松遼盆地致密砂巖氣藏水平井多級(jí)壓裂現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐——以長(zhǎng)深D平2井為例

摘 要

摘要：松遼盆地南部長(zhǎng)嶺氣田下白堊統(tǒng)登婁庫(kù)組致密砂巖氣藏具有儲(chǔ)層埋藏深、溫度高、物性差、地應(yīng)力高的特點(diǎn)，采用水平井開(kāi)發(fā)和常規(guī)的直井壓裂開(kāi)發(fā)均難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。為最大限度地
摘要：松遼盆地南部長(zhǎng)嶺氣田下白堊統(tǒng)登婁庫(kù)組致密砂巖氣藏具有儲(chǔ)層埋藏深、溫度高、物性差、地應(yīng)力高的特點(diǎn)，采用水平井開(kāi)發(fā)和常規(guī)的直井壓裂開(kāi)發(fā)均難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。為最大限度地增加泄油氣面積、提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度、提高單井產(chǎn)量，在長(zhǎng)深D平2井開(kāi)展了水平井多級(jí)壓裂開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐：采用裸眼封隔器滑套10級(jí)大規(guī)模壓裂，優(yōu)化應(yīng)用壓前小型壓裂測(cè)試、井下微地震和地面電位法壓裂監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)10級(jí)人工裂縫方位及幾何形態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前，長(zhǎng)深D平2裸眼井多級(jí)壓裂工藝技術(shù)的突破，創(chuàng)造了水平井深層氣井壓裂級(jí)數(shù)最多、壓裂規(guī)模最大、平均砂比最高等3項(xiàng)中石油壓裂新紀(jì)錄，并取得了“生產(chǎn)壓力高、產(chǎn)量高”的良好效果。該井壓裂施工的成功，表明了水平井應(yīng)用裸眼完井套管壓裂具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為類似長(zhǎng)嶺1號(hào)氣田登婁庫(kù)組致密砂巖氣藏水平井壓裂開(kāi)發(fā)提供了有力的技術(shù)保障。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；長(zhǎng)嶺氣田；早白堊世；致密砂巖氣藏；水平井；多級(jí)壓裂；實(shí)踐
1 儲(chǔ)層地質(zhì)特征
    松遼盆地長(zhǎng)嶺1號(hào)氣田下白堊統(tǒng)登婁庫(kù)組天然氣分布主要受巖性和構(gòu)造控制，氣藏為構(gòu)造控制下的巖性低孔特低滲氣藏，邊底水不發(fā)育。
1.1 沉積相特征
    D3砂層組沉積期工區(qū)的南部發(fā)育兩條由南東向北西展布并近于平行的分支河道，并在長(zhǎng)深102井附近匯合，在中西部形成大范圍的分支河道沉積，隨后分支河道再次分又，在中部形成分支河道的交匯疊合區(qū)?？梢钥闯鯠3沉積期分支河道的沉積規(guī)模水流所控制的范圍較大。
1.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征
    登婁庫(kù)組的孔隙結(jié)構(gòu)具有排驅(qū)壓力較高(平均2.67MPa，最小2.04MPa，最高3.16MPa)、平均孔喉半徑小(分布在0.11μm左右)、退汞效率低(一般介于28.5%～35%，平均30.7%)、孔隙度及滲透率均低(平均孔隙度為5.3%，平均滲透率為0.175mD)。長(zhǎng)嶺1號(hào)氣田登婁庫(kù)組儲(chǔ)層屬于Ⅱ、Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)。
1.3 儲(chǔ)層物性特征
    登婁庫(kù)組氣藏的巖性主要為細(xì)砂巖、含粉砂細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)細(xì)砂巖和粉砂巖，儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖為主。該氣藏巖心分析孔隙度一般介于2.7%～6.6%，平均為5.2%；滲透率介于0.04～0.242mD，平均為0.174mD，登婁庫(kù)組儲(chǔ)層整體上屬于低孔、特低滲儲(chǔ)層。
1.4 儲(chǔ)層巖石力學(xué)特性
    登婁庫(kù)組致密砂巖儲(chǔ)層的楊氏模量較高，而凈壓力與楊氏模量成正比，楊氏模量高時(shí)，凈壓力則較高，且施工時(shí)地面壓力較高；縫寬與楊氏模量則成反比，楊氏模量越高，壓裂時(shí)形成的裂縫寬度較窄，尤其是在近井摩阻較高時(shí)容易出現(xiàn)砂堵[1]。
2 長(zhǎng)深D平2井壓裂技術(shù)思路
    通過(guò)對(duì)致密砂巖氣藏多段大規(guī)模壓裂改造，最大限度地增加水平井筒與地層接觸面積，以提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度，最大限度地減少儲(chǔ)層污染，達(dá)到提高單井產(chǎn)量的目的[2～4]。①應(yīng)用水平井分段壓裂工藝技術(shù)進(jìn)行多級(jí)壓裂，增大儲(chǔ)層平面上縱向接觸面積；②以增加縫長(zhǎng)為主導(dǎo)的大規(guī)模壓裂，增加儲(chǔ)層平面上橫向接觸面積；③在水平井趾部和跟部受多裂縫縫間干擾小、施工流動(dòng)阻力影響較小的情況下，進(jìn)一步提高規(guī)模，增加縫長(zhǎng)，以獲得對(duì)產(chǎn)能的最大貢獻(xiàn)；④最大限度地降低儲(chǔ)層傷害，保護(hù)氣層。
3 長(zhǎng)深D平2井壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)
   長(zhǎng)深D平2井壓裂施工采用裸眼封隔器完井滑套多級(jí)壓裂工藝技術(shù)，壓裂設(shè)計(jì)重點(diǎn)針對(duì)施工壓力高，壓裂級(jí)數(shù)多、規(guī)模大，工具多、通過(guò)性差等難點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化(圖1)。結(jié)合4個(gè)流動(dòng)單元的儲(chǔ)層特征，采用橫切裂縫以增加面積，優(yōu)化每段壓裂規(guī)模，重點(diǎn)提高端部和趾部壓裂規(guī)模。優(yōu)化施工參數(shù)(表1)，重點(diǎn)提高壓裂液效率，減少儲(chǔ)層傷害。
    1) 壓裂規(guī)模：10級(jí)分壓，每段間距66～156m。
    2) 壓裂方式：套管注入、投球。
    3) 井口施工壓力：39.0～45.0MPa。
    4) 壓裂井口：主要包括大四通、105MPa采氣井口(雙控閥門(mén))、壓裂投球器3個(gè)部分。
    5) 裸眼封隔器工具尺寸：Φ139.7mm。
    6) 工具技術(shù)指標(biāo)：耐壓差82.7MPa，耐溫218℃。
    7) 壓裂液：水基凍膠壓裂液。
    8) 壓裂支撐劑：粒徑0.3～0.6mm 30～50目的105MPa孚盛砂。

