周興付 鄒一鋒 傅春梅

（中石化西南油氣分公司川西采氣廠，德陽 618000）

川西致密氣藏水平井增產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用研究

周興付 鄒一鋒 傅春梅

（中石化西南油氣分公司川西采氣廠，德陽 618000）

川西致密儲層垂向滲透率遠(yuǎn)小于水平滲透率，水平井自然產(chǎn)能與直井相比無明顯優(yōu)勢，水平井需要采取增產(chǎn)改造措施。為此川西氣田開展了包括籠統(tǒng)酸化、籠統(tǒng)壓裂、分段壓裂等水平井儲層增產(chǎn)改造措施。同時為解決井筒積液難題，開展了水平井泡沫排水、車載壓縮機(jī)氣舉排水增產(chǎn)工藝探索。

水平井；氣井；增產(chǎn)；排水采氣

隨著勘探開發(fā)不斷深入，川西低滲透致密氣藏暴露出儲層品質(zhì)差、氣藏單井控制儲量小、產(chǎn)量遞減快、整體采出程度較低等問題[1]。由于水平井能增大儲層的泄流面積，提高鉆遇裂縫的幾率，降低流體流向井筒的阻力，川西低滲致密氣藏逐漸加大了水平井開發(fā)力度[2-3]。川西致密儲層垂向滲透率遠(yuǎn)小于水平滲透率，雖然低滲致密儲層水平井水平段較長，但水平井自然產(chǎn)能與直井相比沒有明顯優(yōu)勢，因而其效果比壓裂直井更差。為此川西氣田開展了包括籠統(tǒng)酸化、籠統(tǒng)壓裂、分段壓裂等水平井儲層增產(chǎn)改造措施。

隨著川西氣田水平井開發(fā)的深入，井筒積液成為水平井開發(fā)普遍存在的難題。如果井筒內(nèi)產(chǎn)生積液，井底回壓增大，井口壓力下降，產(chǎn)氣量將減小，氣井?dāng)y液能力減弱，從而導(dǎo)致井筒附近儲層的含水飽和度升高，氣相滲透率下降，氣井更難以開采，甚至氣井水淹停產(chǎn)。為此，川西氣田展開了水平井排水采氣工藝探索。

1 水平井增產(chǎn)改造工藝

為了探索儲層改造方式對水平井產(chǎn)能的影響，川西氣田前期在水平井采取了籠統(tǒng)酸化和籠統(tǒng)壓裂，但是未能大幅度提高水平井的產(chǎn)能。這說明籠統(tǒng)酸化、籠統(tǒng)壓裂對儲層的改造針對性不強(qiáng)，不能充分發(fā)揮各層段生產(chǎn)能力，川西氣田水平井需要采取分段壓裂來達(dá)到壓裂增產(chǎn)的目的。因此川西氣田在致密砂巖儲層開展了常規(guī)封隔器+噴砂滑套分段壓裂、多級多縫分段壓裂等增產(chǎn)改造工藝試驗(yàn)。

1.1 常規(guī)噴砂滑套+封隔器分段壓裂工藝

為了增強(qiáng)水平段儲層改造措施的針對性，采用多個封隔器和噴砂滑套實(shí)現(xiàn)管柱分段壓裂改造。常規(guī)噴砂滑套+封隔器分段壓裂工藝 (圖1)施工步驟為：（1）壓裂施工時從環(huán)空進(jìn)行低替、洗井，洗井后從油管投球，座封全部封隔器，同時將接球座打掉，繼續(xù)從油管注入進(jìn)行第1段壓裂施工；（2）第1段施工完成后從油管投球，加壓打開第2段的噴砂滑套，采用油管注入進(jìn)行第2段加砂壓裂；（3）重復(fù)第二步驟，直至改造完所有層段。

常規(guī)噴砂滑套+封隔器分段壓裂工藝能夠有效實(shí)現(xiàn)水平井分段加砂改造，川西氣田水平井壓前水平井僅XS21-3H井日產(chǎn)氣0.25×104m3/d，其他井的自然產(chǎn)能水平為產(chǎn)氣微量或者無流體產(chǎn)出。采取噴砂滑套+封隔器分段壓裂工藝分3段壓裂后平均產(chǎn)氣量為2.6×104m3/d，分4段壓裂后的平均產(chǎn)氣量為3.9×104m3/d，分5段壓裂后的平均產(chǎn)氣量為3.8×104m3/d。該工藝性能可靠，成功率高，增產(chǎn)效果顯著（見表1），成為川西氣田水平井主要的分段壓裂工藝之一。

