連續油管作業過程存在的風險(鉆井方法主要包括哪些因素 [淺析影響鉆井機械鉆速的因素])

連續油管工作作業強度大了?累不累

還可以，肯定比鉆井、修井輕松一點，但也別想有多好，野外作業肯定會很辛苦的，即使干活少但條件就那樣，做好心理準備，連續油管就是前期準備工作累一些，裝井口、管匯等，開始施工后就輕松一些了

連續油管作業里 采油樹是什么 它的英文名是什么

采油樹

[詞典] Christmas tree; proction tree;

[名] x-tree;

[例句]法蘭廣泛用井口裝置、采油樹及其它井控設備，作連接用。

Flange widely used wellhead equipment, oil trees and other well 買粉絲ntrol equipment for 買粉絲nnecting with

所謂采油樹，就是在采油井上樹起一根主干，上面枝生各種儀表，石油人習慣地把這套采油設備形象地稱為“采油樹”。 而由于其安裝在上面的各類儀表看起來就像圣誕樹上面的裝飾品，所以外國人的單詞本來就不多，所以就用圣誕樹來代替了。

鉆井方法主要包括哪些因素 [淺析影響鉆井機械鉆速的因素]

【摘 要】在油氣勘探開發過程中，鉆井工程是最關鍵的環節和最主要的手段，它具有高風險、高投資、資金密集等特點，并且鉆井速度的快慢直接影響著油氣勘探開發的經濟效益。在鉆井工程施工過程中，機械工程師可以利用優選可控的鉆井因素，有助于縮短作業時間，降低成本，提高機械鉆速。同時，每個可控的鉆井參數一般都會存在最大與最小的操作極限。本文針對鉆井機械鉆速的影響因素進行了分析。

【關鍵詞】鉆井工程；機械鉆速；影響因素

1、鉆井裝備對機械鉆速的影響

鉆井裝備適用于各種地層，也是影響機械鉆速的關鍵因素。在80年代初，噴射鉆井在油氣勘探開發中被廣泛應用，大幅度提高了鉆井速度。近年來，鉆井裝備及鉆井技術沒有太大的進步，雖然有很多鉆井工程引進了1300馬力的泥漿泵，但是泥漿泵的實際功率發揮不出設計值的60%，大多數泥漿泵只能在50%的額定工況下進行工作，并且泵壓超過20Mpa就會頻繁修泵，從而影響了機械鉆速的提高。

隨著套管鉆井裝備在鉆井工程中的廣泛應用，大量減少了下套管和起下鉆的時間，近一步提高了鉆井速度。還有連續油管鉆井的應用也大幅度減少了起下鉆的時間，并能夠在完井時切下油管作為完井的油管，從而大大加快了完井和鉆井的速度。鉆井裝備中大功率絞車與電驅動鉆機的應用也提高了機械鉆速。因此，機械鉆速的提高離不開鉆井裝備及鉆井技術的更新和進步，在油氣勘探開發過程中要大力發展高科技的鉆井裝備，進一步提高機械鉆速。

2、鉆井液對機械鉆速的影響

鉆井液對機械鉆速的影響主要有鉆井液密度、流變性、固相含量、潤滑性、失水量等因素。如果鉆井液中的固相含量越高，機械鉆速就會越低；鉆井液的粘度越高，機械鉆速就越低。鉆井液密度與固相含量有著密切的聯系，同時也和分散的鉆屑或者低密度的劣質土等有害固相含量有關，如果不能及時排除這些有害成份，就會對機械鉆速產生不利的影響。

鉆井液的密度直接影響著機械鉆速，它與機械鉆速成反比，機械鉆速越大、當量循環密度越小時，降低鉆井液密度能夠有效減小當量循環的密度，其次可以減小黏度。降低鉆井液密度要考慮以下因素：(1)井底壓差和地層流體流入井筒時的速度有關，如果負壓差過大，就容易造成井噴；(2)鉆井液密度太低，較容易造成井壁失穩，造成井壁巖石垮塌，把鉆具掩埋掉。而鉆井液密度太高，容易造成地層破裂，從而漏失大量的鉆井液。

3、地層對機械鉆速的影響

地層對鉆速的影響主要表現在地層的壓實程度。隨著地層埋深程度的不斷增加，地層巖石受壓實的程度也會隨之增加，如果地層成巖性好，就會降低機械鉆速。并且地層在不同環境下沉積，它的可鉆性也會存在很大的差異。對于礫巖地層，如果使用牙輪鉆頭，由于礫石的破碎性弱以及地層的不均質性，其機械鉆速就會低于砂泥巖地層。還有對于同樣埋深情況下的高于泥巖地層，其地層的含鈣質膠結也會對地層的可鉆性和機械鉆速產生嚴重的影響。

地層的復雜程度對機械鉆速的影響就要表現在以下幾個方面：(1)以大慶為代表的淺層油田，由于多年的開發，其儲層已經嚴重虧空。并且因壓裂和高壓而產生了人工地層裂隙，甚至出現地層壓力異常，從而在加密井、調整井的施工中出現井涌、井漏、卡鉆的情況，由于裸眼段泥漿的浸泡時間不斷的增加，泥頁巖的水化膨脹，導致了井壁掉塊甚至坍塌；(2)以塔里木為代表的中深部地層油田，山前的構造地應力分布十分復雜，導致井眼嚴重失穩。煤層的垮塌、泥頁巖的坍塌、軟泥巖和鹽膏層的蠕變縮徑，還有多套壓力系統的共存造成了井涌、井漏、卡鉆的現象。

4、鉆壓對機械鉆速的影響

鉆壓對機械鉆速也有著十分重要的影響，在井底凈化完善的前提下，機械鉆速會隨著鉆壓的增加而增大。但是鉆壓有上限值，以下兩個臨界條件來決定鉆壓的上限值：(1)在鉆進中要避免鉆桿超過其縱向彎曲的載荷；(2)減少鉆頭的使用數量，降低鉆進的成本。為滿足鉆進的經濟效益及成本最低要求，減少鉆頭能夠降低鉆井的操作費用。在鉆井過程中，鉆壓的取值會有一定的范圍，因此最小化的成本鉆壓不能保證最大化的機械鉆速。

