青海油田高溫高壓低滲儲層動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作技術(shù)研究及應(yīng)用

余 勇， 宋志同， 李獻賓， 馮學東， 徐 蔚, 劉金滾

(1西南石油大學石油與天然氣工程學院 2新疆油田公司采油二廠 3西部鉆探工程有限公司試油公司 4中國石油青海油田公司采氣二廠)

射孔-酸化-測試聯(lián)作技術(shù)能夠減少施工管柱下放和起出的次數(shù)，實現(xiàn)一趟管柱完成射孔、酸化、測試、排液等施工作業(yè)，能夠有效縮短試油周期，快速、準確獲取地質(zhì)資料，避免多次壓井對儲層造成的重復(fù)傷害，在各大油田應(yīng)用廣泛[1-3]。青海油田前期形成了射孔-酸化-測試的聯(lián)作工藝，該工藝運用MFE多流測試器進行誘噴、替液等作業(yè)。但隨著高溫高壓低滲儲層的不斷勘探開發(fā)，MFE穩(wěn)定性變差，且不能滿足對大通徑作業(yè)及開井測試期間下入連續(xù)油管作業(yè)的要求，并出現(xiàn)封隔器在高溫高壓下膠皮損壞，射孔槍在高溫下耐溫度性變差等問題[4]。針對上述問題，采用動態(tài)負壓射孔技術(shù)、RD旁通壓力測試閥及選擇性測試閥、耐高溫高壓射孔器材及優(yōu)選的封隔器配合應(yīng)用，形成了一套新型的動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作工藝，在青海油田取得了良好的施工效果。

一、存在的問題

青海油田加快了對高溫高壓低滲區(qū)塊勘探開發(fā)，該類區(qū)塊儲層埋藏深(4 500～6 900 m)，溫度高(140℃～185℃)，多為致密儲層。目前一般的三聯(lián)作工藝在該類區(qū)塊使用存在以下幾個方面的問題：

(1)目前三聯(lián)作工藝的主要射孔方式為靜態(tài)負壓射孔及近平衡射孔。近平衡射孔由于射孔彈爆轟能量的作用，在孔道周圍會形成一個滲透率極劇降低的壓實帶(滲透率降低70%以上)，嚴重影響儲層的初始產(chǎn)能[5-6]。靜態(tài)負壓射孔能解除部分壓實帶，但效果并不理想，且應(yīng)用的范圍較為局限[7]。

(2)儲層高溫高壓的特點，射孔器材抗溫抗壓性受到極大的影響。射孔彈和導爆索等火工品長時間存放在高溫環(huán)境中會降低射孔效率，引起自爆[8]。

(3)該區(qū)塊儲層壓力大，PT封隔器工作壓差小，工作壓差為35 MPa[9]，不能滿足深井高壓施工要求。

(4)青海油田后續(xù)施工要求管柱需滿足較大的施工排量。MFE多流測試器高壓下穩(wěn)定性差，通徑小，不能滿足大排量施工要求[10]。

二、新型動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作工藝研究

1. 管柱設(shè)計

根據(jù)儲層高溫高壓低滲透的特點，優(yōu)化設(shè)計了動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作管柱(如圖1)。主要做了以下幾個方面的優(yōu)化：①優(yōu)化設(shè)計動態(tài)負壓射孔裝置以降低射孔對儲層的傷害；②優(yōu)化了耐高溫高壓射孔器材以克服地層高溫高壓的影響；③采用RTTS封隔器代替P-T封隔器以滿足高溫高壓下封隔器穩(wěn)定性的要求；④采用選擇性測試閥及RD旁通測試閥代替MFE多流測試器，以滿足大排量穩(wěn)定施工及生產(chǎn)的需求。

2. 動態(tài)負壓射孔裝置

動態(tài)負壓射孔能有效的減小射孔對低滲儲層的傷害。如圖1所示，負壓射孔裝置是形成瞬時動態(tài)負壓差的關(guān)鍵設(shè)備。負壓射孔裝置腔體伴隨著起爆射孔同時打開，利用腔體的空間瞬間吸收液柱壓力和起爆能量，使井筒內(nèi)壓大大的小于地層壓力，從而形成極大的負壓差，產(chǎn)生沖刷回流效應(yīng)，起到?jīng)_洗孔眼和消除壓實帶的作用。動態(tài)負壓射孔比靜態(tài)負壓射孔形成瞬時負壓差的時間更短，差值更大，持續(xù)時間更長，射孔效果更好[7]。

