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页岩储层老直井复活方案尝试

页岩储层老直井复活方案尝试

阿根廷西部的Vaca Muerta (VM)页岩储层是南美最具增产潜力的储层之一。然而Neuquina盆地当前多数直井的完井方式并不适用于页岩储层改造,因此无法进行VM页岩储层的评价工作。文章以一口1974年的VM页岩储层段为主的老井为例,对其进行压裂改造,以测试其不同产层改造后的产能,以期为该地区老井复活方案提供指导性的建议。

Vaca Muerta (VM)页岩储层主要包括三个主力油层:Los Molles、Tordillo以及Lajas层,该区块北部是主要产油区,也就是著名的Agua del Cajón区块。Agua del Cajón油气区的VM储层主要由泥岩以及少量粒泥状灰岩构成。

最高温度和采油指数表明,该地区中部和北部的储层段正处于生油窗中,而向南则为早期的生油窗或发育不全的储层。在该油气区的勘探开发史上,有两个独立的油气区,位于中部的天然气区块(El Salitral目前处于全力开采中)和北部区块(Agua del Cajón),这两个区块的钻探作业起始于上世纪7、80年代。到了上世纪90年代,该区块完成了二次采油作业。北部区块大约有30口井,其经济可采储量已消耗殆尽。石油圈原创www.oilsns.com

第1阶段-调研

最初,在该区块的30口井中,其中22口井可以正常生产,但只有11口井在VM储层段具有较好的固井质量。这些井都存在一个主要问题,它们当初的设计并不能满足页岩储层完井作业所需压力规格的要求,而且采用的技术落后、井眼轨迹也比较复杂。前期计划对其中三口井(A、B、C井)进行评价,主要根据储层特征、井况以及后勤作业情况来选择候选井。

第1阶段-前期计划

对每口井的情况进行总结,包括主要目标、预期结果以及相关的特性曲线。为了使每口井都能够正常生产,因此有必要对每口井进行调整。由于试验井效果较好,随后决定对整个VM储层段的开发进行调整,即实现该储层段老井的有效开发。石油圈原创www.oilsns.com

第2阶段-完井新方案可行性

为了实现新完井方案的目标,决定采用水力喷射与定向射孔结合的完井方式,采用转向支撑剂段塞(HPAP-PPD)充填环空。利用候选井来对新完井方案(D井)的实施效果进行评估。由于该井没有一套完整的裸眼测井数据,因此只能采用C井中使用过的方法(含有校准装置)。该井的井眼轨迹与先前案例中的类似,并在Quintuco层段(在VM储层之上)进行了射孔作业。此外,还需要对射孔段和井口进行预处理。

第2阶段-膨胀式封隔器的设计

为改善井况,需要采用大尺寸内径的封隔器以便给连接在连续油管上的底部钻具组合留一个通道。通过采用当前技术(膨胀封隔器)来满足新型非常规应用。

调整井前期设计

调整阶段的目的是确定最终井眼轨迹以实现精确的完井作业。

D井-定点技术

页岩储层老直井复活方案尝试

首先将喷射工具串下到井眼底部需要进行压裂作业的位置(上图a所示)。然后通过连续油管注入高压流体,喷射工具在高压下完成射孔作业(上图b所示)。与此同时,从环空注入的压裂液憋起高压使储层快速起裂(上图c所示)。紧接着向人工裂缝中注入支撑剂,当裂缝向前延伸至预定长度时,裂缝中诱导脱砂实现密实充填(上图d所示),随后在井筒中会残留高砂比的凝胶支撑剂“段塞”。进行反洗井作业清除支撑剂段塞后,再将连续油管下放至下一个射孔段(上图e所示),重复进行上述作业(上图f和上图g所示)。

D井-油井作业

最初,井眼底部的磨料喷砂射孔作业(需要重复射孔或重新射加密孔)和增产作业(脱砂)中存在一些问题。导致在后期压裂施工中需作出一系列调整措施才能适应井筒和储层条件,上述调整作业可保障井眼底部其它射孔段的顺利作业。