在進行鉆前的施工設計中，要在充足的數據資料前提下建立起鉆頭使用費用、鉆壓以及轉速之間的關系圖標，通過圖解方法確定鉆壓的最小化和機械轉速的最大化。如果低成本的鉆壓超過了鉆桿的縱向彎曲載荷，就需要減少鉆壓到鉆桿的縱向彎曲載荷相符的鉆壓。對于在鉆大位移井與水平井時，鉆桿要在壓縮的狀態下才能充分滿足鉆壓的要求。并且在鉆具上安裝扶正器，有助于提高鉆桿的縱向彎曲載荷。

5、優化鉆井液性能

優化鉆井液性能可以使用鉆井液提速劑，它有以下幾點優勢：(1)快速吸附作用鉆頭。當破碎泥巖后，泥巖的表面積會增加，為降低體系的能量會自動地吸附到鉆具上，從而出現泥包現象。而提速劑能夠優先吸附在鉆頭和鉆具的表面以及泥巖碎屑，讓鉆屑的表面潤濕，從而防止鉆頭起泥包，提高機械鉆速；(2)濾液滲透作用。由于正壓差的作用，從而造成鉆屑不易從井底帶出，導致鉆頭重復切削鉆屑。鉆井液可快速地滲透到井底的巖石微裂縫中，有助于降低壓持作用，讓井底的鉆屑能夠及時的抽出；同時，由于鉆井液的濾液快速地滲透到地層，從而降低了巖石的強度，有助于鉆頭破巖；(3)潤滑作用。優化鉆井液的潤滑性能，能夠有效地降低扭矩；(4)降低亞微米顆粒的含量。優化鉆井液的性能有助于降低亞微米顆粒的含量，提高鉆井液的動塑比例，讓鉆井液的剪切稀釋性增加。當泵功率一定時，提高排量，有助于鉆頭的水力破巖。

結束語

在鉆井工程中，強化鉆井參數也有助于提高機械鉆速，它主要包括提高鉆頭的鉆壓和強化鉆頭的轉速。對于PDC的鉆頭而言，鉆壓和鉆頭的扭矩密切相關，就難以強化，就只能強化鉆頭的轉速。對于牙輪鉆頭而言，不但要強化鉆頭的轉速外，還要提高鉆頭的鉆壓。降低鉆井液的密度也是提高機械鉆速的重要途徑，對于選用較低鉆井液密度時，要避免井壁的坍塌和地層的溢流。在優化選鉆壓和轉速時，既要符合提高機械鉆速的要求，又要保證減少下鉆次數和鉆頭的數量，達到鉆井成本最小化的目標。

參考文獻

[1]熊繼有,錢聲華.鉆井高效破巖新進展[期刊論文].天然氣工業,2004(4)

[2]孫金聲,楊宇平,安樹明.提高機械鉆速的鉆井液理論與技術研究[J].鉆井液與完井液,2009(2)

[3]陳庭根,管志川.鉆井工程理論與技術,2002(8)

壓裂技術

未來壓裂技術發展方向將主要體現在以下3個方面：一是現有壓裂技術不斷發展與融合，如連續油管壓裂、小井眼壓裂、井下混配壓裂等技術不斷發展與完善，同時要發展針對不同巖石特性的壓裂液體系及配套技術；二是壓裂裝備將向大功率化、模塊化、小型化、便攜化等方向發展，不僅能夠減少設備使用數量，從而大幅減少土地占用量，也便于在復雜地表條件下進行壓裂施工；三是隨著儲層改造理念的創新發展，高效、低成本、環境友好的壓裂技術將是未來重要的發展方向，如近期已開始試驗使用的體積改造、高速通道壓裂等技術。

(1)體積改造技術

體積改造技術(Stimulated Reservoir Volume，SRV)，是M.J.Mayerhofer等于2006年在研究Bamett頁巖微地震與壓裂裂縫變化時首次提出的，通過壓裂的方式，對儲層實施改造，在形成一條或者多條主裂縫的同時，通過分段多簇射孔，高排量、大液量、低黏液體以及轉向材料與技術等的應用，實現對天然裂縫、巖石層理的溝通，以及在主裂縫的側向強制形成次生裂縫，并在次生裂縫上繼續分支形成二級次生裂縫，以此類推。讓主裂縫與多級次生裂縫交織形成裂縫網絡系統，將可以進行滲流的有效儲集體“打碎”，使裂縫壁面與儲層基質的接觸面積最大，使得油氣從任意方向的基質向裂縫滲流距離最短，極大地提高了儲層整體滲透率，實現對儲層在長、寬、高三維方向的全面改造(圖10.3)(吳奇等，2011)。

圖10.3 體積改造的復雜網絡裂縫示意圖

體積改造效果取決于3個前提條件：①富含脆性礦物的儲層，是實現體積改造的物質基礎。富含石英或者碳酸鹽巖等脆性礦物的儲層，有利于產生復雜縫網，黏土礦物含量高的塑性地層不易形成復雜縫網；②發育良好的天然裂縫和層理，是實現體積改造的前提，天然裂縫存在與否，裂縫發育的方位、產狀、數量以及是否含有充填物，直接影響到體積改造裂縫網絡的形成；③“分段多簇”射孔技術是實現體積改造的技術關鍵。常規水平井分段壓裂進行段間距優化時，采用單段射孔，單段壓裂模式，避免縫間干擾；體積改造優化段間距時，采用“分段多簇”射孔，多段一起壓裂模式利用縫間干擾促使裂縫轉向，產生更為復雜的裂縫網絡系統。體積改造技術不僅能夠大幅度提高單井產量，還能降低儲層有效動用下限，最大限度提高儲層動用率和采收率，是實現泥頁巖氣、致密巖油氣經濟開發的重要技術。

(2)高速通道壓裂技術

高速通道壓裂技術(HiWAY Channel Fracturing)是通過對現有壓裂工藝的革新，脈沖式注入支撐劑(圖10.4)，通過纖維改變支撐劑段塞的流變性，延緩支撐劑的分散和沉降，建立起以支撐劑墩柱支撐的非連續鋪置的大通道，流體不在流經支撐劑充填層，而是流經由支撐柱形成的通道，消除了支撐劑充填層中存在的多相流、支撐劑破碎、高分子濾餅、凝膠及其他因素影響，大大提升了油氣導流能力。該技術主要是通過提高支撐劑的韌性和圓度、降低支撐劑的破碎和凝膠滯留、改善破膠劑來產生裂縫通道，革新了常規水力壓裂技術，是一場壓裂設計理念的革命。目前已作業試驗近3000口井，對比增產20%左右。

