CN104234681A - 海上压裂工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海上压裂工艺方法，包括以下步骤：先进行压裂地质设计；安装压裂井口，安装压裂井口高压管线并连接高压软管；压裂设备装船，压裂设备吊装到甲板上并固定，液罐区集中在船头，向后依次为供液泵、砂囤、混砂泵撬、仪表撬、高压注入泵机组及高压管汇等，备水、装料、配压裂液，高压管汇是连接各个高压注入泵及高压注入管线的总成，高压注入泵是通过高压管汇和高压管线向油管内注入压裂液的动力设备；压裂施工船到达平台后采取尾靠方式，系缆，与平台舷边高压软管连接，启动所有高压注入泵，循环检查并进行管线试压；试压合格后按照设计泵注程序进行压裂施工。本发明方法用于海上勘探开发井的试油压裂施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于海上石油勘探开发过程中的增产方法，尤其是一种海上压裂工艺方法。
背景技术
目前，因成本高、风险大，压裂仅局限于陆上，海上只有少量的酸化，酸化施工过程如下：1、进行酸化地质设计和工艺设计，工艺设计中要求结合海上安全生产需要，增加海上作业安全指导内容。做好施工作业指导书和HSE策划书及开工检查表。2、施工前，选适宜的天气状况：在预计施工时间范围内，施工海域风力小于6级，能见度大于500m。把2台2000型泵撬、酸液储液罐等设备从码头装到货船上，在船上配好施工用的酸液（也可先配好再装到船上液罐中），运送到海上试油平台附近；3、利用试油平台上的吊机，把从货船上注酸泵撬到平台上的井口之间用Φ73mm铠式高压软管吊起并连接好，试压70Mpa，不刺不漏为合格；4、酸化施工，把货船酸液储罐内配好的酸液泵注到井内，挤入地层中与地层中粘土矿物或钙质胶结物反应；排量小于2m3/min，泵压小于56Mpa。5、放喷、诱喷排出地层中反应物及地层流体。
此方法施工复杂、难度大、存在着酸液腐蚀、酸液伤人及酸液污染等较大的安全风险，还存在碳酸盐岩地层适应酸化而砂岩地层不适合酸化的问题，不能满足砂岩地层增产改造需要。
由于此前国内海上压裂施工存在空白，而在海上探井试油过程中，对于射孔后渗透性差、原始产量低的地层，必须进行增产措施改造，压裂工艺能起到发挥地层最大产能的作用。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种海上压裂工艺方法，解决海上因风浪、潮汐作用，船体摇晃无法使用钢质硬管线连接和平台空间狭小无法放置众多压裂设备的难题，实现了海上也可以组织实施大型压裂的目的。
为解决上述技术问题，本发明海上压裂工艺方法，包括以下步骤：
A.结合海上安全生产需要，进行压裂地质设计和工艺设计；
B.海上作业平台按照压裂工艺设计要求，完成井筒准备工作，安装压裂井口，安装压裂井口高压管线到平台舷边，并与平台舷边高压软管连接；
C.压裂设备装船，压裂施工船型为载重4000吨级以上船舶，压裂设备吊装到甲板上并固定，液罐区集中在船头，向后依次为供液泵、砂囤、混砂泵撬、仪表撬、高压注入泵机组及高压管汇等，备水、装料、配压裂液，高压管汇是连接各个高压注入泵及高压注入管线的总成，高压注入泵是通过高压管汇和高压管线向油管内注入压裂液的动力设备；
D.根据气象条件确定发船、配液和施工时间，压裂施工船到达平台后采取尾靠方式，系缆，与平台舷边高压软管连接，启动所有高压注入泵，循环检查并进行管线试压；
