CN102748001B - 连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，主要包括以下步骤：首先射孔前对射孔位置进行连续油管定位校深；再根据优化的连续油管射孔参数，对压裂层段进行喷砂射孔；射孔后，对破裂试验途径进行选择，完成破裂试验；破裂试验成功后通过环空进行主压裂施工，主压裂施工末期通过欠顶替形成砂塞实现层间封隔，达到分层改造的目的。连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺不受压裂级数限制，为单层低产的多层系直井压裂改造提供增产方向。
Description
技术领域
本发明涉及油气田勘探和开发领域，特别是一种适合于小井眼直井多层压裂改造的连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺。
背景技术
近年来，鄂尔多斯盆地致密气藏应用适度规模、机械分压、低浓度胍胶压裂改造技术为苏里格气田的开发提供了主体技术，实现了直井机械分层三层的工艺技术；针对苏里格东区，进一步开展了多薄层压裂、低伤害压裂液的研究与现场试验，在机械分层三层的基础上闪现了投球四层分压；2008年以来，又积极探索直井多段压裂改造，2010年积极开展国际合作，开展了连续油管水力喷砂射孔填砂分层环空压裂先导试验和套管滑套分层压裂（TAP）先导试验。
截止目前，国内通过投球打滑套的机械工具最多可分压5-6层，国外单井一般可压裂14-22层段，远低于国外单井压裂水平，纵向上含气层系的动用不充分。因此，开展连续多层压裂是增加资源动用程度、提高单井产量的潜力所在。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有直井分层压裂常规技术的局限性，即机械分层压裂技术分层级数有限，目前一趟管柱最多分压5-6层，无法满足提高多层系储层纵向动用程度，单井产量低等缺陷；提供了一种不受压裂级数限制的连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，该工艺可最大限度提高气藏纵向上的储层动用程度，提高单井产量。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，主要包括以下步骤：首先射孔前对射孔位置进行连续油管定位校深；再根据优化的连续油管射孔参数，对压裂层段进行喷砂射孔；射孔后，对破裂试验途径进行选择，完成破裂试验；破裂试验成功后通过环空进行主压裂施工，主压裂施工末期通过欠顶替形成砂塞实现层间封隔，达到分层改造的目的。
所述的连续油管射孔前定位校深是对无接箍连续油管的下位置的准确定位；连续油管的定位校深包括以下步骤：
①连续油管带井下射孔工具下入到短套管下40-60m；若短套管离人工井底距离在60米以内，则直接下入到人工井底；
②上提连续油管探节箍位置，上提速度5m/min，逐一找出套管节箍位校连续油管深度；
③探到短套管位置后，标校连续油管深度，探射孔段位置；
④重复2-3步逐一探出所有射孔段位置，并对各射孔段位置进行标记；每次上提或下放连续油管到短套管位置都要进行一次标校；
⑤如果短套管上面还有层位，短套管会被砂子填埋，在短套管被填埋之前必须找出离这一层射孔段最近的上下套管节箍位置标记，对该层进行射孔时以标记做为参考找出离射孔段最近的套管节箍，以这个位置标校连续油管深度从而确认射孔位置。
所述的连续油管的定位校深步骤中步骤③的探射孔段位置方法为：从短套管开始逐一数出套管，直到探到离射孔段位置最近的套管位置为止，以这个套管位置为准再次对连续油管深度标校，上提或下放连续油管Nm到射孔段后，在油管上做标记。
所述的连续油管的定位校深步骤中步骤②的探套管节箍位置时连续油管内须泵注排量100-150L/min，保持油管内压力在12.3-20.8MPa之间，使连续油管充分伸直，确保探测位置准确。
所述的连续油管的定位校深步骤中标记均使用油漆进行标记，各射孔段位置使用不同油漆进行标记。
所述的通过连续油管带喷砂射孔工具对压裂层段进行喷砂射孔包括如下步骤：
①连续油管射孔排量确定：射孔排量需满足考虑地面回压控制，在连续油管限压范围内，喷嘴喷射速度达到170m/s以上；
