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第31卷第5期开发工程67连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术的现场应用钱斌朱炬辉李建忠李国庆向兰英川庆钻探工程有限公司井下作业公司钱斌等.连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术的现场应用.天然气工业,2011,31(5):6769.摘要随着我国逐步对致密气藏、页岩气藏等非常规油气藏实施勘探开发,压裂增产技术也逐步呈现大规模、多段分段压裂的趋势。连续油管带封隔器套管分级压裂技术是目前国外较新研发的一种既能实现大规模改造,又能达到分层压裂、精细压裂的一种新型分级压裂技术。这一技术通过连续油管结合带封隔器的喷射工具,利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到不限次数多级压裂的目的;通过连续油管喷砂射孔、套管进行主压裂,可实现较大规模改造;通过连续油管的精确定位,可对储层纵向上的多个薄互层进行灵活分层,进而达到精细压裂的目的。为此,详细阐述了连续油管带封隔器环空分级压裂的工艺技术特点以及这一技术在国内四川盆地HC井区首次现场应用情况,并对HCA井施工过程进行了计算和分析。事实证明,连续油管带封隔器环空分级压裂、作业周期短、分层灵活精细、封隔可靠且施工后井筒清洁,可直接多层测试投产的新型压裂技术。为我国致密气藏、页岩气藏的多级分段改造提供了新的且行之有效的解决手段。关键词多级压裂连续油管喷砂射孔封隔器套管分段现场应用DOI:10.3787/j.issn.10000976.2011.05.017随着我国天然气勘探开发逐渐向致密砂岩气、页施为我国致密砂岩储层、页岩气储层的多级压裂和薄岩气、煤层气等非常规油气藏领域深入,提高单井产量层分层压裂提供了行之有效的手段。成为目前开发的首要目标。而多级压裂技术作为一种1工艺技术特点有针对性的压裂技术成为致密砂岩气藏、页岩气藏增产措施的有效手段。目前国内外较新的分段压裂工艺包1.1工艺原理括裸眼封隔器分段压裂、连续油管水力喷射分层压裂、该工艺在套管主压裂之前首先通过喷砂射孔射开不动管柱水力喷射分段压裂、连续油管喷砂射孔环空填套管,喷砂射孔是利用贝努利原理,通过喷嘴的节流,[12]砂压裂、电缆桥塞分段压裂等技术,并各具特色。将高压射孔液转化为高速射孔液对套管进行喷射冲[34]连续油管喷砂射孔套管分段压裂是新近发展起来蚀。施工过程中,压裂车泵送高压液体经过混砂的一种多级压裂技术,在美国曾经在3天时间内实现车,石英砂通过混砂车与射孔液混合注入地层,属于后了40级的压裂作业。该技术结合了封隔器分层、套管混式磨料混合机理。本工艺仅以射开套管为喷砂射孔大排量注入和连续油管精确定位的优势,对于纵向上的目的,套管冲蚀属于柔性材料切割机理。根据目前具有多个产层的油气藏分层压裂,特别是薄互层压裂国内外实验结果,喷砂射孔形成的孔道直径一般在25[1]具有显著优势。2010年8月,在四川盆地的HC区块mm以上。射开套管后,套管进行主压裂,压裂液通上三叠统须家河组利用这一技术进行了2口井6层和过套管射开的孔道进入地层,现场实施的2口井均为37层的薄层加砂压裂。在连续油管定位后,通过喷砂139.7mm套管,主压裂施工排量在3~3.5m/射孔射开套管,环空进行大排量加砂压裂。2口井均min。该工艺采用的封隔器可以承受50MPa的工作施工顺利,主压裂施工中封隔器坐封稳定可靠,解封转压力,但在连续油管射孔过程中可能会出现射开地层层快速,压裂后实现了快速返排。这一技术的成功实压力超过封隔器上部压力的情况,因此需严格控制地基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目先进钻井技术与装备部分内容(编号:2006AA06A106)。作者简介:钱斌,1965年生,高级工程师;从事油气藏压裂增产技术等方面的研究工作。地址:(610051)四川省成都市二环路北四段瑞丰巷6号。电话:13981927666。Email:qianbin653429@vip.sina.com 68天然气工业2011年5月[56]面回压,防止地层压力过高使得封隔器自动解封。1.2工艺流程工艺流程为:连续油管带机械式套管节箍定位器进行定位;通过连续油管循环射孔液,达到一定排量后开始加入石英砂进行喷砂射孔;射开套管后,进行反循环洗井,此时平衡阀打开,将射孔液和石英砂洗出井口;进行该层的主压裂施工;施工后,上提连续油管解封封隔器,再次定位进入下一层后,下放坐封图2带封隔器的分层喷射工具工作状态封隔器,开始进行第二层施工。以此步骤完成所有层段施工后,上提连续油管出井口。为2225.90m,地层压力为32MPa,地层温度为1.3工具特点67,井斜最大处井深为1925m,井斜50,油层套管工具结构包括连续油管接头或丢手部分(发生特固井质量好,储层岩性为灰白色细砂岩,孔隙裂缝型储殊情况可进行丢手),扶正器(扶正工具)、水力喷射工[7]层。