圖10.4 HiWAY壓裂與常規壓裂比較

“工廠化”作業模式主要是基于井間接替策略，采用叢式水平井鉆井、同步壓裂或者交叉壓裂的作業方式，為實現泥頁巖氣等非常規油氣資源經濟開發提供了高效運行模式。使用叢式井鉆井技術在一個平臺鉆多口水平井，是實現“工廠化”作業的前提。一個占地4～5英畝的平臺，可以鉆6口水平井，大約能夠代替24口直井(圖10.5)，這相當于用1個井場、1個壓裂液水池和l條公路代替24個井場、24個水池和24條公路，大大減少了土地占用和環境影響，降低了鉆井與壓裂過程中的污染風險，也大幅降低了鉆探成本。目前，美國賓夕法尼亞州Marcellus頁巖氣開發已開始廣泛利用多井平臺鉆探生產井，2011年使用多井平臺鉆探的頁巖氣井比例達83%，而2008年只有18%。

圖10.5 平臺式鉆井軌跡示意圖

平臺式鉆井+同步壓裂或交叉壓裂的“工廠化”作業模式，大幅減少了土地占用量、設備動遷次數和作業時間，在含油氣層多口井控制范圍內，整體產生更為復雜的裂縫網絡體系，大幅度增加油氣藏改造體積，提高了初始產量和最終采收率；同時減少了地面管線與集輸設備，降低了生產作業成本，增大了非常規油氣資源經濟有效開發的可能性。

中國非常規油氣資源賦存環境比較復雜，資源富集地區的地表條件往往以山地、黃土塬、沙漠等為主，不僅實施大規模壓裂施工的地面條件受限，作業施工難度大，而且環境比較脆弱，這決定了中國非常規油氣的規模開發，更需要采用平臺式鉆井+同步壓裂或交叉壓裂的“工廠化”作業模式。

面對中國油氣供需缺口不斷加大的嚴峻形勢，中國應充分發揮后發優勢，通過加強國際合作與交流，在引進、消化、吸收的基礎上，不斷創新發展出適合中國地質與地面條件、環境友好、低成本的勘探開發技術體系，推動中國非常規油氣資源加快開發利用，為國民經濟發展提供重要保障。

酸壓技術在塔河3號、4號油田的應用

楊蘭田

（西北石油局規劃設計研究院烏魯木齊市830011）

摘要根據塔河油田奧陶系儲層特征，確立了酸壓施工的目標，分析了酸壓的技術難點，介紹了塔河油田所采用的酸液體系、酸壓工藝類型、工藝技術措施、酸后工藝、酸化管柱及具體施工參數。通過不同階段增產效果對比與原油產量增加數據說明了酸壓對于塔河油田開發具有的積極意義，并對塔河油田酸壓中的問題進行了討論。

關鍵詞塔河油田酸壓工藝類型酸液類型酸壓管柱殘酸返排

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲層存在嚴重的不均一性，由于受碳酸鹽巖儲集空間類型、發育程度和分布規律制約，各井間的物性及產能差異很大。酸化壓裂作為碳酸鹽巖類儲層有效的改造手段，以沙23井成功為標志，已在該油田廣泛、深入開展起來。開展初期由于對儲層認識不足，未重視選層、控水問題，采取長裸眼“籠統酸壓”的方式施工，參數較小，施工有效率低，而且產生出水問題。在總結經驗、教訓的基礎上，西北石油局加深了對儲層的認識，加強避水控縫、選層封隔、深度酸壓等工藝技術的探索。裸眼回填、5＂尾管射孔完井、封隔器裸眼分層技術、前置液酸壓、多級交替注入酸壓等工藝技術先后在該油田得到應用，取得了豐碩成果。現階段又進一步提出“大酸量、大排量、降濾、緩速、深穿透”的技術方針，使得酸液類型及處理液體系、工藝技術體系的研究與應用逐步深化并日趨完善。酸壓不僅作為一種儲層改造工藝，更作為一項完井作業的內容，為塔河油田的開發發揮著積極作用。

1儲層特征

1.1儲層地質特征

塔河油田奧陶系儲層埋藏深（5300 m以下），地層溫度高（124℃），巖性為微晶灰巖、（含）顆粒微晶灰巖、亮晶顆粒灰巖、微晶顆粒灰巖、含云質灰巖、礫屑灰巖和巖溶巖。巖石的礦物成分主要為方解石，大多數樣品的方解石含量高達99％以上；其次分布相對較廣的礦物有黃鐵礦、硅質和白云質等，但含量多＜1％，個別樣品的白云質含量達25％。巖石的化學成分主要是碳酸鈣，含量在80％以上，碳酸鹽總含量平均在90％以上。

該儲層屬于潛山碳酸鹽巖儲層類型，儲集空間屬于成巖后生與表生作用形成的次生孔、洞、縫類型，其基本特征是：

（1）基質孔隙度很低，滲透性能較差。

（2）次生裂縫和溶蝕孔洞發育程度決定了儲集性能的好壞。

（3）儲集空間縱橫非均質性強，其分布情況在2個油田間、井間、層間差異很大。

塔河油田奧陶系可分為裂縫型、裂縫－孔洞型、裂縫－溶洞型3種儲集類型。巖心物性分析（小樣品）發現孔隙度分布區間為0.1％～4.8％,＜1％的占81.75％，平均孔隙度為0.8％；滲透率分布在＜0.1×10-3～252×10-3μm2,＜1×10-3μm2的占91.69％，平均滲透率＜0.1×10-3μm2，溶洞發育段不能在巖心中反映，要用測井解釋孔隙度。裂縫是塔河油田下奧陶系儲層最發育、巖心中最常見的孔隙空間，其中又以垂直或中—高角度、張開度＜0.1mm的裂縫為主。

