薄互层低渗油藏复合分层压裂工艺技术研究及应用

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薄互层低渗油藏复合分层压裂工艺技术研究及应用［摘要］针对薄互层低渗透油藏储层薄、跨度大的特点，通过开展复合分层压裂工艺技术研究与应用,综合了机械分层与投球分层、限流分层的优点，满足了大跨度井的分层压裂改造；针对机械分层压裂解封难存在的不足，通过改进封隔器坐封方式和挡砂工艺,有效防止砂卡管柱,解封载荷减小，小修解封率100%0［关键词］薄互层复合分层压裂分层工具改进中图分类号：TM725文献标识码：A文章编号:1009-914X(2016)20-0049-011刖吕滨649块位于滨南油田滨一区西北部，构造位置位于东营凹陷西北边缘，滨南一利津二级断裂带西段,北依滨县凸起，东南临利津凹陷。主要含油层系沙三下、沙四上，属中低渗透构造岩性油藏，含油面积3.2Km2,平均有效厚度23.6m,地质储量490X104t,采收率13%。沙三段平均孔隙度18.2%,渗透率41.6X10-311m2,沙四段平均孔隙度16.6%,渗透率30.1X10-3um2o沙三段地面原油密度为0.869g/cm3,地面原油粘度为27.1mPa.s,沙四段 地面原油密度为0.867g/cm3,地面原油粘度为29.8mPa.So地层水为CaCI2型，其中Cl-含量为90046mg/l。地层温度125°C,温度梯度3.1°C/100m,沙三段原始地层压力28.5MPa,压力系数为1.04,沙四段原始地层压力30MPa,压力系数为1.02,属于常温常压系统的构造岩性油藏。该区主要改造难点如下：井段跨度大，各个储层均衡改造难度大：滨649块投产井段跨度大，油层跨度90.8-213m,且滨649块多薄层，笼统压裂难以确保各个小层均衡改造。2复合分层压裂工艺技术2.1分层技术现状目前分层压裂主要有三种工艺技术，投球分层、限流分层和机械分层：1、投球分层压裂该技术在地层破裂压力存在一定差异（2-3MPa以上）的多层油气藏增产改造中得到了较为广泛的应用,特别适用于层间隔层小、不能用封隔器分卡的多个油气层进行分层压裂，主要适应条件是：一是两个储层应力差异超过2MPa,二是套管固井质量好，隔层厚度大、分得开，三是低应力储层在上，高应力储层在下，四是分 层数受限，一般分两层压裂。2、限流分层压裂 限流分层压裂是采取低密度射孔、大排量施工，依靠压裂液通过射孔孔眼时产生磨阻，大幅度提高井底压力，迫使压裂液自动转向，从而相继压开破裂压力相近的各个目的层（储层与储层应力差小（2-3MPa以下）），主要适应条件是：一是储层之间应力差异小于2MPa,二是套管固井质量好，三是受排量限制一般不超过三层。3、机械分层压裂机械分层压裂是通过封隔器、投球滑套等井下工具分隔手段能实现一次作业多个油层分别压裂改造，是实现致密砂岩油藏直井产能释放的关键技术，主要优势：一是改造针对行强，实现大跨度或多层油藏的一次均衡改造；二是有效控制缝高，提高缝长；三是业、压裂费用和投产周期；五是提高油藏压后产量和稳产效果；六是受机械分层井压后起管柱难，易造成大修，一般分两层压裂。减少支撑剂无效铺置;四是多层一块投产减少多次作2.2复合分层压裂工艺技术滨649块投产井段跨度大，油层跨度90.8-213m,两到三层的分层压裂难以满足储层四到五段的分层改造的需求，而单纯依靠机械分层，则因为井下工具多，压后解封难，造成大修等问题，对比我们开展压裂工艺的组合创新，形成机械分层+投球分层压裂工艺组合和机 械分层+限流分层压裂工艺组合，满足了储层多层多段均衡改造的需求。1、机械分层+投球分层压裂工艺组合针对井段长、分段多、并且存在较大应力差异的井，创新性的实施机械分层+投球分层压裂工艺组合,填补了局内工艺空白，目前最大实施了分三层压裂，主要对工艺进行了如下改进：一是增大工具内径：将封隔器、滑套等工具的内径由38mm增加至45mm,至少保证每次2个小球（外径22mm）的通过；二是底部喇叭口：将底部喷砂器改为喇叭口，方便小球通过；三是改进投球器，一次只出一个球；四是室内试验50次，成功率100%o应用条件：整个井段具备机械分层条件，并且下面的两个层具备投球分层条件。该工艺技术在滨649X61井井成功运用，压裂井段3014.l-3180.5m,跨度166.4m,其中的34-39#层（储层应力47-48MPa）与27-30#层（储层应力44-45MPa）釆用投球分层，20-25#层采用机械分层，10.5日现场施工，经裂缝监测印证，两段形成单独的裂缝。2、机械分层+限流分层压裂工艺组合针对井段长、分段多、应力差异较小的井，创新性的实施机械分层+限流分层工艺组合，刷新了局内纪录，目前最大实施了分五层压裂，并对工具进行了两项改进， 减小节流压差，提高施工排量；一是增大工具内径：将封隔器、喷砂滑套等工具的内径由38mm增加至45mm；二是增大喷砂口面积：将底部喷砂器改为喇叭口，将上部喷砂口面积扩大至与最小工具内径一致；应用条件：整个井段具备机械分层条件，并且组合在一起的层段具备限流分层条件。滨649X44井井段2925.6-3113.0m,跨度187.4m,采用机械分两层+限流组合压裂工艺：①上层段15-18号层，跨度64.2m,应力差异小，优化射孔井段、孔密，形成2条裂缝；②下层段21-29号层，跨度较大90.9m,应力差异小，优化射孔井段、孔密，形成3条裂缝；全井共形成5条裂缝。经过裂缝监测印证，两段形成5条单独的裂缝，除29号层裂缝扩展较小外,其余均达到设计要求。3、分层压裂工具改进目前机械分层压裂管柱中，主要存在两点不足：一是下级封隔器不能打平衡，在现场施工过程中压裂下层时，不能对下级封隔器打平衡，保护封隔器和隔层；二是容易出现砂卡，难以解决下级封隔器上沉砂，解封负荷大，超过小修设备解封能力，造成大修等复杂情况，或只能留存井底造成井下事故的问题。为了克服上述问 题，特进行了如下三方面工具改进：一是对上级封隔器改进，实现投球打滑套坐封，在压裂下层时，工具不坐封，和喷射滑套一起在投球后，一起坐封，实现在压下层时对下级封隔器打平衡，减小了下级封隔器在压裂过程中上下压差，防止出现变形等问题，保护封隔器，减小后期解封载荷；二是增加二级挡砂工艺，喷砂后下面增加挡砂皮碗，封隔器胶筒上面增加挡砂胶筒，避免砂落下级封隔器上，解封时影响管柱上行，解不开；三是自毁式胶筒，当砂沉在自毁式胶筒上时，解封过程中，胶筒自动损毁，不影响管柱上行，从本质上消除了砂卡下级封隔器造成井下事故问题。从现场6口井的试验情况看，工艺成功率100%,并取得了较好的应用效果，为直井、大斜度井的分层压裂提供了技术支撑。3实施效果2014年实施新油井压裂26口，其中机械复合分层16口，从形成裂缝看，其中1口井形成4条裂缝、1口井井形成5条裂缝，其余井形成3条裂缝，从投产效果看，机械复合分层压裂井单井日油较笼统压裂井提高3.7t/d,效果显著。4认识及结论（1）复合分层压裂工艺技术，综合了机械分层与投球 分层、限流分层的优点，实现了大跨度井的分层压裂改造，效果良好。（2）改进了机械分层压裂工具组合，有效防止砂卡管柱，解封载荷减小，小修解封率100%o