各小层的基本情况如表1所示。具(进行喷砂射孔)、平衡阀/反循环接头(进行反循2.2注入方式环)、封隔器胶皮(起封隔作用)、封隔器锚定装置、机械喷砂射孔:44.5mm连续油管带喷射工具。加式节箍定位器(图1)。工具在整个施工过程中有入砂压裂:44.5mm连续油管和139.7mm套管环井、坐封和解封状态。喷砂射孔和主压裂过程工具处空注入。于坐封状态;连续油管定位和转层过程中工具处于解2.3施工管串封状态(图2)。44.5mm连续油管+连续油管接头+丢手工具+扶正器+水力喷射工具+平衡阀+反循环接头+封隔和锚定装置+机械式套管接箍定位器。2.4喷砂射孔参数3使用100目石英砂,120kg/m砂浓度;采用3孔,4mm孔径喷嘴组合;喷砂射孔排量平均为0.483m/min。2.5主压裂参数3排量介于3.0~3.5m/min,共计注入压裂液9663m、20/40目支撑剂118.27t,平均砂浓度308kg/图1带封隔器分层喷射工具重要部件33m,最高砂浓度580kg/m。2.6施工曲线计算分析2现场应用情况及分析1)图3中列出了第1层施工中连续油管带封隔器2.1HCA井基本情况喷砂射孔、套管加砂压裂的各个工艺流程情况。在喷井型为大斜度井,完钻斜深为2515.00m,垂深砂射孔并反洗井后,为了降低地层破裂应力,7层施工表1HCA井各小层基本参数表层位井段/m坐封位置/m厚度/m孔隙度含水饱和度解释结论须四段2197.7~2204.02200.96.37.5%~7.9%43%~52%差气层须四段2213.6~2222.92222.09.35.3%~7.0%40%~60%差气层须二段2343.1~2345.92346.52.86.0%~7.2%37%~75%差气层须二段2376.3~2380.12380.63.85.1%~7.8%30%~65%差气层须二段2388.4~2391.92392.03.57.4%29%~64%差气层须二段2404.4~2407.82407.53.413.0%29%~41%气层须二段2428.3~2437.52434.29.28.9%~13.1%66%~82%气水层 第31卷第5期开发工程692.8返排测试情况截至2010年9月14日,用10mm油嘴放喷排液,套压5.4MPa,出口股状水,点火燃,焰高3~4m,33累计排放894.0m,应排放1011.49m。测试产量43为4.710m/d。3结论和建议1)HCA井现场实施证实了连续油管带封隔器环空分段压裂技术的先进性和有效性。该技术通过连续油管带喷射工具和定位器进行定点喷砂射孔实现了薄图3HCA井第1层压裂施工曲线层精细压裂;通过喷射工具下的封隔器进行坐封后套管主压裂实现了较大排量注入;通过上提下放坐封解过程中封隔器坐封稳定可靠,按设计顺利完成施工。封的封隔器实现了多级压裂。2)7层停泵后记压降5min,仅第5层在5min之2)将连续油管起出井口后即具备生产条件,可实现内裂缝闭合,表明该层具有多裂缝延伸的特征。多层直接测试投产,且井筒清洁,便于后期修井作业。3)从破裂压力、瞬时停泵压力、停泵后的压降梯度3)通过连续油管的精确定位和定点喷砂射孔,该来看,该井须四段储层性质明显差于须二段储层。工艺对于薄互层的分层压裂改造极具优势,HCA井4)第1层打入1个段塞后压力有明显降低,因此最薄的层位仅2.8m。2~7层采取了2个段塞。7个层位的近井筒扭曲摩阻4)喷砂射孔形成的套管孔眼孔道直径较大,孔眼较大,这与射孔方位与裂缝延伸方位不一致而导致的摩阻较小。且在封隔器坐封后采用环空进行主压裂,高近井扭曲摩阻有很大关系。可实现较大排量和较大规模的改造。因此,对页岩气5)在主压裂开始的套管泵注之前,连续油管先保储层也具有实用性。持小排量注入。主压裂完毕之前,套管先停泵,以保持参考文献CT内外压差平衡。2.7连续油管转层时间统计分析[1]田守嶒,李根生,黄中伟,等.连续油管水力喷射压裂技术1)该工艺平均每层施工时间在130min之内。2[J].天然气工业,2008,28(8):6163.~7层从平均时间统计结果来看,主压裂前各个环节[2]苏新亮,李根生,沈忠厚,等.连续油管钻井技术研究与应占泵注时间的50%以上。综合来看,射孔和反洗井与用进展[J].天然气工业,2008,28(8):5557.[3]MANRIQUEJF,POEBD.Comprehensiveperformance主压裂施工时间相当。designcriteriaforhydraulicfracturing[J].Schlumberger2)从2~7层的连续油管上提解封封隔器拖动Texas,2005,57(3):14.至下一施工段连续油管定位封隔器坐封的时间来[4]段雄.射流变频冲击破岩的混沌调制技术[M].北京:科学看,随着施工层数的增加,操作逐渐熟练,转层所需要出版社,2007.的时间逐渐减少。最少转层时间仅15min,平均为[5]HALDARSURAJIT,ALJANDALAHMEDA,AL24.4min,这表明该工艺具有快速转层的能力(图4)。