Y341双封一趟管柱分压工艺在苏北油田的应用

2015-07-05张宏录

油气藏评价与开发 2015年2期

张建，张宏录

（中国石化华东分公司石油工程技术研究院，江苏南京 210031）

1 苏北油田分压必要性

1.1 储层特征

随着勘探向深层、疑难层延伸，苏北油田物性较好的区块已基本投入开发，目前重点改造的阜宁组低渗油藏，油藏埋深在2 500～3 200 m，高泥质含量，岩性非均质严重，属连通性差的弹性驱动油藏。随着地层压力的下降，层间矛盾越来越突出，这类低孔低渗储层不经过压裂改造很难获得工业性油气流。

对储层物性、压力系数相差不大且距离较近的两个层，采用单层逐步开采无法达到经济开采要求。为了提高苏北油田的开发速度，适应大斜度井的储层改造，需要优选储层压裂改造工艺[1-2]。

1.2 苏北油田压裂工艺局限性

苏北油田常用的压裂方法有填砂上返压裂、笼统压裂、限流法压裂。填砂上返压裂与分层压裂相比，会消耗大量作业时间，同时会对下部储层造成二次污染。笼统压裂对多个目的层进行合压，某个目的层可能不会得到彻底改造，或产生无效充填。限流法压裂针对目的层为多薄层、且各层间的地应力差异小，其射孔数量、直径、施工排量有要求；当破裂压力差大，裂缝便在物性较好的油层中延伸，分层效果并不理想[1]。

苏北油田地处水网地带，受地形条件限制，采取定向大斜度井开发，因此，对压裂管柱工具技术要求比较高。通过对国内外压裂技术资料进行调研、分析对比，选择一趟管柱分层压裂工艺，实现最小的投入产出比，连续对多个物性差异、间距较大层段进行压裂，使每个储层改造彻底，充分发挥潜力，减轻储层二次污染，降低勘探成本[2]。优选Y341双封管柱，与前期使用的Y341-Y211管柱工艺相比较，可实现全管柱反洗井，应用大斜度井坐封更容易，较适合于苏北低渗透多目的层油藏改造。

2 分层压裂技术

2.1 工艺管柱组成

图1 Y341分压管柱示意图Fig.1 Sketch map of Y341 separate layer fracturing string

分层压裂管柱结构由流动短节、安全接头、SLM-115水力锚、Y341-115封隔器、滑套喷砂器、扶正器和坐封球座组合组成（图1）。

主要井下工具：1）Y341封隔器：密封油套环空。反洗井时，液体经封隔器反洗通道进行洗井。上提管柱解封，胶筒依靠自身的弹性回收解封[5]；2）HTPSQ-93滑套喷砂器：施工时投入φ38 mm的钢球至滑套上部球座处，油管内憋压剪断销钉，滑套下落，压裂液从喷砂器长槽处喷出。

2.2 工作原理与特点

1）工作原理。封隔器与滑套喷砂器配套使用，使用两个封隔器实现分层压裂。封隔器下至预定深度，投入钢球，油管打压坐封，密封油、套管环形空间。第一层压裂完成后，再投入钢球，待球落入滑套之上憋压，加压打掉滑套，封闭第一层喷砂器，开始第二层压裂[3]。

2）工艺技术特点。做到下一趟管柱，对有一定跨距的相邻两段储层，从下向上进行分层压裂，减少作业工序。管柱结构简单，较适用于斜度较大的井，坐封容易。管柱施工压力较高，适合中深井压裂施工需要，对储层温度在135℃以下，井斜在50°以下，套管内径在118.62～121.36 mm，都可进行压裂施工[4]。管柱具有反洗井通道，可以冲洗上下两套封隔器上沉砂，解封容易。

2.3 施工控制与处理

1）Y341双封分压管柱，压裂前工具坐封后、施工结束后，须先放套压、后放油压的原则，防止套压大于油压将反洗通道打开。

2）以地层不大量返吐压裂砂为原则，控制井口油压，按照设计进行油管放喷。压裂过程中出现异常，及时放喷和反洗，清除油套间沉砂，减少卡管柱风险。

3）如遇砂堵，停泵后立即放喷，环空蹩压打开反洗阀，洗出井下油管内砂液，再正循环加压，关闭循环阀后进行压裂。若洗井不通，探砂面判断油管内沉砂情况。若油管内已沉砂砂埋，在压力释放后，必须立即解封起压裂管柱。

3 应用情况与效果

截止到2014年8月20日，分层压裂工艺Y341-115型封隔器+HTPSQ-93滑套喷砂器在苏北油田应用了4口井，其中3口井施工顺利，工艺成功率75%，能实现全管柱反洗井，有效降低砂埋、砂卡风险，在大斜度井应用中坐封更容易，有效降低了作业难度。

3.1 改造方案对比

以帅5-5井阜宁组三段油层为例，说明Y341双封一趟管柱分压工艺技术的应用。裂缝设计选用三维压裂软件FracproPT对压裂工艺参数进行了优化，分别进行了笼统压裂和分层压裂裂缝形态软件模拟。

帅5-5井构造位于溱潼凹陷斜坡带中部，完钻层位阜三段，完钻垂深3 092.5 m，最大井斜27.92°。该井本次主要改造储层分为两段：2 862.2～2 874.9 m、2 897.3～2 913.2 m，两段地应力差值较小，跨度22.4 m。制定两种改造方案，优化射孔段，从压裂模拟结果（表1）可以明显地看出，笼统方案中支撑剂主要铺置在容易压开的上段储层，对下段的改造效果不好。分层方案中可按照设计规模改造目的层，裂缝长度也达到改造要求。可得出：对两个物性相近、存在一定跨距储层，笼统改造效果不佳，分层改造是最优方案。

表1 不同方案模拟改造效果对比Table 1 Comparison of simulation adjustment effects of different solutions

3.2 施工工艺管柱

入井分压工艺管柱：坐封总成+扶正器+Y341-115封隔器Ⅰ+水力锚+HTPSQ-93滑套喷砂器+流动短节+φ73 mm加厚油管+φ115 mm扶正器+Y341-115封隔器Ⅱ+水力锚+流动短节+φ88.9 mm加厚油管+油管挂。

3.3 施工应用

1）井口投入φ25 mm钢球，沉球1 h后，小排量正洗井送球。

2）油管起压后，套管不返液，在5 MPa、15 MPa、24 MPa各稳压2 min，压力从24 MPa降至20 MPa，封隔器座封成功。

3）开始第一层水力加砂压裂施工。

4）待第一层施工完成后，投φ38 mm钢球落至滑套上，加压打开喷砂器后，施工第二层。

从实施情况来看，2014-04-08先对下段Ef322-24层油管压裂，泵入液量201 m3，前置液83.3 m3，携砂液102.9 m3，顶替液15.1 m3，加砂17.3 m3，平均砂比15.3%。投球后油管压裂上段Ef319-21层泵入液量169 m3，前置液 66.9 m3，携砂液 88.17 m3，顶替液 14.6 m3，加砂15.7 m3，平均砂比16.6%，施工曲线如图2。分层改造完成后机抽两层合采27天内产量稳定，日均产油10.58 m3，含水率10%。与同区块同储层邻井帅5-3产量相比较，改造初期平均多产5.9 t/d，日度生产曲线对比见图3，结果表明分层压裂改造效果较好[3-5]。