②连续油管射孔时间、射孔次数的确定：连续油管射穿套管时间为10-15min；射孔次数根据喷射器喷口个数而定，喷射器喷口3个，1米射孔两次，第一次射孔后降排量下放0.5米进行第二次喷射；喷射器喷口2个，1米射孔三次，第一次射孔后下放0.3米进行第二次喷射，第二次喷射后继续下放0.3米进行第三次喷射。
所述的破裂试验中上提连续油管100m，先通过连续油管进行破裂试验，若压力在50MPa以下，无明显破压，再采用环空泵注进行破压试验。
所述的欠顶替形成砂塞步骤中压裂加砂尾段打砂塞前泵注2-3m3隔离液，然后再泵注砂塞，具体步骤为：
①计算填砂量：第一段压裂加砂尾段填砂量为：人工井底至设计砂面位置所占套管容积；其他砂塞量为上一层填砂砂面位置至设计位置所占套管容积；
②确定填砂砂比：15-18%；
③计算填砂携砂液体积；
④欠顶替形成砂塞。
所述的欠顶替中欠顶替量=射孔段以上套管容积+地面管线容积-连续油管外容积-隔离液体积-填砂携砂液体积。
所述的欠顶替形成砂塞后上提连续油管至1500m，关井等沉砂，沉砂4小时后，试压探砂面合格，则填砂分层成功。
该工艺现场试验达到预期结果。
本发明的有益效果是：本发明采用上述压裂工艺技术方案，通过连续油管进行射孔，环空进行主压裂，欠顶替形成砂塞留置井筒内实现层间封隔器，从而实现直井多层压裂改造。连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺不受压裂级数限制，为单层低产的多层系直井压裂改造提供增产方向。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。
图1是井筒砂塞分层情况示意图。
图中：1、短套管上接箍；2、短套管下接箍；3、第一套管接箍；4、第二套管接箍；5、下射孔段；6、上射孔段；7、砂面；8、人工井底。
具体实施方式
实施例1
连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，主要包括以下步骤：首先射孔前对射孔位置进行连续油管定位校深；再根据优化的连续油管射孔参数，对压裂层段进行喷砂射孔；射孔后，对破裂试验途径进行选择，完成破裂试验；破裂试验成功后通过环空进行主压裂施工，主压裂施工末期通过欠顶替形成砂塞实现层间封隔，达到分层改造的目的。
实施例2
以一口完钻井深3033m的开发井为例，完钻层位本溪组。该井钻遇盒8段砂层厚度19.2米，测井解释含气层厚度5.0米；钻遇山2段砂层厚度22.5米，测井解释气层厚度3.4米，含气层厚度9.4米。根据该井储层含气情况，考虑套管接箍资料，拟对该井山2下射孔段：2981.5-2982、山2上射孔段：2964-2964.5m及盒8段：2895.5-2896m采用连续油管水力喷射填砂分层压裂工艺进行储层改造。
本发明的连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，主要包括以下步骤：首先射孔前对射孔位置进行连续油管定位校深；再根据优化的连续油管射孔参数，对压裂层段进行喷砂射孔；射孔后，对破裂试验途径进行选择，完成破裂试验；破裂试验成功后通过环空进行主压裂施工，主压裂施工末期通过欠顶替形成砂塞实现层间封隔，达到分层改造的目的。
现以连续油管对山2下射孔段、山2上射孔段实现填砂分层改造来说明该工艺。
（1）对射孔位置进行连续油管定位校深
1)连续油管带井下射孔工具下至人工井底8的位置，即3009.24米，拉力由9t，下降至2.98t。
2)以5m/min上提连续油管探节箍位置，逐一找出套管节箍位校连续油管深度。
3)探到短套管位置后，标校连续油管深度，探射孔段位置；具体试验过程如下：
如图1所示，第一次定位：逐一找出套管节箍位置，直到找到短套管位置为止，其中短套管下节箍2为2939.18m处、短套管上节箍1为2935.66m处，以短套管节箍位置为准，标校连续油管深度，见表1；
表1
表1备注：连续油管探得的短套管上接箍1为2936.72米，标校为2935.66米；短套管下接箍2标校为2939.18米。使之与实际接箍一致。
4)重复2-3步逐一探出所有射孔段位置，并对各射孔段位置进行标记；每次上提或下放连续油管到短套管位置都要进行一次标校；
第二次定位：标校后下放至2987.0m上提，与实际套管位置进行对比，