1.2儲層的傷害

塔河油田地層壓力當量密度為1.08～1.10g/cm3，鉆進過程中使用鉀基聚合物或聚磺泥漿體系，密度一般在1.13～1.16 g/cm3，在壓差作用下，鉆井液（完井液）濾液和固相顆粒進入地層，形成顆粒堵塞、乳狀液封堵、水鎖效應、儲層潤濕性反轉等，對儲層造成傷害；儲層物性好的井不同程度存在漏失問題，對地層造成更為嚴重污染；油氣層浸泡時間較長（12天以上），增加了儲層傷害的程度。

塔河3號、4號油田原油總餾量較低，膠質、瀝青質及石蠟含量相對較高。如塔河3號油田S47井總餾量為52％～67％；塔河4號油田T401井總餾量18.5％～27.5％。鉆井、完井過程中，地層溫度、壓力的波動會使儲層中原油分解出膠質、瀝青及石蠟，堵塞油氣孔道，極大地降低儲層滲流能力。

1.3儲層敏感性分析

經室內巖心實驗，得出儲層敏感性分析結果。

水敏性：弱。主要因為地層水敏性粘土礦物含量少。

酸敏性：弱—中。主要由于酸溶蝕造成微粒的運移引起。

堿敏性：中。是由燧石遇強堿形成的硅酸鹽溶液的不穩定性引起的。

速敏性：弱。3號構造的臨界速度為0.75ml/min,4號構造的臨界速度為1.5ml/min。由于酸壓過程中的流速遠小于0.75ml/min，因此，不會引起速敏傷害。

2酸壓工藝

2.1施工目標與技術難點

酸化壓裂可以通過酸液的溶蝕和剝蝕作用解除近井地帶堵塞，改善儲層儲集、滲透性能。同時，酸壓形成的裂縫可以延伸、穿過近井地帶的低滲透區，形成穿透較長距離、具有高導流能力的溶蝕通道，若與裂縫發育的高滲透區相通，可以獲得理想的增產效果。

要獲得理想的酸壓效果，應充分考慮井位、層位因素，分析、解決施工難點，制定施工目標，合理選擇酸液體系、工藝類型、技術參數。

結合塔河油田奧陶系酸壓改造目標，根據儲層特征，對技術難點進行分析，得出如下結果：

（1）天然裂縫發育且以垂直或中—高角度縫為主的地層，酸壓降濾失技術、垂直控制縫高的技術是其難點。

（2）儲層埋藏深，管串長度增加，管道摩阻勢必增加，進而限制了注入流量的提高，不利于酸液有效作用距離的提高。

（3）溫度是影響酸巖反應速度的重要因素，井溫高，酸巖反應速度快，酸液有效作用時間將縮短。

（4）碳酸鹽巖含量高、溶蝕率高是選擇酸壓改造的重要條件，同時，溶蝕速度快，勢必增加近井消耗，不利于深穿透。

（5）稠油膠質、瀝青質含量高，一方面容易形成酸渣，另一方面容易與殘酸形成乳化液，對儲層造成二次傷害；稠油相對密度高、粘度大也不利于殘酸返排。

（6）地層壓力低，不利于排液。

2.2酸液類型

2.2.1酸液的基本要求

（1）酸液要與待處理儲層巖石、流體相匹配，耐溫性能要好。

分析、掌握儲層巖石和流體物理、化學性質，通過實驗進行處理劑篩選，確定酸液體系配方。

（2）增大酸液的有效作用距離，確保儲層改造的深度、力度。

酸液的濾失、酸巖反應速度是影響酸液有效作用距離的重要因素，可采取如下措施以降低這兩項性能指標。

①理選擇酸液（HC1）濃度。

②高酸液的粘度，如使用膠凝劑、乳化劑配制成高粘度的膠凝酸、乳化酸。

③使用降濾失劑、緩速劑。

（3）降低酸液對油、套管的腐蝕。

使用緩蝕劑以達到減緩酸液對油、套管腐蝕的作用。

（4）有效解除地層堵塞，避免二次傷害。

①有效預防二次沉淀和酸渣的形成。

使用防膨劑，預防地層中粘土礦物膨脹、運移；使用防酸渣劑，預防酸液與稠油作用可能生成的酸渣沉淀；使用鐵離子穩定劑，預防酸液由地層、油（套）管中溶解、生成的鐵離子在地層中沉淀。

②具備一定懸浮能力，能將不溶于酸的惰性顆粒和酸巖反應的沉淀物攜帶返排出井筒。

③有效防止殘酸乳化并使已生成的乳化液破乳，以利于返排，避免形成新的堵塞。

④能夠迅速、及時返排殘酸。

使用助排劑，降低殘酸表面張力，提高排液效果。

2.2.2酸液配方與性能

根據巖心酸巖反應試驗及酸壓基礎理論，鹽酸（HCl）濃度選用20％的。

塔河油田酸壓所使用的酸液配方與性能見表1。

稠化（膠凝）酸體系具有一定的粘度，可以大大減小酸液的濾失，大大減小酸液向裂縫表面的傳質速度，降低酸巖反應速度，提高酸液的有效作用距離，同時該體系可減小管路摩阻，提高井底作用壓力，因此，該體系造縫能力強于常規緩速酸體系。

塔河油田僅在前期使用了常規緩速酸體系，現主要使用稠化（膠凝）酸體系。

2.3酸壓工藝類型

（1）常規緩速酸酸壓

表1酸液類型、配方與性能Table1The types,買粉絲ponents and performances of acidizing fluid

即使用常規緩速酸進行酸化壓裂的工藝類型。塔河油田僅在初期階段采用了該酸壓工藝類型，如沙23井。

（2）稠化（膠凝）酸酸壓

即使用稠化（膠凝）酸進行酸化壓裂的工藝類型。是塔河油田采用的主要酸壓工藝類型之一。如TK408井、TK409井。

（3）前置（壓裂）液＋酸液交替注入酸壓

即先行注入高粘前置（壓裂）液壓開儲層或延伸儲層中原有裂縫，后注入酸液，多次重復上述注入過程的酸壓工藝。

前置（壓裂）液降低了裂縫溫度和后續酸液的濾失，改善了裂縫的幾何形狀，通過粘性指進使酸液在裂縫面上產生不均勻侵蝕，增強穿透距離，提高裂縫的導流能力。交替注入前置（壓裂）液和酸液有利于進一步擴張并加寬裂縫，增加酸液侵入深度，提高酸液利用率。前置（壓裂）液＋酸液交替注入酸壓是一種造縫能力較強的工藝類型。