D井-初期作业(连续油管)

利用连续油管将底部钻具组合下放到井中。一旦下放到井底,对机械式桥塞进行校深(2605米)。然后,将井筒中的流体换成油以激活膨胀封隔器。连续油管的下入深度需根据桥塞的深度进行调整。然后将底部钻具组合下放到需要进行射孔作业的位置。

D井-产层1喷砂射孔

在连续油管下放位置,环空回压为2000psi。连续油管中初始泵入液体速度2.6桶/分钟,泵压为8674psi(喷砂射孔),共注入1600加仑线性凝胶和16袋砂砾(1.0磅/加仑)。然后,再泵注大约300加仑15%的盐酸。当盐酸到达底部钻具组合时,关闭环空排量降至1.0桶/分钟。储层破裂压力显示为5482psi(储层和井筒显然连通)。石油圈原创www.oilsns.com

D井-增产措施

通过环空注入流体形成水力裂缝,注入前置液初始排量5.0桶/分钟,来达到与先前观测到的地层压力。进行压裂作业时的排量增至21.2桶/分钟,井口压力为6530psi。整体增产措施流程依次进行,压力不断增大直至脱砂时突然停止。初始注入浓度时,连续油管中压力呈现下降趋势,随后注入砂比为1磅/加仑,其中支撑剂大小为30/60目的砂浆,可观测到稳定的压力响应。当利用砂比为2.5磅/加仑,支撑剂大小为20/40目的砂浆借助孔眼进行压裂作业,并造成脱砂时,可观测到明显的压力激增。脱砂后,对支撑剂连续进行反循环作业两小时,并对支撑剂段塞成功两次压力测试,以确保该作业段与首个压裂段分隔开。

D井-产层2喷砂射孔

将连续油管下至预定深度,并重复进行产层1中作业流程,观测到地层破裂压力为6120psi。在进行增产改造作业前(泵入前置液),观测到的高压导致泵注排量无法达到预定值。因此决定在井底2547米处进行新的射孔作业,但该次作业不进行注入盐酸流程。当喷砂射孔作业中环空中的置换容积达到900加仑时,应关闭环空,同时观测到地层破裂压力为5881psi。

D井-增产措施

对泵注流程的第一阶段进行调整。泵注环空起始排量为24.3桶/分钟,井口压力为7350psi。在泵注两种粒径支撑剂作业之间注入清洗液进行洗井,出现脱砂现象时,停止增产作业。在初始注入浓度时,油管压力呈现小幅度下降,通过调整液体砂比为1.5磅/加仑、支撑剂粒径30/60目后,油管压力开始出现增长。洗井后,压力曲线稳定,一直持续到液体砂比调整为2.6磅/加仑、支撑剂粒径为20/40目时,出现了脱砂。脱砂后,进行2小时的支撑剂反循环作业,并进行支撑剂段塞压力测试,以确保与上一个射孔作业段隔离开。作业结束共完成了12段产层的压裂改造作业。

老直井复活方案的重点总结

-将套管测井方法(脉冲中子+神经网络)用于老井的裸眼测试可以获取VM储层段更为连续的测井曲线。
-采用的封隔工具(膨胀式封隔器)是现有技术的一项新型应用
-完井技术[水力喷射辅助压裂工艺(HJAF)]作业工时共需要7天(安装1天、后期防喷洗井1天、12段压裂作业需要5天)。
-通过将精确定位技术应用到压裂施工中可对VM储层进行增产改造
-前期射孔/支撑剂充填完井(A、B、C井)的初始排量为1.8—2.3桶/分钟。D井采用水力喷射辅助压裂工艺(HJAF)完井,每个储层段排量为4—12桶/分钟,高排量注入能够提供更多的能量用于储层起裂和裂缝的扩展延伸。

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