塔里木盆地塔河油田水平井完井技術(shù)現(xiàn)狀

塔河油田的平井準備主要采用閉式孔、開放式孔和復(fù)合孔的方法。介紹了該油田碳酸鹽巖油藏和碎屑巖油藏完井技術(shù)現(xiàn)狀。為了滿足儲層分段改造、分段找水堵水和控水穩(wěn)油生產(chǎn)需求,以老井側(cè)鉆、順9外圍井區(qū)為例提出了分段完井對策及建議,分析了相關(guān)完井管柱的結(jié)構(gòu)、特點及工藝原理,探索了一系列具有較強針對性和實用性的分段完井關(guān)鍵技術(shù),藉此推進塔河油田高產(chǎn)和水平井分段完井技術(shù)的發(fā)展。1碳酸鹽巖和碎屑巖2大類油藏高效開發(fā)技術(shù)隨著鉆完井技術(shù)的發(fā)展,定向水平井已成為塔河碳酸鹽巖和碎屑巖2大類油藏高效開發(fā)的重要手段。目前,塔河油田水平井完井主要以閉式完井、開式完井和復(fù)合完井方式為主,具體情況如下。1.1前期完井方式單一塔河奧陶系碳酸鹽巖油氣藏已經(jīng)深入開發(fā)了10多年。由于儲層裂縫、孔、洞發(fā)育及穩(wěn)定性好等條件,在油田勘探開發(fā)初期,所有勘探井與開發(fā)井均采用了先期裸眼完井方式,其設(shè)計井身結(jié)構(gòu)與套管程序如表1所示,完井方式單一,后期酸壓大部分采用籠統(tǒng)措施管柱完井。為了穿遇更多的儲集體,水平段逐漸加長,現(xiàn)有完井方式已不能滿足后期分段酸壓的需求;同時隨著中后期含水的上升,已無法滿足選擇性開采的需求。1.2單一完井方式難以滿足水平井開發(fā)的需求塔河油田碎屑巖埋藏深、分布廣、油藏類型復(fù)雜,水體能量差異大,單一的完井方式難以滿足水平井開發(fā)的需要。經(jīng)過近10年發(fā)展,已形成了以篩管和射孔完井為主,裸眼、雙分支、水平井調(diào)流控水篩管和中心管等多元化的完井技術(shù)。1.2.1-1井區(qū)及菲爾德拉等地區(qū)篩管完井工藝主要在油層厚度大于15m的水平井中應(yīng)用。在1、2、9區(qū)、S3-1井區(qū)及雅克拉等地區(qū)近50口井采用此完井方式,約占總井?dāng)?shù)的40%。主要采用三開井身結(jié)構(gòu):?339.7mm×?244.5mm×?177.8mm,水平井段采用?177.8mm套管下部帶?139.7mm割縫篩管完井。1.2.2現(xiàn)分段開采射孔完井工藝主要應(yīng)用于油層厚度小于15m的水平井,可實現(xiàn)分段開采。2005年6月以后開發(fā)的TK、AT、YT和KZ等區(qū)塊共有近80口井采用此完井方式,占碎屑巖總井?dāng)?shù)的60%,并已形成以分段射孔和避射低邊為核心的射孔優(yōu)化技術(shù)。2碳酸鹽巖側(cè)鉆和平井的段體完成為了節(jié)約成本,提高老井利用率,在老井的基礎(chǔ)上定向側(cè)鉆水平井將是挖潛深層油氣藏的一種有效辦法。2.1側(cè)鉆方法和準備因素2.1.1套管側(cè)鉆完井塔河油田老井側(cè)鉆的井身結(jié)構(gòu)多為三開結(jié)構(gòu),均用?149.2mm鉆頭在?177.8mm套管開窗側(cè)鉆,完井方式為裸眼完井。根據(jù)儲層特征及鉆完井技術(shù)現(xiàn)狀選擇先期裸眼完井或波紋管輔助封固泥巖層段裸眼完井,其優(yōu)點是無需注水泥固井,加固石炭系泥巖層段,擴眼保障鉆進通徑,滿足后期完井需求。兼顧避水及酸壓投產(chǎn)需求等因素優(yōu)選預(yù)置式分段酸壓及生產(chǎn)一體化完井管柱。2.1.2巴楚組側(cè)鉆井(1)考慮目標油藏的位置和側(cè)鉆水平井的技術(shù)要求,便于后期作業(yè)施工。