塔河油田一般采取2～3級注入，選取前置（壓裂）液＋稠化酸的類型組合，所用稠化酸配方見表1中稠化酸（3）。根據前置（壓裂）液的類型與性能，可分為兩種類型：

①同性壓裂液交替注入酸壓

即壓裂液類型與性能相同，在施工過程中不發生改變。如T403井（第2次）、TK404井。

塔河油田前置（壓裂）液粘度為70mPa·s左右（剪切速率為170s-1），與酸液粘度比3左右。

配方組成：5%HPG+1%AR+1%PJ+2%A-25+0.5%ZA-5+0.5%SP169。

②異性壓裂液交替注入酸壓

即壓裂液類型或性能不同，或在施工過程中會發生改變。如TK411井。

塔河油田采用該工藝類型施工順序為：

線性壓裂液＋凍膠壓裂液＋稠化酸＋凍膠壓裂液＋稠化酸＋……。

壓裂液配方組成：

基液：6%HPG+1%AR+1%PJ+2%A-25+0.5%ZA-5+0.5%SP169；

交聯液：1%BCL-6(A)+0.5%BC1-6(B）；

破膠劑：0.5％破膠劑。

基液在170s-1剪切速率下粘度為69～73mPa.s；成膠液在90℃、1708-1剪切速率下，90min粘度為600～210mPa.s,120min后破膠，破膠液粘度為6mPa.s。

2.4工藝技術措施

（1）采取有效措施，提高酸壓的針對性，確保選定改造層位的處理力度。

①長裸眼回填

風化殼溶蝕孔洞、裂縫發育帶是塔河油田奧陶系油藏主要的儲層，對于采用裸眼完井方式的井，采取打水泥塞或填砂回填原井眼的方式，將裸露井段縮短至100 m以內，提高酸壓針對性，減小與下部水層連通的可能性。塔河油田裸眼完井的井多采取這種方法。

②改變完井方式

采用5＂尾管完井方式，選層射孔，進行酸化壓裂施工。TK404井是塔河油田第一口采用5＂尾管完井方式、酸壓獲高產的井。

對于套管射孔完井方式，固井質量是保證層間有效封隔的關鍵。塔河油田5＂尾管固井存在井深、井段短、管徑小、間隙小與地層易漏失等問題，固井施工有一定的難度，應加強水泥漿體系與施工工藝研究與應用工作，提高5＂尾管固井質量，為后續施工提供必要的保證。

③裸眼封隔器分層酸壓

裸眼封隔器分層酸壓存在一定風險，如封隔器上下可能竄封、可能發生井壁失穩等，應嚴格選擇座封位置，并制定相應的安全措施。

a．裸眼雙封分層

塔河油田TK304X井采用雙裸眼封隔器分層酸壓工藝，封隔器選擇45/8＂膨脹式封隔器，采取正打壓方式座封。

b．裸眼單封分層

塔河油田TK413井采用單裸眼封隔器分層酸壓工藝，封隔器類型、座封方式同上。

（2）在進行酸壓處理前，先注入清除液，解除有機質堵塞，提高酸處理效果，同時，有利于減少或避免酸渣的生成。

塔河油田使用的清除液配方與所配合的酸液體系見表2。

（3）頂替液充分考慮清洗、返排、降溫和與地層及其他處理液配伍性等因素，并與工藝類型、施工要求相配合。

塔河油田使用的頂替液配方與所配合的酸液體系見表2。

（4）提高注入排量是提高酸液有效作用距離的重要措施。

注入排量是影響酸液有效作用距離的重要因素，提高注入排量，增加酸液在裂縫中的流動速度，雖然會引起酸巖反應速度的增加，但是能使酸液在地層深處保持一定的活性，從而提高酸的穿透距離，使酸化后形成的酸蝕裂縫具有較高的導流能力。塔河油田酸壓初期階段注入排量1.5m3/min，數值偏低，后在綜合分析施工曲線、施工效果與層間連通（水層）可能性的基礎上，將注入排量提高至2.5～3.5m3/min，收到了良好的施工效果。

表2輔助處理液配方與酸液配合關系Table2The ralationship between auxiliary treatment fluid and acidzing fluid

當然不能盲目追求提高注入排量，注入排量提高到一定程度時，酸穿透距離的增長幅度會變小，而垂向縫高的增長幅度有可能增大。因此，應視井的具體情況，綜合考慮技術、經濟因素對注入排量進行確定。

2.5酸后工藝

2.5.1關井反應

頂替液擠完后，關井候酸反應。塔河油田初期酸壓關井反應時間為60～120min，現階段則采取縮短關井反應時間，盡快排液的措施，關井反應時間控制在30min以內。

2.5.2排液工藝

開井后，對殘酸迅速實施返排，返排率要求不低于70％。返排時，通過油嘴對排液實施控制，油嘴直徑視井口壓力而定，排液油嘴制度見表3。

表3排液油嘴制度Table3The choke systems when resial add returning

排液工藝采取層內助排與人工排液相結合的方式，以提高排液速度與返排率。

（1）層內助排

①使用助排劑

在酸液中加入助排劑，降低酸液的表面張力，改變巖石的潤濕性，增大酸液與巖石的接觸角，從而降低巖體的毛細管阻力，提高殘酸的返排量，達到層內助排的目的。塔河油田酸液中使用的助排劑有ZP-1、ZA-5等。

②混注液氮

注酸時在酸液中混注液氮，酸壓后井口卸壓，注入氮氣膨脹增能，可以加快自噴排液速度，提高返排效果，另外，酸液中混注液氮還可以減緩酸巖反應速度，降低酸液濾失，增大酸作用距離。塔河油田液氮混注量為20～30 m3，具體視施工情況而定。

（2）人工排液

若油井不能自噴或停噴，為防止殘酸形成二次污染，應迅速采取人工排液的措施。塔河油田初期采取抽汲的方式，因其效果不佳，現多采用連續油管車和液氮泵車聯合氣舉排液的方式，該方式有如下優點：實現管內排液，封隔器不解封，殘酸不能進入環空，保護套管；氮氣利用率高，排液速度快，施工安全；氣舉深度可達4500m。

