灘海地區(qū)儲層改造探索與實踐

田福春(大港油田石油工程研究院,天津 300280)

灘海地區(qū)儲層改造探索與實踐

田福春(大港油田石油工程研究院,天津 300280)

近年來，壓裂施工在海上油氣開發(fā)中發(fā)揮著越來越重要的作用。由于海上生態(tài)環(huán)境極為敏感、壓裂作業(yè)受限程度高，因此做好海上壓裂工藝優(yōu)化及安全防控極為重要。本文結(jié)合工藝優(yōu)化、低傷害壓裂液及風險識別防控，系統(tǒng)總結(jié)了海上壓裂加砂優(yōu)化、壓裂液優(yōu)選及組織運行方面的有效做法，提出了海上壓裂安全風險防控的原則，取得了海上油田大規(guī)模壓裂的良好效果。

灘海；儲層改造；工藝優(yōu)化；風險防控

1 壓裂工藝優(yōu)化

為保證施工效果，利用XMAC測井數(shù)據(jù)及區(qū)域經(jīng)驗公式校正得到措施井段泊松比、楊氏模量，計算目的層段及上下層段應力情況，從而制定合理施工泵注程序，保證目的層得到有效改造，結(jié)合措施井油層物性及地層壓力等資料，利用軟件預測不同加砂強度壓后產(chǎn)能。如CH36井目的層下部隔層應力較高，上部相對較純的厚層泥巖（3826-3832m）對控制縫高較為有利；根據(jù)壓后產(chǎn)量模擬，施工規(guī)模在2.5m3/m以后產(chǎn)量增長率減緩，增產(chǎn)倍數(shù)5倍左右，加砂強度在2.2-2.5m3/m可以達到儲層改造的需要。

選擇適當?shù)募由皶r機（即選擇合理前置液量）是確保施工成功及獲得良好的壓裂改造效果的重要條件。依據(jù)軟件模擬了不同加砂時機下前置液量與動態(tài)縫寬及支撐縫寬的關系。通過壓裂軟件對不同前置液量的模擬結(jié)果，綜合壓裂目的層儲層特征分析后，確定100m3前置液量為最優(yōu)設計。

針對海上壓裂特點，優(yōu)化管柱結(jié)構(gòu)，采用壓裂四聯(lián)作技術(shù)，有效縮短了試油周期，降低作業(yè)成本；合理設計管柱下入深度，既保護套管，又要保證施工壓力在安全范圍內(nèi)。同時，針對不同排量下裂縫形態(tài)及對施工壓力的影響，優(yōu)選合適的施工排量。如CH36井結(jié)合儲層壓裂改造要求最終優(yōu)選4.5m3/min排量，井身結(jié)構(gòu)選擇壓裂管柱如下：P110φ89mm加厚油管+φ89mm內(nèi)滑套防垢水力泵(內(nèi)徑Ф64mm)+托砂皮碗（內(nèi)徑48mm）+φ73mm油管短節(jié)2m +單向閥座+RTTS封隔器（內(nèi)徑45mm，耐溫150℃）×3560m±0.5m（避開套管接箍位置）+φ73mm油管1根+φ62mm喇叭口。

2 海上低傷害壓裂液體系

針對海上施工特點，開展低傷害壓裂液體系優(yōu)選，依據(jù)實驗結(jié)果，5#增稠劑配制壓裂液具有溶脹速度快、流動性好、增稠劑用量低、耐溫性能好、殘渣含量低等優(yōu)點，滿足海水壓裂液配制要求。研究了新型高效助排劑，無需加入甲醇等、無需液氮助排，有效提高海水壓裂液返排性能和環(huán)保性能。壓裂液破膠數(shù)據(jù)可知，表面張力為23.3mN/m（SY/T 6376-2008行業(yè)標準為≤28.0mN/m），界面張力為0.21mN/m（SY/T 6376-2008行業(yè)標準為≤2mN/m），新型助排劑大幅度降低壓裂液破膠液的表界面張力，界面張力僅為行業(yè)標準的9.6%，性能優(yōu)良。

