疏松砂巖氣藏壓裂防砂工藝異常原因分析及預防措施
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：疏松砂巖氣藏巖性疏松，滲透性較好，普遍認為壓裂工藝對儲層改善余地較小。澀北氣田作為典型的疏松砂巖氣藏，存在一定數量的差氣層，近幾年通過論證，對部分低品質氣層實施割縫管壓裂充填工藝，取得了一定的成效，改變了疏松地層實施壓裂意義不大的認識。結合實施情況，文章對部分壓裂井施工異常原因進行了深入分析，提出了預防和改進措施，能有效指導后期壓裂施工作業。
關鍵詞：疏松砂巖；壓裂施工；澀北氣田
中圖分類號：TE358.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0100-03
Abstract： The lithology of unconsolidated sandstone gas reservoir is loose and the permeability is good. It is generally believed that fracturing technology has little room for reservoir improvement. As a typical unconsolidated sandstone gas reservoir， Sebei Gas Field has a certain number of differential gas reservoirs. In recent years， through demonstration， slotted pipe fracturing filling technology has been applied to some low quality gas reservoirs， and certain results have been achieved. It has changed the understanding that it is of little significance to carry out fracturing in loose formation. Based on the implementation， this paper makes an in-depth analysis of the causes of abnormal construction of some fracturing wells， and puts forward preventive and improvement measures， which can effectively guide the later fracturing operation.
Keywords： unconsolidated sandstone； fracturing construction； Sebei Gas Field
1 氣田現狀
澀北氣田構造幅度低，地層平緩，無斷層，儲層為第四系疏松砂巖，泥質含量高、成巖性差、膠結疏松，氣井生產中易出砂。氣藏埋深淺，氣層多而薄，且分布井段跨度長，氣水關系復雜，氣井出水后加劇出砂。氣田縱向上存在多段的低品質氣層，其泥質含量高，滲透性差，近年來新動用氣層中低品質氣層占比較高，低品質氣層產能相對較低，生產中出砂較為嚴重，以往采用的常規防砂工藝只能保證氣井正常生產，如何實現既防砂的同時又提高氣井的產量，是疏松砂巖低品質氣層開采的重要技術手段。
2 氣田壓裂施工異常原因
應用目前氣田較為成熟的高壓充填防砂工藝，借鑒國內外疏松砂巖油氣田壓裂防砂一體化技術，論證確定割縫管壓裂充填作為氣田壓裂工藝，在低品質儲層開展壓裂試驗21口，19口井恢復生產。依據試驗情況，該工藝具有較強的適應性，能夠滿足氣田差氣層壓裂改造要求。但在部分井的施工中出現了異常情況，影響了壓裂施工效果。依據現場實施實際情況，對壓裂施工異常情況進行深入分析，提出相應的預防和改進措施，有助于提高壓裂的施工效果。
分注前置液、注攜砂液、注頂替液和施工后反洗井四個階段，對各施工環節可能出現的異常情況進行分析。
2.1 注前置液階段
注前置液階段是保證壓裂防砂效果的前提，目的是將近井地帶的地層砂推向地層深處，同時通過排量控制對目的層進行壓裂，形成短而寬的裂縫，改善地層導流能力，為注攜砂液做好準備。該階段一般施工壓力隨著施工排量的增大呈上升趨勢，達到破裂壓力后，壓力曲線形成突然向下的拐點。如施工排量達到最大時（一般5m3/min），施工壓力平穩且無明顯向下拐點，說明地層極其疏松，破裂壓力較低。澀北氣田一般以最大排量壓裂時，30MPa以下地層便會壓開，施工壓力出現回調現象，滿足壓裂需要。
若注前置液時施工壓力未出現突然向下的拐點，而施工排量未達到壓裂規模能夠達到的最大排量，說明壓裂造縫時排量不夠，影響壓裂效果。最早試驗的T1-3井，根據注前置液的施工壓力，最終確定排量3.2m3/min，最大施工壓力19.45MPa，加砂前壓力也無明顯下拐，但后期該井未恢復生產。說明施工排量偏小，未達到造縫效果，壓裂效果較差。后期通過試驗評價，確定氣田壓裂施工排量控制在4.6-5.3m3/min范圍內，依據不同儲層和壓力系數合理設計施工排量。
2.2 注攜砂液階段
該階段是整個壓裂施工的關鍵，也是施工時間最長，施工控制難度最大，最容易出現異常情況的階段。施工堅持平穩有效原則，需密切關注施工壓力隨砂比的變化情況，加砂量直接決定著裂縫及近井地帶填砂是否充實，對裂縫起到一定的支撐作用，防止裂縫閉合，最終決定目的層的導流能力和防砂效果。在試驗過程中存在兩種異?，F象。