側(cè)鉆點一般選擇在古生界石炭系下統(tǒng)卡拉沙依組下端,在鉆至目標層奧陶系一間房組的過程中,必須要穿越古生界石炭系下統(tǒng)巴楚組,而巴楚組屬于泥質(zhì)砂巖,泥質(zhì)含量較高,地層極其不穩(wěn)定,泥巖易吸水膨脹垮塌,此層的出現(xiàn)對側(cè)鉆井后期作業(yè)及開采提出了很高的要求,必須采取有效措施封固此段。(2)由于側(cè)鉆點的位置相對較深,老井在此深度均采用?177.8mm套管,只能下?149.2mm鉆頭進行側(cè)鉆,常規(guī)的?127.0mm套管已無法下入,不能再增加套管層次滿足后期開采的需要。(3)目的層奧陶系一間房組屬于海相碳酸巖體系,在求產(chǎn)過程中,一般需要進行酸化壓裂,考慮到側(cè)鉆井的井眼尺寸、井深以及地層條件,這些因素都對封隔器、酸壓管柱和完井管柱的下入及管柱尺寸、管柱的組合方式提出了更高的要求。2.2側(cè)井開挖段完井管柱2.2.1側(cè)井預(yù)備酸壓井管柱(1)管柱井筒如圖1所示,側(cè)鉆水平井預(yù)置式籠統(tǒng)酸壓完井管柱主要由可插接式?177.8mm套管懸掛封隔器、?114.3mm套管和?149.2mm管外封隔器等組成。該管柱特點為:可以封固泥巖層段,有效卡堵出水段;滿足酸洗及籠統(tǒng)酸壓的投產(chǎn)需求;可以實現(xiàn)重復(fù)酸壓;后期井筒舉升既可開式采油亦可插接閉式采油;為提高裸眼井壁強度,延長其壽命,在膨脹波紋管輔助加固后可以考慮注水泥固井。(2)管懸掛封及管外封隔器側(cè)鉆裸眼完井后通井劃眼;下完井管柱:?88.9mmP-105EU油管+?177.8mm套管懸掛封+?114.3mmP-110EULTC套管+剛性扶正器+?149.2mm管外封隔器+剛性扶正器+?114.3mmP-110EULTC套管;管柱到位后,洗井、投球、打壓坐封懸掛封隔器、提高壓力丟手和上提投送管柱,管外封隔器遇水膨脹坐封;下放管柱、插接、酸壓和返排投產(chǎn)。2.2.2側(cè)井預(yù)備段酸壓井管柱(1)管柱井筒如圖2所示,側(cè)鉆水平井預(yù)置式分段酸壓完井管柱主要由可插接式?177.8mm套管懸掛封隔器、?114.3mm套管、?114.3mm多級液力開關(guān)滑套和?149.2mm管外封隔器等組成。該管柱特點為:可以封固泥巖層段,有效卡堵出水段;滿足分段酸壓的投產(chǎn)需求;另行插入管柱可以滿足選擇性開采需求;后期井筒舉升既可開式采油亦可插接閉式采油;為提高裸眼井壁強度,延長其壽命,在膨脹波紋管輔助加固后可以考慮注水泥固井。(2)3mmp-108eultc套管側(cè)鉆裸眼完井后通井劃眼;下完井管柱:?88.9mmP-105EU油管+?177.8mm套管懸掛封+?114.3mmP-110EULTC套管+?114.3mm多級液力開關(guān)滑套+剛性扶正器+?149.2mm管外封隔器+剛性扶正器+?114.3mmP-110EULTC套管;管柱到位后,洗井、投球、打壓坐封懸掛封隔器、提高壓力丟手和上提投送管柱,管外封隔器遇水膨脹坐封;下放管柱、插接、酸壓和返排投產(chǎn)。3分段壓裂井底定井順9井區(qū)志留系層段主要為細粒巖屑石英砂巖,屬低孔低滲,為增大泄油面積,提高采收率,采用長水平段水平井須滿足分段壓裂及分段控水生產(chǎn)需求。目前,對于碎屑巖水平井滿足分段酸壓最主流的完井方式依然為套管射孔完井,既可分段優(yōu)化射孔又可另行后完井管柱,滿足分段壓裂的需要;同時采用裸眼分段ICD完井是實現(xiàn)砂巖油藏流動剖面和控水穩(wěn)產(chǎn)行之有效的方法。3.1套筒結(jié)構(gòu)壓裂完井3.1.1井內(nèi)分段變密度射孔優(yōu)化方案套管射孔完井已成為碎屑巖完井的一種主要方式,但由于塔河油田碎屑巖油藏屬于大底水、嚴重非均質(zhì)油藏,在進行射孔完井設(shè)計時必須進行射孔優(yōu)化。