1.2 水平井多級多縫分段壓裂工藝

水平井井眼軌跡復(fù)雜，如果采取常規(guī)噴砂滑套+封隔器分段壓裂工藝則會面臨壓裂管柱起下困難、砂卡幾率大、封隔器坐封不嚴(yán)、施工風(fēng)險高、施工周期長等難題。因此川西氣田開展了機(jī)械封隔與限流組合的多級多縫分段壓裂工藝研究和現(xiàn)場試驗(yàn)。多級多縫分段壓裂工藝就是將封隔器分段工藝與限流壓裂相結(jié)合，把物性相近的幾段儲層通過限流布孔合為1段進(jìn)行壓裂。

圖1 常規(guī)噴砂滑套+封隔器分段壓裂管柱結(jié)構(gòu)

多級多縫分段壓裂工藝將機(jī)械封隔改造針對性強(qiáng)和限流壓裂施工相對簡單、一次施工壓開多條裂縫等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，揚(yáng)長避短。川西氣田通過壓裂管柱優(yōu)選、射孔優(yōu)化和壓裂參數(shù)調(diào)整，在水平井XS21-4H井、XS21-11H井成功進(jìn)行了多級多縫分段壓裂工藝先導(dǎo)試驗(yàn)。這2口井射孔完井后都無流體產(chǎn)出，采取多級多縫分段壓裂工藝后產(chǎn)量達(dá)到5×104m3/d以上。該工藝可減少機(jī)械分段層數(shù)，縮短施工周期，降低施工風(fēng)險和成本，增產(chǎn)效果非常明顯，成為川西氣田水平井壓裂改造的新亮點(diǎn)。

表1 常規(guī)噴砂滑套+封隔器分段壓裂效果統(tǒng)計表

圖2 多級多縫分段壓裂示意圖

表2 多級多縫分段壓裂效果統(tǒng)計表

2 水平井排水穩(wěn)產(chǎn)工藝

水平井井身結(jié)構(gòu)由直井段、斜井段、水平段組成，其水平段尾端大多數(shù)井斜角大于90°。受井身結(jié)構(gòu)的影響，地層產(chǎn)出的液體由于重力作用在較短的距離內(nèi)就會沉降在水平井段底部。隨著水平井段底部積液量增加及氣井生產(chǎn)能力的下降，液體在水平段堆積量逐漸增加，當(dāng)積液量較多時將在斜井段形成水柱，造成水平井水淹停產(chǎn)，影響氣井正常生產(chǎn)。川西氣田水平井液面測試結(jié)果表明，多數(shù)水平井生產(chǎn)一段時間后會受到積液的影響，需要采取合理的排水采氣工藝措施保證氣井穩(wěn)產(chǎn)。

2.1 水平井泡沫排水采氣工藝

泡沫排水采氣工藝原理：通過向井內(nèi)注入表面活性劑，在天然氣流的攪動下，氣液充分混合形成泡沫，減少氣體滑脫效應(yīng)，形成低密度的氣液混合體，降低臨界攜液流量，從而使氣井能連續(xù)攜液，最后達(dá)到排水增加產(chǎn)氣量的目的。水平井井身結(jié)構(gòu)特殊，對泡排藥劑、加注工藝等都有要求。泡沫藥劑類型有固體和液體，其中液體泡沫劑通過環(huán)空或油管注入，固體泡沫劑通過油管投放。川西氣田在不影響氣井生產(chǎn)的前提下，在水平井中選用固體泡沫劑。

開展固體藥劑溶解和固體藥劑溶解速度室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對川西氣田常用的固體藥劑性能進(jìn)行水平井泡沫排水采氣工藝適應(yīng)性評價，優(yōu)選出了適合水平井泡沫排水的泡沫藥劑。

水平井的最大井斜角通常在90°左右，如果藥劑尺寸不適合，固體藥劑容易在曲率大的地方卡住。為確保固體藥劑能有效地到達(dá)水平段跟端，需根據(jù)固體藥劑外形計算其合理的幾何尺寸。根據(jù)川西氣田水平井管柱結(jié)構(gòu)，對固體藥劑的幾何形狀、大小優(yōu)選出3種常規(guī)規(guī)格（φ30mm×265mm、φ40mm×390mm、φ40mm×460mm）棒狀泡沫劑。通過在水平氣井中采用固體藥劑泡沫排水采氣，對排除水平井積液、維護(hù)水平氣井穩(wěn)產(chǎn)起到了關(guān)鍵作用，施工參數(shù)見表3。