?。?）注入通道不暢，壓力波動較大
正常情況下，隨著砂比的提高，井筒液柱壓力逐漸增大，井口回壓基本保持平穩或者逐漸減小。但由于部分井孔眼附近、近井地帶及目的層裂縫存在不同程度堵塞，導致攜砂液注入通道不通暢，施工壓力會出現小幅蹩壓現象。需施工時密切關注壓力波動，每提高一次砂比，注入足量攜砂液，達到對孔眼附近、近井地帶和目的層裂縫進行充分磨眼和疏通的目的，降低施工風險。 T3-6井施工中，注攜砂液時出現2次壓力異常波動，最終在疏通注入通道后壓力回歸正常。第一次異常情況出現在砂比從15%提高至21%階段，攜砂液進入孔眼后，施工壓力2min內從24.9MPa上翹至26.9MPa，注入通道疏通后壓力逐漸下降；第二次異常情況出現在砂比從21%提高至27%階段，攜砂液進入孔眼后，施工壓力突然從25.1MPa上翹至27.8MPa，后壓力逐漸下降。之后砂比從21%逐級提高至55%的過程中均未出現壓力異?，F象，說明攜砂液注入通道已完全通暢，該井最終復產。
分析認為，由于砂巖地層粘土礦物含量較高，粘土礦物遇水發生膨脹、運移，阻擋在地層，加之大部分氣井采取過防砂、大修等作業，作業液、填充介質滯留于填充層無法排出，導致地層堵塞。目前國內外部分防砂工藝，在防砂前采用酸化解堵、泡沫負壓返排地層預處理和炮眼清洗等技術解除堵塞，取得了較好的效果，可借鑒此類技術開展試驗。
?。?）充填不實，壓力后期未上升
正常情況下，在注攜砂液后期砂比達到最高，加砂階段臨近結束時，壓力會出現緩慢上升，說明目的層填砂已充實。但有時會出現注攜砂液后期充填不實，壓力未上升的情況。充填不實會嚴重影響防砂效果，且無法彌補。主要有三方面原因，一是施工過程中因施工壓力異?；蛘咴O備故障，導致加砂停止，造成地層加砂不均勻，充填不實。二是未及時掌握施工過程中的液量和砂量的變化情況，近井地帶未充填實。三是頂替階段由于排量過大或者是頂替液量不準造成井筒內砂面冒頂，導致套管和篩管之間充填不實。
T6-8井施工中共填砂60m3，砂比從15%提高至最高50%，整個過程中施工壓力呈緩慢下降趨勢，加砂最后壓力仍未上升，說明目的層充填不實，施工未達到最佳填砂強度，填砂不夠，該井后期生產中出砂較多。試驗分析認為，氣田填砂合理參數是平均砂比55%，最高達到70%，加砂量范圍98-115m3，方可達到充填效果。
2.3 注頂替液階段
填砂完成后要依據壓裂施工管柱容積注入頂替液，該階段要合理控制頂替排量，防止頂替過量，導致割縫管與氣層套管環空石英砂虧空，影響擋砂效果。正常情況下，頂替過程中頂替壓力會緩慢上升，說明地層填砂充實，頂替壓力變化與填砂是否充實有直接關系。澀T1-4井，頂替液階段頂替壓力最高僅為4.4MPa，說明充填不實，而同層的T1-6井注攜砂液后期施工壓力上升，說明填砂充實，注頂替液時最高頂替壓力達到25.5MPa。施工井中未出現頂替過量的現象，試驗分析認為，頂替階段要以小排量（0.6-1.2 m3/min）將管柱內的石英砂頂替至充填工具以下，保留65-80m管柱容積的頂替液。
2.4 反洗井階段
壓裂施工的最后需要將充填工具附近及井筒殘余砂反洗循環出地面，保證防砂后期封隔器順利坐封、實現防砂工具丟手以及壓裂施工管柱不出現砂卡現象。該階段的關鍵點主要有，一是反洗井過程中返排液中含一定量的石英砂，確保頂替量合理；二是反洗充分，確保充填工具以上井筒內無殘余石英砂。試驗壓裂施工因未出頂替過量的情況，反洗較充分，無異常情況。
3 結論
?。?）壓裂施工時，要依據儲層和單井實際情況，科學設計施工參數，依據試驗情況持續總結和優化，在施工中合理控制施工排量、砂比和加砂量等參數，確保每一步施工的平穩有序，最終實現既防砂的同時又提高氣井的產量的目的。
?。?）部分井孔眼附近、近井地帶及目的層裂縫存在不同程度堵塞，在防砂前可采用酸化解堵、泡沫負壓返排和炮眼清洗等地層預處理，解除堵塞，在施工時密切關注壓力波動，攜砂液和砂比合理調配，確保壓裂施工效果。
（3）氣田試驗井數相對較少，隨著氣田開發，儲層特征會發生變化，壓裂除上述異常預防外，在選井、選層上要考慮井筒、出水和層間距等候因素，在壓裂管柱工具、壓裂材料選擇上要考慮質量、配伍和低傷害等因素，需持續優化和改進施工工藝，形成疏松砂巖有水氣藏壓裂防砂一體化配套技術。
參考文獻：
[1]董長銀.油氣井防砂理論與技術[M].東營：中國石油大學出版社，2012.
[2]周守為，孫福街.疏松砂巖油藏出砂管理[M].北京：石油工業出版社，2010.
[3]劉北羿.壓裂防砂技術進展及存在問題[J].油氣地質與采收率，2008，15（4）：105-107.
[4]何生厚，張琪.油氣井防砂理論及其應用[M].北京：中國石化出版社，2003.
[5]王杏尊，溫慶志，劉剛芝.疏松砂巖壓裂防砂技術[M].北京：石油工業出版社，2013.
[6]周建宇.高壓礫石充填防砂工藝參數優化設計方法研究[J].西安石油大學學報（自然科學版），2005，20（3）：78-82.
[7]馬代鑫.高壓礫石充填防砂工藝參數優化設計[J].石油鉆采工藝，2007，29（3）：52-55.
[8]馮勝利，尉亞民，邵文斌，等.柴達木盆地第四系疏松砂巖氣藏防砂技術的研究與應用[J].鉆采工藝，2008，31：28-30.
[9]智勤功，謝金川，吳瓊.疏松砂巖油藏壓裂防砂一體化技術[J].石油鉆采工藝，2007，29（2）：57-60.
[10]顧海紅，李金發，邱銳.壓裂防砂工藝的研究及應用[J].油氣地質與采收率，2003，10（3）：76-77.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14901139.htm
