吐哈盆地台北凹陷红台2-17井小直径小直径套管完井技术

吐哈盆地台北凹陷红台2-17井小直径小直径套管完井技术

1下入井段713.71m红台2-17是图汉盆地台北坳陷红台构造带的主体侧开挖。该井油层采用悬挂法。悬挂装置深度为1798.78-1802.85m，井段为1802.85m-2560.09m。最大倾斜井的深度为79.3，水平段为152m。由14.3mm的支架组成，60个射孔（孔径8毫米），射孔厚度为88.5m（垂深23米）。射击后，火焰燃烧，火焰高度为20cm。通过分析认为,红台区块储层岩性致密,为一个典型的低孔、低压、特低渗致密气藏,导致其自然产能极低,因此,研究决定对该井射孔层段进行压裂改造(表1)。2转换困难和技术对策2.1水平井压裂施工难点分析红台2-17井为侧钻水平井,由于钻井工艺、射孔投产等未考虑后期的压裂改造,因此,该井采用小直径套管完井,射孔采取大段射孔,而且射孔穿透浅、孔眼小,孔密以及相位角均按直井布置,给压裂改造带来了较大的难点:(1)红台2-17井是一口近水平井,最大井斜79.3℃,目前水平井压裂属于摸索阶段,水平井压裂的机理、设计的软件仍不成熟,在国内只是进行了探索性的实验。(2)红台2-17井裂缝方位基本与井筒平行,压裂易在近井筒附近形成大量小裂缝,孔眼摩阻、裂缝扭曲摩阻相当大,施工中容易出现脱砂。(3)红台2-17井采用小直径套管完井,采取小孔径射孔,限制了施工砂比的提高。(4)红台2-17井射孔层段厚,要求施工规模大,施工风险也增大。同时给压裂车、压裂设备提出了更高的要求,(5)水平井出砂较直井更严重,压裂的同时需要防止地层出砂和压裂砂返吐。2.2井前压裂防砂措施(1)裂缝形态的研究通过对红台区块地应力方位的研究,红台区块最大主应力方位基本为北东向,而红台2-17井井轴方位为北东45℃,最大主应力方向基本与井筒平行,分析该井压裂时将形成纵向裂缝或与井轴一定夹角的纵向裂缝,压裂施工风险相对小,但压裂效果不如第一种情况(图1)。(2)射孔方式的研究红台2-17井采用小直径套管射孔完井,射孔枪:YD-60枪,射孔弹:YD-60弹,孔径:8.5mm,孔密:16孔/米,相位角:90℃螺旋布孔。由于射孔前未考虑压裂,给压裂带来了一定的难度:①孔径8.5mm小于常规12mm,孔眼摩阻增加,同时限制了施工砂比的提高。②裂缝方位基本与井筒平行,井筒附近裂缝多,裂缝扭曲摩阻很大。因此,为保证施工成功,制定了以下措施:①进行小型压裂测试,判断射孔效果、孔眼摩阻、裂缝扭曲摩阻、滤失系数等。②小型压裂、正式压裂前置液段加入低砂比长段塞,降低孔眼摩阻和扭曲摩阻。③采取大排量施工,满足大厚段笼统压裂行成一定宽缝的要求。(3)分级压裂的研究红台2-17井压裂层段跨距109m,采取分级压裂方式可形成多条裂缝,同时避免无效填砂,提高压裂效果,但目前分极压裂难度大,施工风险大,因此,该井采取笼统压裂方式(表2)。(4)压裂防砂的研究红台区块前期直井有出砂的历史,而在水平井压裂作业之后的出砂问题远比直井严重,这主要是因为:①重力造成砂从裂缝中流出并进入水平井;②没有井底口袋容纳落入水乎井眼的砂子。因此,最后两个砂比段注入的支撑剂应使用可以高强度固结的涂敷砂,涂敷砂具有防砂作用,并且能缓解水力压裂后的支撑剂回流及疏松岩层支撑剂的镶嵌问题,这样在近井筒区内既可形成高强度的支撑,又可减小开采期中的产砂量。(5)注入方式的研究红台2-17井施工排量高,加砂量大,施工时间长,对高压管线、压裂井口的冲刷磨蚀大,为保证施工的安全性和连续性,制定了以下措施:压裂井口:KQ100-78/65型特制压裂井口压裂管柱:“(加厚)油管+封隔器注入方式:由于施工排量高,为降低单趟管线的流量,采用两套压裂车,一套从井口清蜡闸门注入、一套从侧翼一侧生产闸门注入,另一侧生产闸门注入液氮。3拉砂目的及加砂目的分析为求取地层破裂压力、滤失系数、储隔层状况以及射孔效果、孔眼摩阻、压裂液效率等参数,该井进行了小型加砂压裂测试,加砂目的是在正式压裂之前进一步消除孔眼摩阻和近井地带裂缝扭曲摩阻,并判断孔眼进砂的难易,为正式压裂设计做好铺垫(表3,图2)。测试结果表明:破裂压力:47MPa储层应力:41.2MPa隔层应力:57.8MPa滤失系数:9.53*10-4m3/(min)1/2孔眼摩阻:7.23MPa压裂液效率:38.6%4大压裂施工分析4.1施工方案优化根据地质特征及井况条件,分别从裂缝形态及方位、射孔厚度、孔眼大小以及压裂管柱结构等方面进行了精细、充分的研究;通过优化设计,确定了小型压裂测试、前置多段塞消除孔眼摩阻、大排量造缝降排量携砂、涂敷砂防止地层出砂、施工方案优化等技术措施,最终优化施工排量8-10m3/min、加砂166.4m3、平均砂比30.1%的压裂设计方案(表4)。2006年3月13日,历经3个小时的紧张施工,红台2-17井压裂一次成功,注入压裂液1001m3,加砂180.4m3,施工排量9.8-8m3/min,最高砂比45%,平均砂比达到31.6%,拌注液氮38m3,各项参数均优于设计要求(图3)。4.2裂缝带的组成从微地震裂缝监测结果来看,该井人工裂缝方向为北西向,为北西59.8℃,裂缝带由四条大体平行的北西向裂缝组成。与设计对比来看,裂缝长度相当,裂缝高度差异较大,分析主要是形成多裂缝有关,从监测结果来看,更有利于压后产量的提高(表5)。5油/套压5/2mpa油/产气测试红台2-17井2006年3月13日施工,入井压裂液1001m3,压后自喷返排压裂液350m3后,油/套压1.5/3MPa,出大量出天然气,之后压井、冲砂、抽汲诱喷,进分离器测试(3月21—31日):油嘴6.5mm,油/套压3.8/4MPa、日产气2.7万方、日产液5.4方(压裂液);12mm,油/套压1.5/3.2MPa、日产气4.1万方、日产液6.3方;措施效果评价:压前无产量,压裂后估算无阻流量4.7万方,压裂取得一定的效果。6射孔井段压裂改造(1)红台2-17水平井大型压裂取得成功,为国内水平井压裂提供了宝贵的经验。(2)对于水平井压裂,应优选射孔井段,射孔的数目以及相位,为后期压裂工艺技