PY3HF頁巖氣井分段壓裂工藝優化與應用

＊宋永芳楊艷艷廖碧朝岳博勛孫春佳

(1.中石化中原石油工程有限公司井下特種作業公司 河南 450000 2. 俄羅斯國立石油天然氣大學石油工程專業 河南 450000)

PY3HF頁巖氣井分段壓裂工藝優化與應用

＊宋永芳1楊艷艷1廖碧朝1岳博勛2孫春佳1

(1.中石化中原石油工程有限公司井下特種作業公司 河南 450000 2. 俄羅斯國立石油天然氣大學石油工程專業 河南 450000)

PY3HF井位于四川盆地彭水區塊，該區塊主要頁巖氣層位是龍馬溪組下部及五峰組，通過對該井采用電纜橋塞+射孔聯作、混合壓裂液、組合加砂工藝、優化壓裂施工參數，成功進行了壓裂施工。

頁巖氣；橋塞射孔聯作；混合壓裂液；組合加砂

PY3HF井位于四川盆地彭水區塊，該區塊主要頁巖氣層位是龍馬溪組下部及五峰組，完鉆井深4190m，前期評價認識到該地層主要的特征為：目的層裂縫不發育，中等偏塑性地層，目的層頂板和底板（灰巖）裂縫較為發育，地應力差異系數較小。

為了探索該區塊較深部位（垂深超過2850m）頁巖氣水平井分段壓裂的工程工藝技術，獲取頁巖氣壓裂的各項工程參數，對PY3HF井進行泵送橋塞射孔聯作大型壓裂分段施工，為該區塊頁巖氣分段壓裂提供了寶貴的現場經驗。

1.PY3HF井基本情況

PY3HF井于2012年12月14日完鉆，完鉆井深4190m，目的層位下志留統龍馬溪組。水平段長1100m，壓裂目的層段為2808～4130m，采用三級井身結構，如下圖1所示：

圖1 PY3HF井深結構示意圖

2.分段壓裂工藝優化與應用

(1)壓裂工藝優化

水平井是頁巖氣藏開發的關鍵，水平井分段壓裂工藝是頁巖氣開發中的核心技術，目前，國內外常用于水平井分段壓裂工藝技術有：水力噴射分段壓裂技術、多級滑套封隔器分段壓裂技術、橋塞射孔聯作分段壓裂技術。水平井橋塞射孔分段壓裂技術作為一項新興的水平井改造技術，近年來在國外頁巖氣藏及致密氣藏開發中得到廣泛應用。該技術特點是通過橋塞封隔，進行逐段射孔、逐段壓裂，并在壓后用連續油管帶磨鞋一次鉆除橋塞并排液，可實現分段級數不受限。

根據PY3HF井的完井特點，選擇采用可鉆橋塞分段壓裂技術，電纜射孔和座封橋塞聯作工藝，有效改造目的層。

(2)壓裂液優選

借鑒焦石頁巖氣施工經驗，如果僅采用單一的滑溜水進行壓裂，加砂難度大，難以獲得理想的改造效果。為克服單一滑溜水體系壓裂改造的弊端，本井通過室內實驗，優選出復合壓裂液體系，即滑溜水+線性膠2種液體，滑溜水作為前置液形成體積縫網，同時作為前置攜砂液攜帶小粒徑、低砂比支撐劑充填網縫；線性膠在后段壓開地層形成較長的主導裂縫，使裂縫在地層深部延伸更遠，降低加砂難度，防止砂堵，同時增加施工排量，進一步增大體積縫網，并作為后期攜砂液攜帶大粒徑、高砂比支撐劑，提高壓裂效果。

鑒于PY3HF井粘土含量偏高、泊松比偏高、滲透率偏低，考慮用降阻水+低分子活性膠液作為本井壓裂液，壓裂施工采用低粘度滑溜水+膠液。

①滑溜水體系

A．主體配方

SRFR-1低分子滑溜水體系：0．1%高效減阻劑（乳劑）+0．1%復合增效劑+0．01%殺菌劑。

高效減阻劑和復合增效劑為液體。

B．產品特點

a．乳劑降阻率＞65%，傷害率＜10%，易返排，粘度可調；b．滑溜水攜砂比＞10%；c．能夠進行大型壓裂連續混配施工（一天2-3段）。

②膠液體系

A．主體配方

SRLG-2膠液體系：0．35%低分子稠化劑+0．3%流變助劑+0．1%復合增效劑+0．05%粘度調節劑+0．02%消泡劑。

B．膠液性能

膠液水化性好，基本無殘渣，懸砂好，裂縫有效支撐好，返排效果好(低傷害、長懸砂、好水化，易返排）。

(3)支撐劑組合工藝應用

考慮到PY3HF井頁巖氣儲層埋藏深、油氣同層、水平井段長，為避免砂堵，采用段塞+階梯的加砂工藝。經過優化計算，決定采用低砂比打磨配合螺旋式多段塞加砂+中低砂比臺階螺旋式段塞復合加砂+低砂比臺階螺旋式復合線性加砂的復合加砂模式。前期低排量注入酸液對地層進行預處理，降低地層破裂壓力；正式壓裂中前置液快速提升排量，使用100目粉陶封堵天然裂縫，降低濾失；中段穩定排量注入攜砂液，使用40／70目低密度陶粒降低砂堵風險；后期加入30／50目中密高強度陶粒增加裂縫導流能力。