E.试压合格后按照设计泵注程序进行压裂施工，打开压裂井口总闸门，启动压裂泵，依次向油管内注入前置液、携砂液、顶替液，顶替完成后，压裂施工结束；
F.压裂施工结束后，关井、高压管线泄压，拆高压管线、解缆，压裂施工船离开作业平台回港，压裂井进行装油嘴控制开井放喷求产作业。
上述压裂施工规模达到液量500m3，加砂40m3，施工排量5.5m3/min。
上述压裂施工船型为载重4000吨级。
上述砂囤为两个，且容积均为20m3，架高1.5m并固定在船甲板上，其底部设置为带阀门的漏斗。
上述高压软管为外层缠有多层钢丝的能自由弯曲的承压管线；所述高压管线为钢制硬管线。
上述高压软管上端经平焊在平台缆桩上或甲板上的高压软管固定装置固定，高压软管下端与压裂施工船上的高压管线连接。
上述压裂井口附近的高压管线上安装关井和泄压阀门组。
与现在技术方案相比，本发明海上压裂工艺方法作为一项储层增产改造措施，适用于海上勘探开发井的试油压裂施工，解决了试油平台空间狭小、搬运设备困难、安全环保风险大等条件的限制。本方法为进一步正确评价储层，增加储量，提高产量提供了有利保证。本发明克服了轮式拉砂翻斗车不能上船加砂的难题；克服了钢制硬管线无法连接和固定的问题。由于施工船的不停摇晃，钢制硬管线无法实现固定不动，采用高压软管连接与固定，满足了施工的需要，解决了管线连接难题；设计配套了紧急情况下关井和泄压装置，确保在紧急情况下能迅速关井和泄压。解决了恶裂海况、大风、涌浪及缆绳断等紧急情况下关井、泄压等难题。
具体实施方式
本发明海上压裂工艺方法，包括以下步骤：
A.结合海上安全生产需要，进行压裂地质设计和工艺设计；
B.海上作业平台按照压裂工艺设计要求，完成井内下压裂施工管柱工作。安装好压裂井口，连接好井口到平台舷边附近的高压管线；
C.首先进行设备装船，船型为载重4000吨级以上，压裂用设备吊装到甲板上并固定，液罐区集中在船头，向后依次为供液泵、砂囤、混砂泵撬、仪表撬、高压注入泵机组及高压管汇等，备水、装料、配压裂液；
D.根据气象条件确定发船、配液和施工时间，压裂施工船到达平台后采取尾靠方式，系缆、连接井口高压软管，此高压软管为外层缠有多层钢丝的能自由弯曲的承压管线，启动所有泵撬机组，循环检查并进行管线试压；
E.试压合格后按照设计泵注程序进行压裂施工；打开压裂井口总闸门（因地面压裂流程试压时此闸门是关闭的），启动压裂泵，按工艺设计步骤，依次沿油管内注入前置液、携砂液、顶替液。顶替完成后，压裂施工结束。
F.压裂施工结束后，关井、高压（大于35MPa）管线泄压，拆高压（大于35MPa）管线、解缆，压裂施工船离开作业平台〔用于井筒各种作业（如起下管柱）的海上固定设备〕回港，压裂井进行装油嘴控制开井放喷求产作业。
上述压裂施工规模可达到液量500m3，加砂40m3，施工排量5.5m3/min，施工泵压80Mpa以内。
上述设备如压裂泵撬、压裂灌等在码头装船，船型为载重4000吨级货船，压裂用设备吊装到甲板上并固定，类似于可以移动的陆地井场，以便解决平台空间狭小的难题。
上述高压管线：井口到平台舷边附近的高压管线为钢制硬管线，平台舷边到压裂施工船的管线为高压软管，高压软管下端到高压管汇及压裂液注入泵为钢制硬管线，载有压裂设备和压裂液的施工船行驶到海上作业平台附近，用高压软管一端与压裂施工船上高压管线连接，另一端与作业平台上的压裂井口管线连接。高压管线及高压软管总长约100米。高压软管起到连接压裂施工船与试油平台的肘腕作用。高压软管的强度、通径、及两端固定尤为重要，因此设计配套了高压软管固定装置，使用时平焊在平台缆桩上或甲板上。
