謝明召, 扈勇, 汪長栓, 王寶興, 賀紅民, 左東星

(1.北方斯倫貝謝油田技術(shù)(西安)有限公司, 陜西 西安 710065; 2.中國石油集團(tuán)測井有限公司, 陜西 西安 710077)

0 引 言

低滲透率油藏開發(fā)中通過注水保持地層壓力,補(bǔ)充地層能量,對(duì)改善油氣開發(fā)狀況,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)起到了重要作用[1-4]。長慶油田注水井完井工藝采用的是先射孔、后高能氣體壓裂。高能氣體壓裂施工所使用的傳統(tǒng)壓裂彈其殼體、中心管和端蓋等難燃性結(jié)構(gòu)部件在施工結(jié)束后會(huì)形成落物掉入井中,帶來事故隱患和影響后續(xù)作業(yè)[5]。針對(duì)注水井完井施工中高能氣體壓裂的缺陷開發(fā)了PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作工藝技術(shù),一趟施工完成射孔和高能氣體壓裂作業(yè)。PFGun脈沖爆燃?jí)毫鸭夹g(shù)施工工藝簡便,成本低,作業(yè)后井下無落物。該工藝應(yīng)用于長慶油田注水井完井施工[6-7],已完成了49口井的現(xiàn)場試驗(yàn),取得了較好的效果。

1 PFGun脈沖爆燃?jí)毫蜒b置

PFGun脈沖爆燃?jí)毫蜒b置以固體火藥為能源,利用線形裝藥爆炸后產(chǎn)生的爆轟波引燃多級(jí)火藥裝藥,產(chǎn)生快慢燃燒反應(yīng)形成多級(jí)壓力脈沖穿過壓裂槍的泄壓孔對(duì)射孔孔眼周邊地層沖擊加載,從而在井筒周圍油氣層形成多條輻射狀裂縫,達(dá)到提高地層滲透率、增加油氣泄油面積的目的?；鹚幯b藥為2級(jí)裝藥結(jié)構(gòu),第1級(jí)裝藥為快速火藥,第2級(jí)裝藥為慢速火藥;快、慢藥量按1∶1配置,交替安裝。結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 PFGun脈沖爆燃?jí)毫蜒b置技術(shù)指標(biāo)

圖1 PFGun脈沖爆燃?jí)毫蜒b置結(jié)構(gòu)示意圖

2 PropFrac壓裂模擬軟件

PropFrac軟件是應(yīng)用于PFGun脈沖爆燃?jí)毫咽┕さ哪M軟件,軟件根據(jù)施工井類型和特點(diǎn)優(yōu)選壓裂裝藥參數(shù),評(píng)估施工方案。在軟件中輸入地層參數(shù)、井筒參數(shù)、射孔參數(shù),經(jīng)過數(shù)值模擬計(jì)算,輸出施工設(shè)計(jì);模擬計(jì)算高能氣體壓裂施工過程的安全性、井筒實(shí)時(shí)壓力變化和裂縫情況,評(píng)估施工效果。

3 PFGun脈沖爆燃射孔聯(lián)作工藝

PFGun脈沖爆燃射孔聯(lián)作工藝在一趟管柱中將射孔槍和脈沖爆燃?jí)毫褬尳M合,利用炸藥爆轟和火藥燃燒的時(shí)間差,點(diǎn)火起爆后先射孔形成孔道,火藥燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體通過孔道進(jìn)入地層壓裂。管串結(jié)構(gòu)為射孔槍和壓裂槍單元式組合。傳輸方式為電纜傳輸或油管傳輸;起爆方式為電起爆、撞擊起爆或壓力起爆。工作流程見圖2。

