.6 %，平均孔隙度10.2 %，滲透率0.10～1 mD，平均滲透率0.26 mD，區(qū)域天然裂縫發(fā)育，平面非均質(zhì)性強(qiáng)，油井基本無自然產(chǎn)能，需壓裂改造投產(chǎn)。前期采用裸眼封隔器分段壓裂改造，先后在JH17P1井、JH2P2井獲得高產(chǎn)，但隨著生產(chǎn)時(shí)間的延續(xù)，地層能量匱乏，產(chǎn)量越來越低，需要進(jìn)行二次改造或能量補(bǔ)充，然而基于裸眼封隔器的分段壓裂水平井，在后期作業(yè)中面臨著以下難點(diǎn)：無法實(shí)現(xiàn)井筒全通徑；后期作業(yè)（分段采油、產(chǎn)液剖面測試、沖砂、重復(fù)壓裂等）困難且風(fēng)險(xiǎn)大；壓裂裂縫起裂位置不明確，后期能量補(bǔ)充針對性差，無法明確剩余油分布規(guī)律。為進(jìn)一步提高壓裂改造針對性，滿足油井后期綜合治理，提高油田整體開發(fā)效益，2013年在涇河油田開展了連續(xù)油管帶底封分段壓裂試驗(yàn)。

連續(xù)油管帶底封分段壓裂工藝?yán)貌?，通過噴嘴節(jié)流，將高壓射孔液轉(zhuǎn)化為高速射孔液高速?zèng)_擊套管、水泥環(huán)和巖石，產(chǎn)生切割作用，實(shí)現(xiàn)深度射孔［1-3］。水力噴砂射孔后，通過油套環(huán)空進(jìn)行主壓裂，壓裂結(jié)束后通過連續(xù)油管拖動(dòng)噴射工具和封隔工具轉(zhuǎn)層壓裂。該工藝適用于套管固井完井水平井，各層段間采用上提解封、下放坐封的機(jī)械式封隔器封隔，封隔器可以承受 69 MPa 的工作壓力［4-7］。

1 連續(xù)油管分段壓裂工具

1.1 工具組合

工具結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)工具與連續(xù)油管連接，封隔器與錨定系統(tǒng)通過連續(xù)油管上提或下放實(shí)現(xiàn)解封與坐封。在噴砂射孔和主壓裂階段，工具處于坐封狀態(tài)。在工具入井和轉(zhuǎn)層運(yùn)動(dòng)過程中，封隔器與錨定系統(tǒng)處于解封狀態(tài)。在壓裂結(jié)束轉(zhuǎn)層過程中，需通過連續(xù)油管循環(huán)洗井直到工具上提至設(shè)計(jì)位置完成坐封，確保井筒清潔，避免工具遇卡。

圖1 連續(xù)油管帶底封分段壓裂工具示意圖

1.2 工藝流程

（1）進(jìn)行刮管與通井作業(yè)，確保分段壓裂工具在井筒中順利下入；（2）用連續(xù)油管帶機(jī)械式套管節(jié)箍定位器進(jìn)行定位； （3）進(jìn)行回壓測試，由于在噴砂射孔和射孔后循環(huán)洗井時(shí)，要求地面控制回壓不低于坐封前井口壓力，因此在壓裂施工前，必須測試不同返排速度下，不同尺寸的油嘴所能控制的回壓數(shù)據(jù)并做好記錄，用于噴砂射孔和射孔后循環(huán)洗井期間油嘴控制回壓時(shí)作參考；（4）通過連續(xù)油管循環(huán)射孔液，達(dá)到一定排量后開始加入石英砂進(jìn)行噴砂射孔；（5）射開套管后，進(jìn)行循環(huán)洗井，此時(shí)平衡閥打開，將射孔液和石英砂洗出井口；（6）進(jìn)行該層的主壓裂施工； （7）施工完成后，上提連續(xù)油管解封封隔器，再次定位進(jìn)入下一層后，下放坐封封隔器，開始進(jìn)行第2層施工。以此步驟完成所有層段施工后，上提連續(xù)油管出井口。