研究了新型非有機金屬離子高溫交聯(lián)劑，即安全環(huán)保又解決了有機金屬離子交聯(lián)壓裂液破膠難的問題，大幅度提高了施工的安全性；與常規(guī)壓裂液相比，新型壓裂液延遲交聯(lián)時間延長了46%，有效降低了管線和井筒中的摩阻，與清水相比,降阻率超過67%,達到降低施工泵壓的目的。在剪切速率為170s-1下進行150℃的耐溫耐剪切實驗，結(jié)果顯示完全滿足壓裂施工對壓裂液粘度的要求（按照行業(yè)標準《SY/T 6376-2008壓裂液通用技術(shù)條件》要求壓裂液粘度≥50mPa.s）。對壓裂液進行破膠性能實驗，結(jié)果表明海水壓裂液殘渣含量僅為行業(yè)標準的十分之一，具有較高的清潔程度。

3 海上壓裂施工風險識別

海上壓裂施工技術(shù)要求高、作業(yè)環(huán)節(jié)多，極易發(fā)生生產(chǎn)事故。為順利完成作業(yè)、保障人員安全且避免污染海洋環(huán)境，應加強防范，做好防護措施。為保障壓裂施工的順利進行，施工前建立完善防控預案，明確責任分工，實現(xiàn)技術(shù)交底及安全動員，實現(xiàn)人員高效配合。通過多次實踐，逐步研究形成了海上壓裂安全措施：有序存放使用各類化學品；壓裂船實行二次供液、高低壓分區(qū)、安裝單流閥等安全防護措施；采用首部帶纜、尾部拋錨方式將工程船固定在平臺一側(cè)。為預防風險，實現(xiàn)安全施工，應選擇海況和氣象條件較好情況下完成施工作業(yè)，同時探索建立了海上壓裂HSE主要防范措施。

4 現(xiàn)場實施應用情況

針對壓裂目的層儲層物性差異大的特點，工藝上還通過優(yōu)選支撐劑組合確保壓裂效果：如ZH27-29H井位于埕海二區(qū)張海501斷塊，該斷塊上報探明地質(zhì)儲量116.2萬噸，目的層Es2x1。該井水平段長420米，油層厚度12m，采用不動管柱水力噴射分段壓裂工藝，有效縮短施工周期，減小地層傷害，施工注入總液量253.64m3，加入0.3-0.6mm陶粒25.66m3，平均泵壓43.4MPa。投產(chǎn)后日產(chǎn)油39.9t，日產(chǎn)氣6719m3，含水27.5%，壓裂效果顯著。規(guī)模應用海上大型壓裂技術(shù)，為埕北低斷階海域地區(qū)實現(xiàn)規(guī)模效益勘探開發(fā)提供有力技術(shù)支撐；累計實施14井次，平均增產(chǎn)16.9倍。取得了海上油田大規(guī)模壓裂的良好效果。

5 結(jié)語

海上壓裂作為一項嚴謹?shù)南到y(tǒng)工程，技術(shù)含量高且施工難度大，必須做好工藝優(yōu)化及安全防控。充分利用各類資料，做好加砂規(guī)模及加砂時機優(yōu)化，優(yōu)選合適的排量及管柱是實現(xiàn)高效壓裂的基礎。優(yōu)選的低傷害壓裂液，在耐溫性能、殘渣含量等指標能夠有效保證作業(yè)高效實施。還應嚴格按照操作規(guī)程、落實安全預案及HSE規(guī)范，確保安全施工。

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[1]陳紫薇，張勝傳，隋向云,等.埕海低斷階海上壓裂工藝技術(shù)研究與應用[J].油氣藏改造壓裂酸化技術(shù)研討會會刊,2014.

[2]大港油田科技叢書編委會.壓裂與酸化工藝技術(shù)[M].石油工業(yè)出版社,1999.

[3]宋毅.壓裂風險分析與風險控制研究及實踐[D].成都理工大學,2009.