表3 水平井泡沫排水施工參數(shù)統(tǒng)計表

2.2 水平井車載壓縮機(jī)氣舉排水工藝

車載壓縮機(jī)氣舉排水采氣工藝以天然氣為氣源，通過壓縮機(jī)將高壓氣從措施井的油套環(huán)空或油管注入井內(nèi)，通過正或反舉排水，攜帶井筒液體上行到達(dá)地面，增大井筒氣液比，減小井筒壓降，提高生產(chǎn)壓差，實(shí)現(xiàn)氣井增產(chǎn)。該工藝技術(shù)充分利用氣舉對低壓積液氣井具有較大啟動作用的優(yōu)點(diǎn)，對一些積液嚴(yán)重、無法自噴、水淹停產(chǎn)的水平氣井排水采氣效果明顯。川西氣田采取車載壓縮機(jī)氣舉排水采氣工藝對水淹水平氣井進(jìn)行排水作業(yè)，取得了較為明顯的增產(chǎn)效果。水淹停產(chǎn)的水平氣井XS311H井、X10-1H井經(jīng)過車載壓縮機(jī)氣舉排水作業(yè)后實(shí)現(xiàn)恢復(fù)生產(chǎn)，氣舉后產(chǎn)量分別為0.3×104、0.9×104m3/d。

3 結(jié) 論

（1）川西氣田在水平井開展了多種增產(chǎn)改造工藝試驗(yàn)，增產(chǎn)效果分析表明常規(guī)封隔器+噴砂滑套分段壓裂、多級多縫分段壓裂等工藝的增產(chǎn)改造效果顯著。

（2）通過泡排藥劑篩選、固體泡排棒尺寸優(yōu)化，優(yōu)選出適合川西水平氣井泡排藥劑，水平井泡沫排水起到了排除水平井積液、維護(hù)水平氣井穩(wěn)產(chǎn)的作用。

（3）川西氣田在水平井中引進(jìn)車載壓縮機(jī)氣舉排水采氣工藝，為水淹水平井復(fù)產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，豐富了水平井排水采氣技術(shù)手段。

（4）川西氣田水平井通過采取前期儲層改造和后期排水增產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了低滲致密氣藏有效開發(fā)。

[1]張家由,慈建發(fā),任山.川西中淺層水平井分段加砂壓裂改造技術(shù)[J].中外能源,2011,16(2):70-74.

[2]熊昕東,王世澤,劉汝敏.致密砂巖氣藏儲量難動用影響因素及開發(fā)對策 [J].西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008,30(4):77-80.

[3]任山,楊永華,劉林,等.川西低滲致密氣藏水平井開發(fā)實(shí)踐與認(rèn)識[J].鉆采工藝，2009，32(3)：50-52.

[4]吳月先,鐘水清.廣安凝析氣藏水平井?dāng)y水采氣工藝技術(shù)探討[J].吐哈油氣,2010,15（1）：53-55.

[5]王鳳山,張書進(jìn),王文軍,等.大慶油田低滲透水平井壓裂改造技術(shù)新發(fā)展[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2009,28(5):234-238.

Abstract：Since vertical permeability is much smaller than level permeability in the western Sichuan tight reservoir,the natural productivity of horizontal wells has no obvious advantage compared with vertical wells.Horizontal wells require stimulation measures.So general acidification,general fracturing,sub-fracturing are implemented on horizontal wells of the western Sichuan gas field and other reform measures to increase the reservoir,horizontal wells yield a significant effect of stimulation.At the same time,horizontal wells accumulate fluid in wellbore is a common problem.In order to solve this problem,the western Sichuan gas field carries out foam drainage and gas lift fluid by board compressor in horizontal well.

Key words：horizontal well;gas well;stimulation;gas well deliquification

Application of Stimulation Technology in Tight Reservoir Horizontal Wells in the Western Sichuan

ZHOU Xingfu ZOU Yifeng FU Chunmei
(Southwest Oil&Gas Co.the western Sichuan Gas Production Plant,SINOPEC,Deyang 618000)

TE32+7

A

1673-1980（2012）02-0089-03

2011-11-21

中石化西南油氣分公司科技攻關(guān)項(xiàng)目

周興付（1977-），男，工程師，從事天然氣開采技術(shù)研究與管理工作。