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）能進(jìn)行定點(diǎn)水力噴砂射孔，壓裂裂縫起裂位置明顯，壓裂改造針對性強(qiáng)；（2）用底部封隔器封隔，可驗(yàn)封，分段可靠；（3）可進(jìn)行大規(guī)模壓裂，水平井分段級數(shù)不限；（4）壓裂發(fā)生砂堵時(shí)可及時(shí)用原管柱處理，能有效縮短砂堵處理時(shí)間；（5）施工作業(yè)速度相對較快，壓后井筒全通徑，利于油井后期綜合治理。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 JH2P20井基本情況

JH2P20井為涇河油田JH2井區(qū)的一口在評價(jià)水平井，?215.9 mm井眼下?139.7 mm套管（套管鋼級N80，壁厚7.72 mm，抗外擠43.3 MPa，抗內(nèi)壓53.4 MPa）固井完井，完鉆井深2 243.22 m，垂深1 487.26 m，水平段長587.22 m，鉆遇砂巖段長528 m。錄井顯示油斑40 m，油跡350 m，熒光138 m。測井解釋油層43.7 m，差油層324.5 m，干層122.6 m。根據(jù)鄰井DST測試結(jié)果，計(jì)算該井地層壓力13.6 MPa，地層溫度55.6 ℃。

2.2 施工管柱和施工參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)JH2P20井完井井深、水力噴砂射孔沿程摩阻與節(jié)流摩阻計(jì)算結(jié)果，同時(shí)考慮到壓裂施工過程中需要較高的抗拉強(qiáng)度，優(yōu)選外徑50.8 mm、壁厚4.45 mm連續(xù)油管。壓裂管柱結(jié)構(gòu)為：?50.8 mm連續(xù)油管+ 連續(xù)油管接頭+ 丟手工具+ 扶正器+ 水力噴射工具+ 平衡閥+ 反循環(huán)接頭+封隔器和錨定裝置+ 機(jī)械式套管接箍定位器+引導(dǎo)頭。連續(xù)油管外徑50.8 mm、內(nèi)徑41.9 mm、壁厚4.45 mm、鋼級QT800、長度2564 m、抗內(nèi)壓70 MPa、最小屈服強(qiáng)度80% 29.14 T、內(nèi)容積1.38 L/m。水力噴砂工具外徑94 mm、內(nèi)徑31.8 mm、長度0.31 m，噴嘴內(nèi)徑4.762 5 mm，數(shù)量4個(gè)，射孔相位角90°，過砂量10 m3。底部封隔器外徑117.9 mm、內(nèi)徑38.1 mm、長度0.98 m，重復(fù)坐封10次，耐壓69 MPa，耐溫150 ℃。其他壓裂工具參數(shù)見表1。

表1 JH2P20井下其他壓裂工具參數(shù)

優(yōu)選射孔工具噴嘴內(nèi)徑4.7 625 mm、噴嘴數(shù)量4個(gè)、射孔相位角90°，射孔液采用原膠液+40/70目石英砂混合液，石英砂濃度為100 kg/ m3，噴砂射孔排量 0.65 m3/ min，噴射時(shí)間10 min。

該井分6段壓裂施工，設(shè)計(jì)單段加砂量29.9～35.2 m3，總加砂量192.2 m3，總液量1 480 m3，環(huán)空施工排量3 m3/min，油管施工排量0.1～0.2 m3/min。主壓裂液采用羥丙基瓜膠壓裂液體系，支撐劑采用20～40目石英砂。

2.3 施工過程

該井順利完成6段壓裂施工，施工參數(shù)見表2。

表2 JH2P20井主壓裂施工參數(shù)統(tǒng)計(jì)

（1）整個(gè)施工過程順利，未出現(xiàn)封隔器失封現(xiàn)象，封隔器坐封穩(wěn)定可靠。6段施工過程中，僅第6段封隔器坐封未一次性成功，其他層段均一次性完成坐封，分析原因可能是封隔器下端摩擦塊摩擦力下降/套管太滑導(dǎo)致坐封困難。

（2）封隔器解封、壓裂工具的上提轉(zhuǎn)層、封隔器重復(fù)坐封可在壓裂施工過程中順利完成。

（3）從第1、2段施工曲線看，近井筒扭曲摩阻較大，這與射孔方位與裂縫延伸方位不一致而導(dǎo)致的近井扭曲摩阻有關(guān)系，該井水平段與最大主應(yīng)力方向成39°夾角。