2.6酸化管柱

2.6.1油管方案

采取

組合油管方案。

長度2000～3500 m，具體視施工要求與井的具體情況而定。

2.6.2封隔器方案

出于保護套管和井口、保證施工安全的目的以及特殊的施工要求（如裸眼卡封），塔河油田酸壓均使用封隔器。根據完井方式與卡封位置的不同，封隔器方案可分為如下幾種：

（1）裸眼完井

①裸眼酸壓

采用7＂可回收式封隔器，采取打壓或旋轉座封方式，7＂套管內座封。

管串組合方案：

喇叭口＋油管＋7＂封隔器＋7＂水力錨＋油管＋循環閥＋壓井閥＋油管串組合。

②裸眼雙封分層酸壓

酸壓層位上、下使用兩個

膨脹式封隔器，采用正打壓座封方式，裸眼內選層座封。

管串組合方案：

盲接頭＋

封隔器（下）＋油管＋壓控循環閥＋伸縮接頭＋

封隔器（上）＋伸縮接頭＋油管＋循環閥＋壓井閥＋油管串組合。

③裸眼單封分層酸壓

使用

膨脹式封隔器，采取正打壓座封方式，裸眼內選層座封。

管串組合方案：

底堵＋油管＋

封隔器＋壓井閥＋油管＋7＂水力錨＋伸縮接頭＋油管串組合。

（2)5＂尾管射孔完井

可根據井眼情況，采取5＂可回收式封隔器，5＂尾管內座封方式。

管串組合方案：

喇叭口＋油管＋5＂封隔器＋5＂水力錨＋油管＋循環閥＋壓井閥＋油管串組合。

2.7施工情況

酸液與處理液類型、用量、配比關系和施工參數無疑是影響酸壓施工效果的重要參數，表4集中反映了塔河油田使用各種不同工藝技術手段時的各項參數。

塔河油田初期酸壓未采取封堵回填措施，采取常規緩速酸酸壓、稠化酸酸壓兩種工藝類型，酸液使用量小（折算為每米酸量），裸眼段長，施工參數小，施工效果不甚理想。隨著認識的加深，優化施工工藝，提高了各項參數指標，收到了很好的效果（見表4）。

表4施工數據Table4The data of acid fracturing jobs

3酸壓效果

塔河油田已進行酸壓作業的井除T302井外，酸壓前均未生產，部分井進行過測試，但結果均不甚理想，經酸壓使一大批井獲得了產能，甚至高產。塔河油田酸壓效果綜合分析見表5。

表5塔河油田酸壓效果綜合分析Table5Comprehensive analysis of acid fracturing effictiveness

塔河油田1998年底施工的沙23井效果較好，1999年1、2季度酸壓施工增產效果不理想，由表5可以看出這期間酸壓增產原油日均值偏低，產能貢獻有限。具體表現為：投產井數少、單井產量低、衰減快、有效期短。究其原因，除井位、層位與酸壓選擇方面的因素外，還包括施工井次少、工藝與措施存在不足、施工參數偏低、壓后出水等。這期間施工7井次，增產4井次，為1999年全年增加了1.9383×104t的原油產量，占1999年全年酸壓累計增加產油量的8.1％，占西北石油局1999年原油總產量的1.69％，每井次增產原油為0.2769×104t，僅沙23井一直保持正常生產，TK405井、T302井、沙64井均在1999年11月以前停噴。1999年3、4季度隨著認識的進步，工藝的改進，措施的完善，酸壓在塔河油田更加廣泛、深入開展起來，這期間共計施工17口井，18井次，增產11井次，為1999年全年增加了21.9979×104t的原油產量，占1999年全年酸壓累計增加產油量的91.9％，占西北石油局1999年原油總產量的19.22％，每井次增產原油為1.2221×104t，各項指標與前期相比都有大幅度提高，產生了一批高產井，如沙65井、沙67井、TK404井、TK408井、TK409井、TK410井、TK411井等，其中TK404井產量達555.70 t/d(1999年12月，11mm油嘴）；第一次酸壓無效的T403井經二次改造獲得高產（136.81t/d1999年12月，7mm油嘴）。

1999年塔河油田酸壓累計增產原油為23.9362×104t（探井7.6919×104t，開發井16.2443×104t）。西北石油局1999年全年生產原油為114.4249×104t（單井計量），酸壓增產占全年原油總產量的20.9％。

由表5中可見塔河油田酸壓有10井次施工無效，占總施工井次的40％，究其原因有：①塔河油田奧陶系儲層非均質性強，溶蝕孔洞、裂縫發育帶橫向展布規律很難掌握，受儲層本身的發育特征、各井在構造上的位置等客觀因素的制約，很多井未達到與油氣富集、物性發育的地帶連通的目的。②施工方案是否合理，技術措施是否完善，施工力度是否足夠直接影響施工的最后效果。酸壓力度不足與酸壓后出水是個別井酸壓無效的原因，如T403井第1次、TK405井第2次酸壓。③對個別井重復酸壓的無效，增加了無效次數，如TK406井。

4問題與討論

（1）酸壓出水與酸壓裂縫縫高

塔河油田奧陶系儲層非均質性強，裂縫較為發育，其中以垂直或中—高角度、張開度小于0.1mm的裂縫為主。酸壓裂縫勢必受到儲層裂縫發育特征與走向的影響，在提高酸壓裂縫水平延伸的同時，控制垂直方向縫高的發展，避免與奧陶系水層連通，對于塔河油田是一個非常重要的課題。出水直接影響到原油開采，影響到酸壓效果的評價和進一步措施的制訂與實施。因此，在加強理論研究的同時，應采取工程技術手段，對裸眼井吸酸層位、裂縫高度等進行測定，進而提高對奧陶系儲層酸壓機理的認識，指導酸壓方案的制定與施工。根據塔河油田技術現狀，可采用如下方法：

①利用電測曲線

利用綜合測井（全部或部分項目）曲線、六電極側向曲線、流體電阻和井溫測井曲線，對酸壓前后電測曲線分析、對比。

②進行生產測井

通過旋轉流量計測井、溫度測井、放射性示蹤測井、噪聲測井測量流動剖面，測量裂縫高度，掌握各層段產能貢獻，進行酸壓改造效果評價。

（2）重復酸壓與效果

針對長裸眼“籠統”酸壓存在的弊端，造成的結果，西北石油局選擇初期酸壓的幾口井，采取打水泥塞回填的方法縮短裸眼段長度，進行了重復酸壓改造。根據首次酸壓結果，重復酸壓的4口井可分為兩類：一類是首次酸壓后產水的井，如TK405井、T302井；另一類是首次酸壓后不出的井，如TK406、T403井。重復酸壓后1302井（2次）、TK406井（3次）不出液，TK405(2次）出水，T403井（2次）獲高產。