通過對耦合油藏滲流、井壁入流、井筒管流,建立了三維三相的水平井分段變密度射孔優(yōu)化設(shè)計模型,并形成配套的水平井射孔完井軟件(見圖3),可以為水平井分段變密度射孔提供計算依據(jù)。以AT9-7H井為例,從油藏描述出發(fā),在設(shè)計射孔分段的基礎(chǔ)上,設(shè)計了3種分段變密度射孔方案,3種方案或者側(cè)重產(chǎn)能最大、或側(cè)重降水效果最佳、或產(chǎn)能與降水兩者兼顧。3種方案為該井前期出水控制和后期出水措施制定提供依據(jù)。3.1.2油藏孔段壓裂完井管柱(1)射孔抓得好,以過濾劑為依托該分段完井管柱由頂部懸掛封隔器、擴張式封隔器和液力滑套等組成。其優(yōu)點是具有良好的控制性和井眼穩(wěn)定性,與射孔相比,完井時間短。缺點表現(xiàn)為完井施工過程復(fù)雜,存在無法使管柱下放到預(yù)定深度的風(fēng)險、封隔器錨定和密封失效的風(fēng)險以及滑套失效的風(fēng)險。(2)水平井該分段壓裂管柱由連續(xù)油管和水力噴射器組成。優(yōu)點是適合于水平井的任何完井方式,起裂位置和方向可控。缺點表現(xiàn)為壓裂規(guī)模受限,如果采用封隔器分隔,容易失封或?qū)е戮谔?3)分段射孔壓裂聯(lián)作法該完井管柱由電纜定位器、射孔槍、電纜坐封工具和可鉆式復(fù)合樹脂橋塞等組成,可以實現(xiàn)分段射孔壓裂聯(lián)作。主要優(yōu)點是適于大規(guī)模壓裂完井,能夠很好地控制裂縫起始點,可以實現(xiàn)良好的井眼穩(wěn)定性和一致性控制,且層段數(shù)不受限制。缺點為不利于將井眼定位于天然裂縫處,固井質(zhì)量要求高。3.2裸眼段壓碎3.2.1管柱的懸掛與數(shù)字開放裝置采用裸眼預(yù)置式分段壓裂管柱可以滿足碎屑巖油藏分段改造完井需求。如圖7所示,側(cè)鉆水平井預(yù)置式分段酸壓完井管柱主要由可插接式?177.8mm套管懸掛封隔器、?114.3mm套管、?114.3mm多級液力開關(guān)滑套和?149.2mm管外封隔器等組成。該管柱特點為:無需下套管固井,無需射孔;長密封段裸眼封隔器可以實現(xiàn)跨隔分段;多級水力滑套滿足分段壓裂的投產(chǎn)需求,另行插入管柱可以滿足選擇性開采需求,后期井筒舉升既可開式采油亦可插接閉式采油。3.2.2裸眼間距控制水孔(1)水/氣錐的產(chǎn)壓降值結(jié)果水平井完井是提高產(chǎn)量最有效的完井方式。從趾部到跟部,原油在流動過程中會出現(xiàn)壓力損失,從而導(dǎo)致了不均衡的生產(chǎn)壓降,跟部的生產(chǎn)壓降較大,趾部的生產(chǎn)壓降較小,最終導(dǎo)致了水/氣錐在裸眼跟部提前出現(xiàn)。實踐證明,采用帶節(jié)流控制設(shè)備(ICD)的完井管柱完井可以均衡整個裸眼段的產(chǎn)量,進而延緩水/氣錐現(xiàn)象的出現(xiàn)(見圖8)。(2)減少水產(chǎn)量、減水劑如圖9所示,基于節(jié)流嘴式的ICD技術(shù)是不受流體粘度影響的,當(dāng)水錐最終出現(xiàn)時,它可以減小生產(chǎn)壓降,從而減小水產(chǎn)量;而基于螺旋通道設(shè)計的ICD,由于受流體粘度影響很大,所以當(dāng)水錐最終出現(xiàn)時,生產(chǎn)壓降會因為水的粘度的減小而增大,從而會加大水產(chǎn)量,而且對于稠油,由于螺旋通道容易形成堵塞現(xiàn)象,所以最終會極大地影響產(chǎn)油量。4完井方式(1)針對塔河油田碳酸鹽巖縫洞型油藏為跳開產(chǎn)層水體、規(guī)避泥巖垮塌段,建議老井側(cè)鉆點上移至石炭系,側(cè)鉆至奧陶系一間房組以先期裸眼方式完井。為滿足后期儲層改造要求,側(cè)鉆水平段小于300m的水平井建議采用籠統(tǒng)酸壓管柱完井;而對于側(cè)鉆水平段大于300m的水平井,為