（4）JH2P20井第5段水力噴砂射孔后，出現(xiàn)地層壓開困難問題，通過連續(xù)油管或油套環(huán)空多次放噴→試擠，解除孔眼堵塞，壓開地層，順利完成壓裂施工。

2.4 施工效果分析

（1）從 2～6層的轉(zhuǎn)層作業(yè)時(shí)間來看，隨著施工層數(shù)增加，操作逐漸熟練，轉(zhuǎn)層所需要的時(shí)間逐漸減少，最少轉(zhuǎn)層時(shí)間僅 27 min，平均38.6 min，表明該工藝具有快速轉(zhuǎn)層能力。

（2）從JH2P20井各段施工作業(yè)時(shí)間看，平均每層施工時(shí)間158 min，其中射孔、洗井以及轉(zhuǎn)層作業(yè)平均每段用時(shí)69.6 min，相比裸眼封隔器分段壓裂工藝，連續(xù)油管帶底封分段壓裂工藝平均每段僅多用時(shí)70 min，說明該工藝具有快速施工作業(yè)能力。

（3）JH2P20井為涇河油田一口評價(jià)水平井，由于水平段鉆遇儲(chǔ)層物性差，含油性差，壓后未見油產(chǎn)出，但壓后實(shí)現(xiàn)了井筒全通徑，有利于油井后期治理。

3 結(jié)論

（1）連續(xù)油管帶底封分段壓裂工藝具有壓裂改造針對性強(qiáng)、作業(yè)速度快、壓后利于油井后期綜合治理等優(yōu)點(diǎn)，可有效實(shí)現(xiàn)水平井井筒全通徑，可在30 min內(nèi)完成轉(zhuǎn)層壓裂，1天內(nèi)完成9段壓裂改造。

（2）如果在連續(xù)油管拖動(dòng)轉(zhuǎn)層施工過程中出現(xiàn)管柱遇卡，可通過循環(huán)洗井、上提下放連續(xù)油管有效解卡；如果在水力噴砂射孔后，壓開地層困難，可通過多次放噴、試擠解除孔眼堵塞問題，或注入少量低濃度酸液清洗孔眼，解除近井地帶污染，從而降低破裂壓力。

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Application of sectional fracturing technique with coiled tubing and bottompacker in Jinghe Oilfield

YAO Changyu,WANG Qianwei,GAO Zhijun,LI Jiarui,ZHU Xinchun
（Research Institute of Engineering Technology,Sinopec North China Company,Zhengzhou450006,China）

Chang-8 oil reservoir of Jinghe Oilfield belongs to low-porosity and super-low permeability reservoir.In earlier stage,the sectional fracturing treatment with open hole packer gained a good effect,but the facture starting position of this technique is ambiguous and full opening of wellbore cannot be achieved.In order to improve oil recovery,the author puts forward “sectional fracturing technique with coiled tubing and bottom packer”.In this technique,the coiled tubing,tools of sandblasting and perforating,and the bottom packer are connected,sandblasting and perforating are realized by injection through tubing,sand fracturing is achieved by injection from annular space,the layers being fractured are isolated by using bottom packers,to realize stepwise staged fracturing from bottom to top.This technique is characterized by significant fracturing fracture significant,well-directed formation reformation and fast operation speed.Application testing for JH2P20 well shows that by this technique,the transition layer fracturing could be finished in 30 min.Under normal condition,9-interval fracturing can be completed within one day.After fracturing,the wellbore full opening will be performed.This technique has high promotion value in Jinghe Oilfield.

Jinghe Oilfield;horizontal well;coiled tubing;sand jet perforation;bottom packer;staged fracturing

姚昌宇，王遷偉，高志軍，等.連續(xù)油管帶底封分段壓裂技術(shù)在涇河油田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（1）：94-96.

TE357.1

：B

1000-7393（2014）01-0094-03

10.13639/j.odpt.2014.01.025

2013-07-23）

（編輯 景 暖）

中石化科技攻關(guān)項(xiàng)目“鄂南致密砂巖油田水平井高效開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”（編號：P12130）。

姚昌宇，1982年生。2010年畢業(yè)于成都理工大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣儲(chǔ)層改造研究工作。電話：13526546175。E-mail：yaoyu61111@163.com。