4 長(zhǎng)深D平2井多級(jí)壓裂測(cè)試分析技術(shù)
1) 應(yīng)用壓前小型壓裂測(cè)試技術(shù)認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層，調(diào)整主壓裂施工參數(shù)(圖2)。

第1、8、10級(jí)小型壓裂測(cè)試表明，儲(chǔ)層存在較少的天然氣裂縫特征，閉合應(yīng)力為58.6MPa，基質(zhì)滲透率為0.15mD，凈壓力為2MPa，壓裂液效率為38%，近井摩阻為1.48MPa。
2) 利用井下微地震裂縫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)認(rèn)識(shí)人工裂縫的擴(kuò)展規(guī)律、裂縫幾何形態(tài)及裂縫方位。
    井下微地震裂縫監(jiān)測(cè)表明，滑套位置對(duì)裂縫起裂位置沒(méi)有影響，裂縫兩翼擴(kuò)展不對(duì)稱，每級(jí)裂縫并不是完全平行，存在傾角，封隔器存在不能有效封隔儲(chǔ)層的可能性。
5 壓裂施工及效果
5.1 10級(jí)大規(guī)模壓裂施工
    長(zhǎng)深D平2井壓裂施工歷時(shí)3d，創(chuàng)造了中國(guó)石油壓裂史上的3項(xiàng)紀(jì)錄：①水平井深層氣井壓裂級(jí)數(shù)最多(10段)；②單井總壓裂規(guī)模最大(838m3)；③單級(jí)壓裂規(guī)模最大(116m3)(圖3)。
 

    1) 單井累計(jì)加入支撐劑838m3。
    2) 水平井單段最大壓裂規(guī)模116m3，總計(jì)有3段壓裂規(guī)模超過(guò)100m3。
    3) 單日最多加入支撐劑324.4m3，最快一天施工4段。
    4) 平均砂比34.4%，最高加砂1.8m3/min。
    5) 套管壓裂降低4000m管程摩阻約20MPa。
    6) 裸眼完井消除了固井完井近井摩阻，滑套壓裂減少了射孔孔眼摩阻，共10MPa。
5.2 10級(jí)大規(guī)模壓裂效果
    長(zhǎng)深D平2井多級(jí)壓裂獲得了巨大突破和成功取得了“生產(chǎn)壓力高、產(chǎn)量高”的理想效果(表2)。
 

6 結(jié)論及認(rèn)識(shí)
    1) 該井水平井多級(jí)壓裂取得3方面的技術(shù)突破，壓裂級(jí)數(shù)最多、壓裂規(guī)模最大、平均砂比最高。
    2) 水平井裸眼套管滑套分段壓裂比直井固井射孔油管壓裂具有較大優(yōu)勢(shì)：①井筒摩阻小，能實(shí)現(xiàn)高排量施工，在相同加砂規(guī)模及砂比條件下，縮短單級(jí)施工時(shí)間，同時(shí)提高了壓裂液效率；②裸眼水平井套管分段壓裂近井筒摩阻小，基本不存在近井裂縫扭曲，近井筒摩阻比常規(guī)直井固井射孔壓裂相差5～7MPa，同時(shí)裂縫復(fù)雜性小，凈壓力在整個(gè)施工過(guò)程中變化不大。
    3) 現(xiàn)場(chǎng)壓裂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能提供直觀的裂縫擴(kuò)展形態(tài)，為壓裂設(shè)計(jì)調(diào)整提供依據(jù)；水平井裸眼滑套位置對(duì)裂縫起裂位置基本無(wú)影響，裸眼封隔器位置的選擇是關(guān)鍵。
    4) 優(yōu)質(zhì)乳化壓裂液體系和低密度孚盛砂有利于大規(guī)模壓裂的順利實(shí)施。
    5) 該水平井多級(jí)壓裂成功進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了致密氣藏的產(chǎn)能，突破了產(chǎn)能關(guān)，為類似致密巖性氣藏提高產(chǎn)明確了技術(shù)方向。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：張應(yīng)安 中國(guó)石油吉林油田公司采油工藝研究院)