| 连续油管探接箍位置（米） | 测井接箍位置（米） | 标记 |
| 2985.98 | 第二套管接箍4处2986.06 | 白色 |
| 2974.02 | 2974.19 | |
| 2962.58 | 第一套管接箍3处2962.91 | 绿色 |
| 2950.56 | ||
| 2939.14 | 短套管下接箍2处2939.18 | 红色 |
见表2。
表2。
以离下射孔段5附近最近点第二套管接箍4位置，即白色标记点2986.06m为基准，确定第一次射孔位置2981.5m。
同时以离上射孔段6附近最近点第一套管接箍3位置，即绿色标记点2962.91m为基准，确定第二射孔位置为：2964.0-2964.5m。
整个连续油管定位过程，油管内泵注排量100-150L/min，油管内压力12.3-20.8MPa，使连续油管充分伸直，确保探测位置准确。
5)如果短套管上面还有层位，短套管会被砂子填埋，在短套管被填埋之前必须找出离这一层射孔段最近的上下套管节箍位置标记，对该层进行射孔时以标记做为参考找出离射孔段最近的套管节箍，以这个位置标校连续油管深度从而确认射孔位置。
（2）根据优化的连续油管射孔参数，对压裂层段进行喷砂射孔。
1）连续油管射孔排量确定：射孔排量需满足考虑地面回压控制，在连续油管限压范围内，喷嘴喷射速度达到170m/s以上，本实施例中连续油管射孔排量优化为0.5m3/min。
采用连续油管专业软件对施工排量进行模拟，模拟条件为：连续油管外径为2"，壁厚0.145"，喷嘴3个，喷嘴直径4.5mm，射孔液胍胶粘度为10cp。
2"（3500m）连续油管不同排量下地面压力模拟结果见表3：
表3
连续油管排量为0.5m3/min时，喷嘴处的喷射速度174m/s，相应的地面压力为30.34MPa，如果考虑地面控制回压20.0MPa，地面压力为50.34 MPa，在连续油管限压（68Mpa）范围内。
2）连续油管射孔时间、射孔次数的确定：连续油管射穿套管时间为10-15min；射孔次数根据喷射器喷口个数而定，喷射器喷口3个，1米射孔两次，第一次射孔后降排量下放0.5米进行第二次喷射；喷射器喷口2个，1米射孔三次，第一次射孔后下放0.3米进行第二次喷射，第二次喷射后继续下放0.3米进行第三次喷射。
射孔时间从射孔砂出连续油管时开始计算，对下射孔段5的第一次射孔位置2981.5米处喷射12分钟,射孔排量0.5m3/min,射孔砂浓120kg/m3，喷射完成后，降排量至0.3 m3/min下放连续油管0.5米对2982.0米处水力喷射12分钟，完成喷砂射孔。
（3）破裂试验为：上提连续油管100米至2882米进行破压实验，若压力在50MPa以下，无明显破压，再采用环空泵注进行破压试验。本实施例中油压由19.4MPa升至22.75MPa降至11.0MPa，有明显破压显示，破压实验成功。
（4）主压裂施工为：上提连续油管约400米至2485.4m压裂下射孔段5的射孔层，即2981.5-2982m位置。
（5）所述的欠顶替形成砂塞包括如下步骤：
1）填砂量确定：本实施例中山2下射孔段与山2上射孔段间距仅17m，设计砂塞位置为位于2969.5m处的砂面7，第一段压裂加砂尾段填砂量为：人工井底至设计砂面位置所占套管容积；其他砂塞量为上一层填砂砂面位置至设计位置所占套管容积；本实施例中填砂量为39.74米的5.5寸套管容积为0.459m3。
计算砂塞量：根据人工井底8，设计砂面7位置为2969米处，计算得出砂塞量0.47方，即视密度1.76kg/cm3的陶粒818.7kg。
欠顶替量=射孔段以上套管容积+地面管线容积-连续油管外容积-隔离液体积-填砂携砂液体积。
经计算得出本实例的欠顶替量为10.63方；实际顶替量为24.84方。
2）确定填砂砂比：15-18%；
3）计算填砂携砂液体积；
4）进行欠顶替形填砂成砂塞：在压裂结束后，先打0.2%的胍胶基液2.8m3为隔离液，再加818.7kg陶粒，历时3min，用液12.6m3，顶替至总量为24.84 m3停泵。填砂排量为2.99m3/min，油管压力25.63MPa，套管压力24.12MPa。停泵压力为：油管25.14MPa，套管19.97MPa。
（6）等沉砂：上提连续油管至1500m，关井等沉砂。