分析認為：

①儲層本身的發育特征是酸壓能否獲得產能的根本原因，對于低孔、低滲，孔、洞、縫不發育的儲層，酸壓雖可以穿透較長距離，但如不足以連通油氣富集、物性發育地帶，則不能獲得理想的改造效果。

②重復酸壓用酸強度、規模以及施工參數均應大于前次酸壓，應選擇造縫能力較強的工藝類型。

③前次酸壓出水將大大增加以后的處理難度，因裂縫可能在層內延伸、連通，打水泥不能保證有效充填，重復酸壓并不能保證有良好的效果。類似這樣的井，應具體分析區別對待。

④水源在井眼下部奧陶系地層，采取打水泥塞回填井眼的方法可以減小或避免連通水層，加強酸壓的針對性。

（3）殘酸返排中的問題

奧陶系地層壓力低（密度為1.08～1.10 g/cm3），排液的水樣分析數據表明奧陶系地層水礦化度高，密度接近甚至高于奧陶系地層壓力當量密度值，酸壓后出水量大或含水率高將抑制地層自噴排液的能力，對返排殘酸造成極為不利的影響。如酸壓未實現與油氣富集、物性發育帶的連通，未根本改善井底能量供應，殘酸返排難度將變大，殘酸返排不出會對儲層造成二次傷害。因此必須加強科學選井、選層工作，加強殘酸助排工藝的研究和應用工作。

塔河4號油田原油總餾量低，粘度高，油流在井筒中的壓力損失大，應開展塔河4號油田原油流動特性及井筒降粘技術研究和應用工作，提高油井排液能力。

（4）施工參數優選

注入量、注入速度等施工參數的選擇，一方面要考慮到實際施工能力、井內安全和施工對改造力度、深度的要求；另一方面也要考慮到垂直方向裂縫發育情況與應力變化情況，對已酸壓的井應利用電測井、生產測井、試井分析等方法進行酸壓效果綜合評價，加強對奧陶系酸壓裂縫擴展范圍和走向的認識，建立適合塔河油田奧陶系儲層特點的模型，科學計算、合理選擇注入量、注入速度等施工參數。

（5）酸壓方案的優化

塔河油田奧陶系儲層非均質性強，對于低孔、低滲、低產層，是否達到與油氣富集、物性發育地帶連通的目的決定了酸壓的最后效果，盡可能提高酸液的穿透距離至關重要。應從分層、控縫、緩速、降濾等多方面入手，如使用多級酸、調整各級前置（壓裂）液與各級酸液的液量、性能配比關系等，進一步優化工藝方案，提高酸壓效果。

Application of acid fracturing technology in Tahe oil field

Yang Lantian

(Academy of planning and designing,Northwest Bureau of Petroleum Geology，Ürümqi 830011)

Abstract:By the analysis of reservoir characteristics of Ordovician in Tahe oil field,we defines the targets of acid fracturing,Analyzes systems of acidizing fluid,Types of acid fracturing technology, technology after acidizing,acid fracturing pipe assembly and parameters ring the job being used in Tahe oil field.By the 買粉絲parison of crude oil increasing effictiveness and data ring the different periods,introces the significance using acid fracturing technology.Finally discusses the problems existing acid fracturing job in Tahe oilfield.

Key words:Tahe oilfieldTypes of acid fracturing technologysystems of acidizing fluidacid fracturing pipe assemblyresial acid returns

氣井排液采氣技術研究及應用|第一口頁巖氣井

摘 要:隨著衰竭式開采程度的加深,氣田壓力下降,井筒舉升液體的能力不足,低壓與攜液矛盾成為制約氣井生產的主要因素。針對積液與生產的矛盾,2010年某采油廠試驗了機械排液采氣工藝技術(機抽和電泵排液采氣技術),2011年得到了大規模推廣應用,機械排液采氣技術在井口防噴、井下氣液分離、現場不停抽測試等方面試驗了多項新技術,效果良好,為采油廠停產、低效井的治理積累了經驗。

關鍵詞:氣井 排液 采氣技術

中圖分類號:TE38 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(b)-0080-02隨著衰竭式開采程度的加深,氣田壓力下降,井筒舉升液體的能力不足,低壓與攜液矛盾成為制約氣井生產的主要因素。

1 研究對象存在的問題

(1)某氣田在前期開發過程中逐步實施了一些排液措施,如優選管柱、泡沫、柱塞氣舉等排液采氣措施。氣田開發中后期,弱排液技術已不能滿足生產需求,必須研究強排液措施,在此方面,缺乏成熟經驗參考;(2)目前某采油廠管轄的積液氣井井口壓力仍然較高,實施機抽排液采氣仍然存在一定的安全風險;(3)機械排液采氣對井下氣液分離要求高,必須配套高效的氣液分離器;(4)某氣井產層埋深大,舉升難度高。

2 關鍵技術和創新點

2.1?資料調研

常見的排液采氣工藝包括優選管柱、泡沫排液、柱塞氣舉、連續氣舉、有桿泵、潛油電泵、水力活塞泵、射流泵等[1～2]。

泡沫排液應用于油田最早是1965年,某油田進行的泡沫驅油試驗。隨后在其他油田相繼也進行了泡沫驅油試驗。適合于不同的積液氣藏,但是它們一般適用于70℃以下的地層。隨環境溫度的升高,泡排劑的起泡能力和穩定性會大大降低,尤其在100℃以上的高溫地層,許多起泡劑產生的泡沫會在1min～2min內消失,甚至不產生泡沫。

機抽排水采氣適合中等深度的氣井,機械排水采氣成本隨著深度和設備規格的增加而提高,需要有很好的桿柱設計和操作經驗,對抽油桿和泵有很高的要求。避免地層水污染抽油桿和泵。