動態(tài)負壓射孔的效果與最大動態(tài)負壓差(pmax)及負壓持續(xù)時間(t)呈正相關(guān)關(guān)系[11]。為了保持較好動態(tài)負壓射孔效果，需要對影響其效果的主要參數(shù)(裝彈量、負壓槍長度、射孔孔密)進行優(yōu)化設(shè)計。在一定條件下合理的增長負壓裝置長度、降低射孔孔密、降低射孔彈用量，有助于射孔效果的提高[12-13]。基于上述動態(tài)負壓射孔參數(shù)的優(yōu)化，對青海油田東坪區(qū)塊部分井實施了試驗，優(yōu)化設(shè)計負壓裝置長度為6.5～8 m，孔密為16孔/m，裝彈量為550～650 g，如表1所示。這幾口井實現(xiàn)最大動態(tài)負壓值為15.42～16.71 MPa，動態(tài)負壓持續(xù)時間為0.514～1.325 s。

圖1 動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作管柱結(jié)構(gòu)圖

表1 青海油田牛東區(qū)塊部分井動態(tài)負壓射孔參數(shù)表

3. 耐高溫高壓射孔槍

針對青海油田后期儲層高溫高壓的特點，對射孔槍進行優(yōu)化設(shè)計，以滿足施工要求。主要對射孔槍槍體、密封件、火工品進行以下優(yōu)化設(shè)計：①射孔槍槍體是密封射孔彈的裝置，深井中應(yīng)具有良好的耐壓性。青海油田前期一般采用壁厚為9 mm的槍體，為了滿足耐高壓要求，設(shè)計采用壁厚為10～11 mm的槍管;②高溫下射孔槍的密封性受到影響，需要選擇耐高溫的密封件。根據(jù)儲層高溫特點優(yōu)選聚氟橡膠密封件，并結(jié)合耐高溫密封脂以增加密封件耐溫性能;③青海油田高溫區(qū)塊溫度達到180℃以上，前期使用的耐溫160℃的火工器材不再適用，因此優(yōu)化采用耐溫200℃的射孔彈(692SD-102P-1)、導爆索(80HNSLS)、傳爆管(CB20-5.5I)等火工器材[4]。

4. 封隔器及測試閥

由于儲層壓力高，施工壓差較大，PT封隔器工作壓差不能滿足施工要求，采用RTTS封隔器，該封隔器工作壓差70 MPa[14]，能較好的滿足施工要求。

為了滿足后期施工對大排量要求，選用全通徑選擇性測試閥和RD旁通測試閥代替MFE多流測試器。RD旁通壓力測試閥是全通徑環(huán)空壓力操作閥，具有極佳的密封性能及耐溫耐壓性能。選擇性測試閥是新一代全通徑壓控測試閥，具備多次開關(guān)井作業(yè)的能力。由于其獨特的鎖定機構(gòu)，在測試期間的任何階段，具有將球閥鎖定在打開位置的能力，環(huán)空無須再長時間保壓，對封隔器、測試工具乃至整個測試管柱至套管都有良好的保護作用，避免長期受壓導致?lián)p壞，現(xiàn)場操作更加簡單、可靠。

三、青海油田現(xiàn)場應(yīng)用

動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作工藝在青海油田東坪區(qū)塊獲得了成功。該區(qū)塊目的層溫度165℃～183℃，井深4 450～4 950 m，平均滲透率0.32 mD，表現(xiàn)為高溫高壓低滲特征。采用動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作技術(shù)在該區(qū)塊進行7井次施工，與常規(guī)射孔-酸化-測試工藝對比，新型的三聯(lián)作工藝采用動態(tài)負壓射孔，射孔后表皮系數(shù)更低，極大的降低了射孔對低滲儲層的傷害，耐高溫高壓射孔槍的設(shè)計使一次性射孔成功率達到100%(見表2)。新型三聯(lián)工藝管柱設(shè)計能滿足較大施工排量的施工要求,其工藝具有較好的現(xiàn)場應(yīng)用效果。

表2 三聯(lián)作工藝應(yīng)用效果對比

四、結(jié)論

(1)新型動態(tài)負壓射孔-酸化-測試聯(lián)作工藝能有效減小射孔傷害，主要通過優(yōu)化射孔槍長度、射孔彈用量、孔密實現(xiàn)最有效的射孔效果。

(2)耐高溫高壓射孔槍及RTTS封隔器能滿足地層高溫高壓的要求，其中射孔槍通過增加射孔槍槍體壁厚，選用耐高溫的密封件及耐高溫火藥，實現(xiàn)滿足耐高溫要求。

(3)RD旁通測試閥及選擇性測試閥全通徑結(jié)構(gòu)滿足大排量施工要求，選擇性測試閥特殊的鎖定結(jié)構(gòu)，使管柱多次開關(guān)井更加簡便可靠，提高穩(wěn)定性，提高后續(xù)處理井的能力。該工藝在青海油田東坪區(qū)運用獲得了成功，施工成功率100%。