（7）探砂面： 沉砂4小时后，试压油压由35.06MPa升至38.62、40.6MPa，套压由34.06MPa升至38.04、39.74MPa，试压合格，山2下段已被砂塞封堵。下放连续油管至2987米悬重无明显降低，证明下射孔段5与上射孔段6填砂分层成功，该工艺试验达到预期结果。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (5)
1.连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，主要包括以下步骤：首先射孔前对射孔位置进行连续油管定位校深；再根据优化的连续油管射孔参数，对压裂层段进行喷砂射孔；射孔后，对破裂试验途径进行选择，完成破裂试验；破裂试验成功后通过环空进行主压裂施工，主压裂施工末期通过欠顶替形成砂塞实现层间封隔，达到分层改造的目的；所述的连续油管射孔前定位校深是对无接箍连续油管的下位置的准确定位；连续油管的定位校深包括以下步骤：
①连续油管带井下射孔工具下入到短套管下40-60m；若短套管离人工井底距离在60米以内，则直接下入到人工井底；
②上提连续油管探节箍位置，上提速度5m/min，逐一找出套管节箍位校连续油管深度；
③探到短套管位置后，标校连续油管深度，探射孔段位置；
④重复2-3步逐一探出所有射孔段位置，并对各射孔段位置进行标记；每次上提或下放连续油管到短套管位置都要进行一次标校；
⑤如果短套管上面还有层位，短套管会被砂子填埋，在短套管被填埋之前必须找出离这一层射孔段最近的上下套管节箍位置标记，对该层进行射孔时以标记作为参考找出离射孔段最近的套管节箍，以这个位置标校连续油管深度从而确认射孔位置；
所述的连续油管的定位校深步骤中步骤③的探射孔段位置方法为：从短套管开始逐一数出套管，直到探到离射孔段位置最近的套管位置为止，以这个套管位置为准再次对连续油管深度标校，上提或下放连续油管Nm到射孔段后，在油管上做标记；
所述的连续油管的定位校深步骤中步骤②的探套管节箍位置时连续油管内须泵注排量100-150L/min，保持油管内压力在12.3-20.8MPa之间，使连续油管充分伸直，确保探测位置准确；
所述的连续油管的定位校深步骤中标记均使用油漆进行标记，各射孔段位置使用不同油漆进行标记；
所述的对压裂层段进行喷砂射孔包括如下步骤：
①连续油管射孔排量确定：射孔排量需满足考虑地面回压控制，在连续油管限压范围内，喷嘴喷射速度达到170m/s以上；
②连续油管射孔时间、射孔次数的确定：连续油管射穿套管时间为10-15min；射孔次数根据喷射器喷口个数而定，喷射器喷口3个，1米射孔两次，第一次射孔后降排量下放0.5米进行第二次喷射；喷射器喷口2个，1米射孔三次，第一次射孔后下放0.3米进行第二次喷射，第二次喷射后继续下放0.3米进行第三次喷射。
2.根据权利要求1所述的连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，其特征是：所述的破裂试验中上提连续油管100m，先通过连续油管进行破裂试验，若压力在50MPa以下，无明显破压，再采用环空泵注进行破压试验。
3.根据权利要求1所述的连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，其特征是：所述的欠顶替形成砂塞步骤中压裂加砂尾段打砂塞前泵注2-3m3隔离液，然后再泵注砂塞，具体步骤为：
①计算填砂量：第一段压裂加砂尾段填砂量为：人工井底至设计砂面位置所占套管容积；其他砂塞量为上一层填砂砂面位置至设计位置所占套管容积；
②确定填砂砂比：15-18%；
③计算填砂携砂液体积；
④欠顶替形成砂塞。
4.根据权利要求3所述的连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，其特征是：所述的欠顶替中欠顶替量=射孔段以上套管容积+地面管线容积-连续油管外容积-隔离液体积-填砂携砂液体积。
5.根据权利要求1所述的连续油管水力喷砂射孔填砂分层压裂工艺，其特征是：所述的欠顶替形成砂塞后上提连续油管至1500m，关井等沉砂，沉砂4小时后，试压探砂面合格，则填砂分层成功。
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