目前連續氣舉是被我國各大油田普遍采用的氣舉方式。連續氣舉方式主要有三種:開式氣舉、半閉式氣舉和閉式氣舉。氣舉排水采氣工藝適用于弱噴、間歇自噴和水淹氣井。

潛油電泵20世紀80年代以來開始在國外用于氣藏強排水,提高水驅氣田最終采收率。某氣田1984年開始采用潛油電泵對水驅氣田進行強排水。潛油電泵排水采氣實踐表明,該工藝的參數可調性好、設計安裝及維修方便,適用于水淹井復產和氣藏強排水。

射流泵首次用于油井抽油大約是在1970年,從此射流泵逐步得到推廣使用。某氣田1992年開始采用射流泵進行排水采氣。適用于高產砂、高含H2S和CO2、高含氯離子、高氣液比井,井深6000m以上,產液量2385m3/d以內,井溫260℃以上。

螺桿泵是一種新型采油裝置,于1929年由法國人Rene Moineau發明,國外20世紀80年代才有較大應用范圍,主要用于開采高粘、高含砂和含氣原油。我國從1986年開始引進并應用于采油。螺桿泵可用于氣井和煤層氣井排水采氣,但目前國內還沒有現場應用。

各種常見排液采氣工藝優劣性對比見表1。

2.2?排液工藝選擇

隨著開采程度的加深,各區塊壓力下降嚴重,2009年初期,下降至12.92MPa(投產初期為26.93MPa),下降了14.01MPa,下降了52%,平均地層壓力系數0.5,自噴生產能力嚴重不足,利用本井氣的弱排液技術(優選管柱、泡排、柱塞氣舉)已不能適應氣井排液需要。

氣舉排液技術由于需要高壓氣源,地面流程復雜,投資成本高等因素的影響,實施難度大。

螺桿泵排液采氣目前還沒有排液采氣應用。

水力-射流泵排液技術地面動力及管線要求高,某油田應用少,所以不予選擇。

所以,選擇了機抽和電潛泵排液采氣工藝用來排出某氣田氣井井底積液。

根據理論排量計算,日產液量大于25m3的井采用電潛泵排液,日產液量小于25m3的井采用機抽排液。

2.3?技術特點

2.3.1?機抽

經過2010年的機械排液采氣技術試驗,排液采氣技術基本成熟,有以下突出的特點。

(1)井口防噴。采用耐壓21MPa的抽油桿防噴器,用于生產時光桿防噴;采用新型井口密封器。兩級密封裝置,更換盤根井口不刺不漏,一人更換可完成,內部盤根材料采用目前最佳的氯化丁腈材料,螺旋形狀。(2)定壓放氣閥。耐壓差可達到10MPa,作用:防止液體倒流井筒;生產時利用定壓保證泵的沉沒度。(3)玻璃鋼抽油桿深抽工藝。采用φ25mm玻璃鋼抽油桿與φ22、φ19mm普通抽油桿三級桿柱組合,組合比例為5∶6∶5。有效降低了載荷,泵掛達到3180m。(4)現場不停抽測試。采用新型功圖、液面測試儀。測試只需卡定器測量光桿橫向變形,改變了傳統的光桿垂直拉伸變量,降低了測試難度。(5)機抽排液采氣抽油機選用彎游梁抽油機系列。ⅡCYJQ14-6-73HP。

根據日排液量25方以內,選用Φ28mm、Φ32mm、Φ38mm防砂桿式泵能滿足排液要求。

采用改裝的35/65型井口(卸去小四通),并在井口安裝抽油桿防噴器、耐高壓盤根盒和定壓放氣閥,保證安全。

2.3.2?電泵

(1)井口密封。采用專用電泵排液采氣井口KYD35/80-65Ⅱ,該井口液壓密封實驗35MPa,保證氣井生產時的井口安全。考慮氣井特殊性,井口電纜穿越采用國際標準的BIW井口穿越,該潛油電機電纜井口穿越器不僅有良好的導電性和高壓狀態下絕緣性,而且具有氣密封性好的特點。(2)井下防氣鎖。考濾到氣井排采,與油井相比氣液比偏高,選用處理氣能力最強的高效分離器和氣體處理器組合使用分離氣液。(3)動力傳送。采用三項120℃鉛包電纜,有利于防天然氣蝕。(4)套管為51/2″的,電泵機組中的電機114P系列,其它部分選101系列的。某氣井基本上都經過壓裂改造,電泵機組要求防砂,電泵機組選防砂泵。電泵機組設計排量30m3/d,揚程3000m,實際泵掛考慮到2800m。

2.4?技術改進情況

在2010年試驗并實施排液采氣工藝的基礎上,2011年不再應用電潛泵排液采氣工藝,主要原因是電泵排量較大,與某廠氣井實際產液量不配套,采用間開方法將極大縮短電泵使用壽命,所以,2011年排液采氣全部使用機抽排液采氣。

工藝技術改進如下。

(1)井下防氣鎖方面選用了自帶篩管的高效氣體分離器代替高效氣錨,氣體分離過程主要在油套環空內完成,分氣效率高,適用于高氣液比的井。(2)管柱從泵座以上加裝了油管防腐保護器,延長油管使用年限。(3)根據2010年試驗結論,選用φ38mm桿式防砂泵較為試用。(4)根據井深,某區塊抽油機選擇14型彎游梁抽油機、某某、某某區塊部分井選用了16型彎游梁抽油機。

3 實施情況及效果

截止2011年12月底,已實施機抽排液采氣21口井、電泵排液采氣1口井,生產良好,5口井實現了高油壓(最高3.0MPa)機抽生產。

抽油機為14、16彎游梁型抽油機,沖程3.6m～4.8m,沖次4.0～5.0次/min,合計日排液225.8方,合計日增氣25.4萬方,合計日增油46.7噸,泵效提高34.7%。

4 結語

機械排液采氣工程的規模推廣與應用,提高了氣井綜合利用率、有效的降低了氣層污染,對經濟快速恢復井筒積液停產井的生產、防止邊底水向氣藏縱深竄進、提高有水氣田開采水平和效益,豐富采氣工藝技術,具有重要意義。

參考文獻

[1] 楊盛余.氣舉閥氣舉排液技術研究[J].石油礦場機械,2011,40(7):18～21.

[2] 李文彬,劉彥龍,葉賽,等.連續油管沖砂作業參數優化[J].石油礦場機械,2011,40(11):58～61.

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