连续油管注酸形成导流通道的增产技术在碳酸盐岩地层的应用

卢秀德 (川庆钻探公司井下作业公司)

连续油管注酸形成导流通道的增产技术在碳酸盐岩地层的应用

卢秀德 (川庆钻探公司井下作业公司)

随着原油价格的不断攀升和可开采原油的不断减少,提高老井采收率的计划得到进一步重视,包括再次进行增产改造或在原井眼基础上增加侧向导流通道等技术得到应用。在碳酸盐岩地层应用一种创新技术穿透近井眼污染带,形成油气泄流孔眼,沟通新的储层岩石。新技术依靠碳酸盐岩的酸溶能力和使用连续油管传输井底钻具组合(BHA),通过高压喷嘴向目的层位喷射酸液形成导流通道。该技术可用于所有裸眼完井的碳酸盐岩地层,并可用于老井和多分支井完井的新井。酸蚀导流增产技术和工具已在全球应用。本文阐述了酸蚀导流增产技术的井下工具、作业设计、作业程序以及作业实例。

碳酸盐岩地层 连续油管 酸蚀导流 增产技术

1 概述

全球油气井产层的30%为碳酸盐岩地层,这些地层几乎包括了全球60%～65%的储量。

许多年来酸化作业一直是储层改造的一种常用方式,碳酸盐岩地层通常使用基质酸化和酸压裂技术。一种通过酸液和井下工具串作用产生新导流通道的专利技术已在油田广泛使用。

酸蚀导流增产技术的目的是在主井眼周围形成一系列孔穴、通道和分支孔眼,产生的这些子通道促使更多的油气流向主井眼。增加的油气流或产能可通过有效井眼半径的增加来进行计算。

碳酸盐岩具有较高的机械完整性,有益于钻井作业,但碳酸盐岩钻进困难。酸蚀导流增产技术利用了碳酸盐岩的机械特性和酸溶解能力

◇化学特性:碳酸盐岩与酸的反应;

◇机械特性:通过高压差喷嘴形成高速流。

测井分析改造层段后,用连续油管进行实施。带有启动装置和喷嘴的工具下至设计深度,泵压升高时,启动装置调整喷嘴向产层喷射并形成孔眼。盐酸由高压差喷嘴喷射后,在主井眼周围形成新的孔眼。向前推动BHA直至连续油管锁定,或BHA抵达非碳酸盐岩层段。然后回收BHA和连续油管,移至下一设计深度,重复作业程序。

2 材料和方案

2.1 工具设计

使用的工具外径54 mm,包括能在同一方向斜放的双压力作用万向接头。万向接头间的角度和空间可根据井的特殊尺寸进行优选;喷枪尺寸范围可从54 mm到88.9 mm,并根据需求优选。喷枪的喷嘴可按设计喷速调整配置。这两个可变条件尤为重要,能够充分发挥酸液溶解和压力冲洗岩石表面的作用。

2.2 酸液设计

配酸时,需加入某些添加剂:缓蚀剂,保护连续油管、工具和井内生产油管;铁离子稳定剂,保持管串在酸溶液中的稳定性;其他化学添加剂,可根据井况特殊性进行添加,如淤泥悬浮剂或化学剂,防止造成井筒周边污染。

研究发现,只要酸液以高速向碳酸盐岩喷出, 10%和15%的酸液在几乎相同的喷射速度下均能产生导流通道。

2.3 作业程序

典型作业分两阶段。第一阶段为前期准备阶段,分析测井资料,划定改造层段,进行酸化作业设计和作出实施计划表。第二阶段就是按照已准备好的计划要求进行泵注作业。前一阶段需考虑花费的时间,现场实际作业时间仅持续几个小时。

连续油管设备抵达现场后,安装设备,进行工具的地面连接,测试其是否能正常工作。通常工具在库房就完成测试以保证万向接头在合适的压力条件下按同一方向倾斜。

连续油管传输喷射工具至井底,核实深度是否与测井数据一致。然后移动管串至设计井深,开始注酸喷射作业。

当工具串抵达设计井深时,通过喷嘴按一定排量注酸以保持一定压力实现工具斜向。泵注的排量取决于连续油管受力和循环分析模拟情况。一旦酸液抵达连续油管底端,关掉环空闸门,使酸液滤失进入地层进行反应。