结合海上利用压裂施工船承载压裂设备靠驳平台施工的需要，配套加工了长×宽×高为：2.8m×2.3m×3.2m容积为20m3的加砂砂囤两个，架高1.5m并固定在货船甲板上的适当位置，底部留有带阀门的漏斗，给混砂撬供砂。
由于风浪、潮汐、海流作用，给压裂施工带来很大风险，因此，在压裂施工过程中如遇恶劣气候需停止压裂施工紧急撤离时，设计配套了紧急情况下由一组阀门组成的关井和泄压装置，确保在紧急情况下能迅速关井和泄压。
上述管线试压合格后按照设计泵注程序进行压裂施工；由于压裂施工船与平台为两个巨大的单体，不在一个层面，且噪音很大，信息指令传递完全由无线电通讯实现，且频道要避开周围航行船只的通讯频道。
本发明结合海上利用拖船承载压裂设备靠驳平台施工的需要，配套加工了长×宽×高为：2.8m×2.3m×3.2m容积为20m3的加砂砂囤两个，架高1.5m并固定在货船甲板上的适当位置，底部留有带阀门的漏斗，给混砂撬供砂。设计配套了高压软管固定装置，使用时平焊在平台缆桩上或甲板上。设计配套了紧急情况下关井和泄压装置，确保在紧急情况下能迅速关井和泄压。
自本方法发明结束了国内海上不能压裂的历史，为海上勘探开发，进一步认识油气层提供了技术保证。
本发明作为一项储层增产改造措施，适用于海上勘探开发井的试油压裂施工，解决了试油平台空间狭小、搬运设备困难、安全环保风险大等条件的限制。本方法为进一步正确评价储层，增加储量，提高产量提供了有利保证。拓展了压裂领域，在海上勘探开发应用前景广阔。
实施例1：ch39井（第一层3950.5-3993.6m）压裂施工步骤：
1.依据ch39井（第一层3950.5-3993.6m）压裂地质设计、工艺设计及施工设计开始做压裂准备。结合海上安全生产需要，做好施工作业指导书和HSE策划书及开工检查表。
2.海上作业平台按照压裂工艺设计要求，完成井筒准备工作。完成压裂施工管柱：P11Oφ89mm油管+Φ89mm内滑套水力泵（内径60mm）+托砂皮碗（内径59mm）+Φ89mm加厚短节2m＋Φ110mm投劳式压力计托筒（内径52mm）+Φ114mmRTTS封隔器（内径48mm，耐温150℃）×3500±0.5m（避开套管接箍位置）+Φ73mm油管1根+喇叭口（内径62mm）。安装好压裂井口：105MPa采油树，连接好井口到平台舷边附近的高压管线，在舷边焊接安装高压软管固定卡箍，固定牢高压软管，在井口附近连接好紧急情况下关井和泄压阀门组，等待压裂施工船的到来。
3.压裂料集港装船，按照压裂工艺设计要求，将所有压裂用设备和材料集结到码头，首先进行设备装船，船型应载重4000吨级或更大吨位船舶，本着船体前后平衡，左右平衡的原则，吊装到甲板上并固定，储液罐区集中在船头，向后依次为供液泵、砂顿（既装满砂，施工时也能根据需要从底部阀门放出砂给混砂撬供砂）、混砂泵撬、仪表撬、高压注入泵机组及高压管汇等。其次，备淡水480m3、压裂砂40m3，其它按设计用量装料。
4.配液用罐在卸压裂用清水之前，必须用清水将罐壁和罐底冲洗干净，在确保无残留洗罐液后，方可卸水。配液用罐、水必须清洁干净，无杂质，无油污，40m3罐泵出有效体积按37m3计算。
5.液体配制方法：留2罐清水1罐用于洗泵循环1罐用于顶替；用4m3自卸水罐配交联剂，加入高温交联剂和氢氧化钠后，充分循环至氢氧化钠完全溶解，施工时向专用交联剂罐供液；10个40m3罐配浆液,先配分散剂和超级瓜胶，待其溶胀后，加入KCl充分循环溶解,再依次加入粘度保持剂、防膨剂、助排剂，加入完后泵车循环30min直至均匀。配制压裂液时，严格遵守安全环保规定，切实穿戴好劳保。