圖2 工作流程框圖

長慶油田因其地理?xiàng)l件和儲(chǔ)層的特性,注水井完井施工長期采取電纜傳輸射孔+高能氣體壓裂。這種完井方式具有施工簡便、成本低的優(yōu)勢,但是使用的傳統(tǒng)壓裂彈的殼體、中心管和端蓋等難燃性結(jié)構(gòu)部件會(huì)掉入井筒,可能造成堵井事故。PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作的施工工藝不但解決了使用傳統(tǒng)壓裂彈會(huì)造成井下落物的缺陷,一趟施工中完成了射孔和高能氣體壓裂,提高了作業(yè)效率。

4 現(xiàn)場應(yīng)用舉例

×91-261井是長慶油田的1口注水井,完鉆井深1 305 m,層位長63,孔隙度15%,滲透率1.8×10-3μm2,套管規(guī)格5.5 in*非法定計(jì)量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同,壁厚7.72 mm。為達(dá)到配注條件,要求對(duì)1 245.1～1 262.4 m段層位進(jìn)行射孔和高能氣體壓裂施工。施工方案設(shè)計(jì)采用電纜傳輸?shù)腜FGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作施工工藝,施工管串結(jié)構(gòu)見圖3。射孔槍下掛壓裂槍,單趟施工射孔槍長度3 m,壓裂槍長度1.5 m;射孔槍為常規(guī)102型,16孔/m;射孔彈DP44RDX38-3;壓裂槍PFGun89型;每米裝藥量3.6 kg。

圖3 電纜傳輸PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作施工管串示意圖

圖4 模擬計(jì)算結(jié)果

模擬計(jì)算使用PropFrac軟件,模擬計(jì)算了施工時(shí)井下壓力、火藥燃燒和裂縫情況、評(píng)價(jià)施工安全性和作業(yè)效果(見圖4)。依據(jù)設(shè)計(jì)的施工方案模擬計(jì)算,火藥燃燒峰值壓力39.3 MPa,低于套管的耐壓指標(biāo),所設(shè)計(jì)的方案安全性合格;火藥燃燒時(shí)間1 314.5 ms,裂縫長度2.37 m,寬度1.4 mm。

現(xiàn)場施工為保證處理效果,壓擋液應(yīng)滿至井口;使用具有防跳槽功能的天滑輪,井口采取電纜固定措施;為防止卡井,避免使用快接魚雷。該井處理層段長度17.3 m,PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作施工6趟,工藝成功率100%。

應(yīng)用效果及分析:2015年7月25日PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作施工后擠活性水35 m3投注,油壓12.2 MPa,套壓12.1 MPa,日注水29 m3,達(dá)到配注要求。后續(xù),電纜傳輸PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作工藝在長慶油田注水井新井完井中已完成49口井的現(xiàn)場應(yīng)用,工藝成功率100%,施工有效率95%以上。表2為部分施工井的應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)。

表2 PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作部分施工效果

在PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作施工的同時(shí)選取了×91-261井和×157-261井的鄰井×91-263井和×157-262井共2口注水井,采用先射孔后高能氣體壓裂的工藝完井。對(duì)這4口井的施工過程和應(yīng)用效果進(jìn)行了對(duì)比(見表3)。

表3中,采用PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作工藝完井的×91-261井與采用先射孔后高能氣體壓裂工藝完井的×91-263井相比,作業(yè)時(shí)間減少2 h,油壓、套壓及日注水量相當(dāng);×157-261井與×157-262井相比,作業(yè)時(shí)間減少2 h,油壓、套壓及日注水量相當(dāng)。施工器材作業(yè)后全部起出,井下無落物。

表3 PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作施工及應(yīng)用效果對(duì)比

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 電纜傳輸PFGun脈沖爆燃?jí)毫焉淇茁?lián)作工藝解決了傳統(tǒng)高能氣體壓裂帶來井下落物的弊端,一趟施工中完成射孔和爆燃?jí)毫?施工工藝簡便、效率高,作業(yè)效果好。

(2) 使用PropFrac軟件可以模擬火藥工作過程和作用效果,保障施工安全。

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