DRIWEESHSAADM,etal.EvaluationofrotaryjettingtoolapplicationformatrixacidstimulationofcarbonatereservoirinSouthernAreaFieldofSaudiArabia[C]paper12023MSpresentedattheInternationalPetroleumTechnologyConference,35December2008,KualaLumpur,Malaysia.IPTC,2008.[6]王腾飞,胥云,蒋建方,等.连续油管水力喷射环空压裂技术[J].天然气工业,2010,30(1):6567.[7]姚军朋,司马立强.合川地区低渗砂岩储层含水饱和度的评价方法[J].天然气工业,2010,30(10):2225.图42~7层转层时间统计(修改回稿日期20110322编辑韩晓渝) 120NaturalGasIndustry,Vol.31,Issue5,2011DOI:10.3787/j.issn.10000976.2011.05.016JinXiuju,engineer,bornin1978,ismainlyengagedinwelltestinganalysis.Add:No.109,ZhongyuanRd.,Puyang,Henan457001,P.R.ChinaTel:+863934890013Email:yanzhi198066@163.comFieldapplicationofAbrasiveJetMultiStageFracturingwithcoiledtubingannularfracBHAQianBin,ZhuJuhui,LiJianzhong,LiGuoqing,XiangLanying(DownholeDrillingCompany,ChuanqingDrillingEngineeringCo.,Ltd.,CNPC,Chengdu,Sichuan610051,China)NATUR.GASIND.VOLUME31,ISSUE5,pp.6769,5/25/2011.(ISSN10000976;InChinese)Abstract:Withthefurtherdevelopmentofunconventionalgasreservoirssuchastightgasandshalegas,stimulationfracturingtreatmentshowsadevelopingtrendoflargescaleandmultistagefracturing.CoiledTubingAnnularFracBHAwithexternalpackerisanewmultistagefracturingtechnologythatcanrealizethelargescalereformationaswellasthezonalfracturingandfinefracturing.Thiscompletionmethodutilizesacoiledtubingdeployedbottomholeassembly(BHA)thatincludesabrasivejetperforatingnozzlesandamethodofisolatingalldownholefracturetreatments,thus,multistagefracturingcanbeachievedbysettingandunsettingofthepacker.Furthermore,throughmainfracturingworkbyuseofcoiledtubingabrasiveperforatingandcasing,thelargescalereformationcanbeachieved.Finally,throughtheexactpositioningofcoiledtubing,multipleoverlyingthininterlayerscanbeeasilydelaminated,whichleadstothefinefracturing.Therefore,thetechnicalcharacteristicsofcoiledtubingannularfracBHAareillustratedindetail.Moreover,theapplicationofthistechniqueintheHCwellblockoftheSichuanBasinisalsoillustratedandanalyzed.Theapplicationshowsthatthisnewmultistagefracturingwillresultinashortworkingcycle,flexibledelamination,reliableisolation,andcleanwellboreafterconstruction,andevenleadtoadirectmultilayertestproduction.ThisprovidesanewandfeasiblesolutiontothemultistagefracturingtreatmentfortightgasandshalegasreservoirsinChina.Keywords:multistagefracturing,coiledtubing,abrasiveperforating,packer,casingsegment,fieldapplicationDOI:10.3787/j.issn.10000976.2011.05.017QianBin,seniorengineer,bornin1965,ismainlyengagedinreservoirfracturingstimulationtechnology.Add:No.6,Ruifengxiang,NorthSec.4,2ndCircleRd.,Chengdu,Sichuan610051,P.R.ChinaMobile:+8613981927666Email:qianbin653429@vip.sina.comOptimaldesignandapplicationofcompletionstringsinaHTHPgaswell1,21,2112GuoJianhua,SheChaoyi,TangGeng,ChenYan,ShiTaihe(1.GasProductionEngineeringResearchInstitute,SouthwestOil&GasfieldCompany,PetroChina,Guanghan,Sichuan618300,China;2.SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610500,China)NATUR.GASIND.VOLUME31,ISSUE5,pp.7072,5/25/2011.(ISSN10000976;InChinese)Abstract:Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofgasexplorationanddevelopment,moreandmoreparticularwellshavebeenencountered,suchasgaswellswithhightemperatureandhighpressure,deeporultradeepwells,andwellswithcorrosivemedia,sotheoptimaldesignandoperationofcompletionstringsarebecomingmoreandmoredifficult,thusthesafetyandenvironmentalprotectionaregettingmoreandmorechallenging.Alargepercentageoftheproductionwellshaveabnormallyhighcasingpressurecausedbykindsoffactors,posingthreattosafeproduction.BasedonthecompletionpracticesofHTHPsourgaswellsinfields,themechanicalanalysisofpackerstringsandtheirstructuraldesignmethodsaredeeplyinvestigated.ThedesignprinciplesforthecompletionstringsofHTHPsourgaswellsareputforwardassafetygoingfirst,beingcosteffective,betterforbringingupproduction,andbeabletoextendthewelllife.Anditissuggestedthat7criticalfactorsshouldbefocusedonintheoptimaldesignstage.Finally,asetoftriaxialstresscalibrationmethodissetupbasedonthedistortionenergytheory(thefourthstrengththeory)forcompletionstringsunderdifferentworkingconditions,andadesignmethodforcompletionstringswithpackerinHTHPsourgaswellsisdeveloped.GoodresultshavebeenachievedfromacasehistoryofacertainwellintheLonggangGasField,SichuanBasin.Keywords:HTHP,sourgas,completionstring,optimaldesign,triaxialstress,thefourthstrengththeory,safeproduction