6.要求按照压力76MPa、排量5.5m3/min的压裂设计参数准备压裂高压泵注机组，并准备至少一台的备用泵，由施工单位组织准备。
7.根据气象条件，航行距离、时间，决定发船、配压裂液和施工时间，在船靠平台前配好压裂用液，做好压裂施工准备，压裂施工船靠平台，系缆、连接高压软管并固定牢固，启动所有泵撬机组，循环检查并进行管线试压：对井口和高压管线试压76MPa，平衡压力管线试压30MPa。
8.高压管线试压合格后按照压裂工艺设计泵注程序进行压裂施工。打开压裂井口总闸门，启动高压注入泵，依次向油管内注入前置液、携砂液、顶替液，顶替完成，共注入压裂液量378.7m3，加砂39.8m3，施工排量5.5m3/min，施工泵压59-66MPa，平衡压力20MPa。
9.压裂施工结束后，关井、管线泄压，拆管线、解缆，压裂施工船离开平台回港。开井放喷求产：日产油54.72m3，水95.28m3，结论油水同层。
Claims (7)
1.一种海上压裂工艺方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：
A.结合海上安全生产需要，进行压裂地质设计和工艺设计；
B.海上作业平台按照压裂工艺设计要求，完成井筒准备工作，安装压裂井口，安装压裂井口高压管线到平台舷边，并与平台舷边高压软管连接；
C.压裂设备装船，压裂施工船型为载重4000吨级以上船舶，压裂设备吊装到甲板上并固定，液罐区集中在船头，向后依次为供液泵、砂囤、混砂泵撬、仪表撬、高压注入泵机组及高压管汇等，备水、装料、配压裂液，高压管汇是连接各个高压注入泵及高压注入管线的总成，高压注入泵是通过高压管汇和高压管线向油管内注入压裂液的动力设备；
D.根据气象条件确定发船、配液和施工时间，压裂施工船到达平台后采取尾靠方式，系缆，与平台舷边高压软管连接，启动所有高压注入泵，循环检查并进行管线试压；
E.试压合格后按照设计泵注程序进行压裂施工，打开压裂井口总闸门，启动压裂泵，依次向油管内注入前置液、携砂液、顶替液，顶替完成后，压裂施工结束；
F.压裂施工结束后，关井、高压管线泄压，拆高压管线、解缆，压裂施工船离开作业平台回港，压裂井进行装油嘴控制开井放喷求产作业。
2.根据权利要求1所述的海上压裂工艺方法，其特征是，所述压裂施工规模达到液量500m3，加砂40m3，施工排量5.5m3/min。
3.根据权利要求1所述的海上压裂工艺方法，其特征是，所述压裂施工船型为载重4000吨级。
4.根据权利要求1所述的海上压裂工艺方法，其特征是，为便于装卸、摆放和平衡货船，所述砂囤为两个，且容积均为20m3，架高1.5m并固定在船甲板上，其底部设置为带阀门的漏斗。
5.根据权利要求1所述的海上压裂工艺方法，其特征是，所述高压软管为外层缠有多层钢丝的能自由弯曲的承压管线；所述高压管线为钢制硬管线。
6.根据权利要求5所述的海上压裂工艺方法，其特征是，所述高压软管上端经平焊在平台缆桩上或甲板上的高压软管固定装置固定，高压软管下端与压裂施工船上的高压管线连接。
7.根据权利要求1所述的海上压裂工艺方法，其特征是，所述压裂井口附近的高压管线上安装关井和泄压阀门组。
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Application publication date: 20141224 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |