延安氣田西部深井壓裂工藝改進及效果

高利軍（延長石油（集團）油氣勘探公司天然氣勘探開發部,陜西延安716000）

延安氣田西部深井壓裂工藝改進及效果

高利軍
（延長石油（集團）油氣勘探公司天然氣勘探開發部,陜西延安716000）

延安氣田西部探區深井前期壓裂均以失敗告終，分析認為，目的層埋藏深（3800～4315m）、溫度高（大于120℃）、地應力大（大于65MPa），而壓裂工藝不能滿足其施工要求，通過全面分析、總結影響壓裂施工成功率的各種因素，針對性采取優選封隔器、優選管柱、優選采氣樹、改進射孔工藝和提高壓裂液性能等一系列措施，最終壓裂施工成功率達92%，效果顯著。措施改進和工藝優化對后續西部探區深井壓裂具有較強的指導意義。

深井壓裂工藝；工藝改進；原因分析

1　引言

隨著延安氣田的勘探開發，西部探區部分井上古生界氣層深度在3800～4315m之間，井溫超過了120℃，地應力大于65MPa，導致壓裂施工過程中壓力高，可達70MPa以上，A井氣層（3996-3998m）壓裂四次均因超壓而失敗，前期壓裂井均以失敗告終，壓裂成功率為零。分析認為壓裂失敗的主要原因是壓裂工藝的不適應性。本文仔細分析、總結了影響壓裂成功率的各種因素，結合地層情況，提出一系列改進措施，提高西部深井壓裂成功率。

2　壓裂失敗的原因分析

由表1可見，西部氣井普遍埋藏較深、壓裂施工壓力高、溫度高，針對西部深井壓裂成功率低的癥結問題，全面分析了各種因素，包括壓裂人員技術水平、壓裂液性能、支撐劑性能、封隔器質量、油管承壓強度、采氣樹承壓強度、管柱組合、施工參數、地層地應力等。經過逐條認真調查，造成西部深井壓裂工藝不合理的主要原因有5條：①封隔器工作壓差及耐溫不夠；②油管強度不夠；③采氣樹承壓不夠；④井深地層致密、地應力大；⑤壓裂液抗高溫性能不夠。針對這些問題提出了相應的改進措施。

表1　模擬計算的壓裂施工壓力及氣層溫度

3　改進措施

（1）優選封隔器。前期壓裂使用Y344-144-120/35型封隔器，工作溫度120℃，工作壓差35MPa，經過多方調研選取了Y344-114-150/70封隔器，可滿足最大溫度150℃、最大壓差70MPa的要求。對Y19井S2層（4190-4195m）采用兩種封隔器進行了對比試驗，結果表明，老型封隔器座封不嚴（套壓上漲至26.4MPa），不能滿足要求，新型封隔器座封良好，能夠滿足施工要求。

（2）優選管柱。前期壓裂施工壓力均超過施工限壓65MPa，達到了70MPa以上，甚至超過了目前使用的2″N80油管抗內壓，導致施工中不敢再上提壓力，最終造成施工失敗。因此針對西部深井壓裂應選用更高性能的油管，以提高了西部深井壓裂管柱承壓的要求。經過對周邊氣田的調研，決定使用性能更高的2″P110油管。

（3）優選采氣樹。前期所有西部氣井均采用KQ65/70采氣樹，其工作壓力為70MPa，無法滿足現場施工。經過分析及調研最終決定在西部深井采用工作壓力更高的KQ65/105采氣樹，以滿足西部氣井壓裂井口承壓的要求。

（4）改進射孔工藝。要求試氣隊伍加大洗井力度，由以前的僅依靠反循環洗井，改為正反洗井相結合，確保鉆完井時井底的污物被沖洗干凈，緩解施工破壓難、施工壓力高的問題。另外，將常規射孔工藝改變為復合射孔工藝，在射孔的同時進行高能氣體壓裂，形成多條裂縫，從而部分解除鉆井、固井、射孔等作業過程對地層所造成的污染，有效緩解施工壓力高的問題。

我們選取了Y17井S1層和Y18井S2+S1層分別采用常規洗井及射孔工藝與采用上述措施后氣井的破裂壓力及施工壓力進行了對比試驗，見表2。由表可知，采取上述措施有效緩解了深井破裂壓力及施工壓力高的難題。

（5）提高壓裂液性能。氣層溫度普遍超過了120℃，針對此情況，對現有壓裂液配方進行了調整，剪切速率170s-1，實驗壓力3.5MPa，調整后的壓裂液體系在140℃溫度下剪切1h粘度仍保持在150mPa?s以上，說明該體系耐溫抗剪切性能良好，能夠滿足深井高溫地層壓裂的要求。

4　效果驗證及效益分析

改進措施后深井壓裂施工情況見表3，措施前后對比見圖1。由表3可見，西部深井施工壓力普遍較高，普遍接近70MPa，最高達到83MPa，措施后西部深井壓裂共施工25井次，完成設計加砂量23井次，成功率92%，完成目標值。施工成功井平均加砂34m3，平均用基液240m3，可節省壓裂成本800多萬元，可見采取措施后，西部探井施工壓力高的難題基本得到解決，為探明該區地質儲量提供了技術保障。

表2　常規工藝與采用加大洗井力度及復合射孔試驗對比表

表3　改進措施后西部深井壓裂施工情況

5　結論

西部探井上古生界氣藏埋藏深、溫度高、地應力大，前期壓裂施工成功率為零。分析總結出了五條影響壓裂施工成功率的因素，針對性提出了包括優選封隔器、優選管柱、優選采氣樹、改進射孔工藝和提高壓裂液性能等5種措施，采取改進措施后，壓裂施工成功率達92%，效果顯著，完成了目標值。基本解決了西部探井施工壓力高的難題，對后續西部探區深井壓裂具有較強的指導意義。

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