(4)工藝參數優化

①段數和射孔優化

根據水平井鉆探情況，依據GR、R、氣測顯示、漏失以及固井質量綜合評價等情況，確定相同巖性、盡量保證壓裂起縫一致性的原則，在上述儲層分類的基礎上，在同一類型的泥頁巖段內部根據等厚法將本井壓裂井段分為22段進行施工，壓裂段總長度為1260m，單個段長基本為50m，少部分段為55m和65m。

對于射孔位置主要為找準甜點，避開套管接箍和扶正短節射孔位置主要為找準甜點，避開套管接箍和扶正短節射孔位置的確定應遵循以下原則：

A．應選擇在TOC較高的位置射孔。B．選擇在天然裂縫發育的部位射孔，天然裂縫不僅儲藏氣體，同時是優良的產出通道。C．選擇在孔隙度、滲透率高的部位射孔。D．選擇在地應力差異較小的部位射孔。E．選擇氣測顯示較高的部位射孔。F．選擇固井質量好的部分。

射孔方案初步設計如下：

為減少孔眼摩阻，推薦采用較大徑射≧12mm，每段2簇射孔，密為16孔/m，1．3m/簇，相位簇，相位60度，每段共 40孔。

②壓裂液用量優化

選取如下壓裂液用量：1600m3、1700m3、1800m3、1900m3，支撐劑用量為90m3，則不同壓裂液用量對裂縫半長的影響如下圖所示，考慮到壓裂裂縫對頁巖氣藏泄氣面積的有效控制，并能在對頁巖氣藏泄面積的有效控制，并能在三年內實現成本回收，優選壓裂液用量為1800m3，此時裂縫半長為500m左右。

圖2 1800m3壓裂液時裂縫半508m的裂縫剖面圖

③施工排量優化

在1800m3壓裂液、90m3支撐劑用量條件下，考慮不同排量對裂縫半長、改造體積、凈壓力的影響如圖所示。

圖3 排量與裂縫半長的關系圖

從模擬的裂縫半長、改造體積及凈壓力等方面綜合優選排量，確定出最高施工排量為10～12m3/min。

3.壓裂現場試驗

該井于2015年施工22段，共注入總液量47328．96m3，其中酸液量297．4m3；滑溜水35419．12m3；線性膠11517．33m3；共加入總砂量2108．09m3，其中100目陶粒168．32m3；40/70目陶粒10032．56m3；30/50目陶粒67．08 m3；70/100目覆膜砂125．21m3；40/70目覆膜砂671．95m3；30/50目覆膜砂73．09m3。其中施工第六、八、十、二十一、二十二段壓力異常波動，其余各段施工加砂順利，超規模加砂，施工不正常的井段，壓力明顯異常，說明頁巖裂縫性儲層裂縫發育非均質性，造成裂縫延伸困難，裂縫縫口很窄，地層對支撐劑敏感性很強，進入地層困難。

圖4 PY3HF井某段壓裂施工曲線

4.結論

通過采用橋塞射孔聯作分段工藝、混合壓裂液、組合加砂、施工參數優化提高PY3HF頁巖氣壓裂施工的成功率，為該地區下步開發該頁巖氣氣儲層改造提供了一種技術思路。

[1]許春花,趙冠軍,龍勝舉等.提高煤層氣采收率技術分析[J].中國石油勘探,20l0(3):51-54.

[2]邵立民,靳寶軍等.非常規油氣藏滑溜水壓裂液的研究與應用.吐哈油氣,20l2,12(4):25-26.

宋永芳（1980～），女，中石化中原石油工程有限公司井下特種作業公司，研究方向：油氣井增產方面工作。

((責任編：盧鳳英)

Optimization and application of staged fracturing technology for PY3HF shale gas well

Song Yongfang1, Yang Yanyan1, Liao Bizhao1, Yue Boxun2, Sun Chunjia1

(1.Special downhole operation company of Sinopec Zhongyuan Petroleum Engineering Co. Ltd, Henan, 450000) (2. Professional Russian National Petroleum Engineering University of petroleum and natural gas, Henan, 450000)

PY3HF well is located in Pengshui area of Sichuan basin, The main block of shale gas formation is the Longmaxi formation and the lower part of Wufeng group, By using the cable bridge plug and perforation combination, the combination of fracturing fluid, the combination of sand fracturing technology, optimize the fracturing parameters, the fracturing operation was successfully carried out.

shale Gas；bridge plug —perforation associated；mixed fracturing fluid；combined sand

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