当酸液进入并接触碳酸盐岩,开始溶解反应,但并不意味着开始产生通道,连续油管带压力作用的工具和喷嘴很容易实现此过程。一段时间后才形成能让工具进入的先导孔眼。每口井有差异性取决于岩石的纯度、近井筒污染程度以及其他因素。通过增加连续油管下放压力,观察连续油管悬重变化情况决定是否已形成先导孔眼。若失重逐步恢复,说明先导孔眼产生,无论多大排量均可溶解碳酸盐岩。

一旦增加足够大钻压,连续油管都无法前行,说明出现锁定,该点注入再多的酸液均不能产生导流通道,停止该方向作业。

提出连续油管至下个设计点进行喷射注酸,形成通道后再根据情况决定是否继续。

3 作业实例

2008年7月,酸蚀导流增产技术在一口老井实施作业。以下是连续油管下至井底后的作业程序。

3.1 上提连续油管至设计的第一个层段

◇按设计排量替酸;

◇酸液到达连续油管底端开始产生先导孔眼;

◇一段时间后,工具仅前行0.6 m,但穿透速度逐步增加,意味着已穿透井筒周围污染带:压力回落;

◇泵注超过25 min后,穿透距离达到8.5 m,连续油管出现摩擦锁定;

◇降低注酸排量,起出连续油管。

3.2 再次下至井底,上提3 m

◇按设计排量注酸;

◇通过增加钻压并保持悬重无恢复,开始形成先导孔眼;

◇形成新的子井眼;

◇穿透1.5 m后形成新的孔眼,穿透速度增快:压力回落;

◇20 min后穿透速度随着压力降低而降低,几乎停止不前,决定将作用在万向接头上的压力最大化增大,穿透速度又开始增快。

◇钻进11 m时连续油管出现锁定;◇降低注酸排量,起出连续油管。

3.3 再次下入井底并上起13.7 m

◇按设计排量注酸;

◇通过增加钻压并保持悬重无恢复,开始形成先导孔眼;

◇形成新的子井眼;

◇穿透1.2 m后形成新的孔眼,穿透速度增快:在整个子井眼内压力一直保持恒定;

◇钻进13.4 m时连续油管出现锁定;

◇在确定连续油管出现摩擦锁定不久,现场酸液注完。

本井全过程钻了总长达33 m的三个子井眼。

4 作业分析

使用连续油管注酸造孔眼的增产技术能带来很大效益:

(1)可选择性布置酸液。注酸造眼技术可将酸液注入在井筒特定点,而不是将所有酸液注入高渗段。连续油管下放至造眼位置开始注酸作业。子井眼沿向下角度开始形成,到达深度由锁定情况决定。尽管不知连续油管作业形成什么样的井眼,但至少能穿透岩石,尽量让连续油管和工具串抵达最远处。

(2)增大井筒接触程度。形成的孔眼数量和开始位置已知,可决定岩石的最低溶解量。最佳实例是产生的孔眼能沟通天然裂缝,大大增加储层接触程度。

(3)经济型的增产方式。因为知道哪些地方需布酸,酸液将更为有效使用,不同于传统的挤注式酸压裂和基质酸化改造,这些改造方式使酸液流向高渗段。注酸造眼技术成本大大低于两种传统的酸压裂或基质酸化改造作业。

(4)该井通过此项技术改造,最初原油产能提高110%,并按增产80%保持稳定,同时气产量也增大。

[1]Strasburg J,Clark J.Acid tunneling stimulation in O-klahoma limestone using coiled tubing:SPE 120772 [R].SPE Production and Operations Symposium.Oklahoma City,Oklahoma,USA,2009.

[2]Moss P,Portman L,Race P,et al.Nature had it right after all-construction of a‘Plant root’like drainage system with multiple branches and uninhibited communication with pores and naturalfractures:SPE 103333[R].SPE AnnualTechnicalConference and Exhibition,San Antonio,Texas,2006.

[3]Rae P,DiLullo G.Acid jetting tunnels though rock. E&P,2003(3).

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.7.002

2009-09-25)