小套管井压裂工艺的研究与应用课件

2014年6月 江苏油田试采一厂 小套管井压裂工艺的研究与应用 汇 报 目 录 1概况概况 2小套管井压裂改造难点小套管井压裂改造难点 3压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 4压裂参数设计与优化 压裂参数设计与优化 5 现场应用及结论现场应用及结论 针对小套管井近年来在压裂工艺上需求与遇到的技术瓶颈 ，我们开展了相关技术研究，主要从小套管压裂封隔器的研 制，压裂管柱的设计等方面进行了配套研究；有效解决了小 套管井压裂的多项工艺技术难题，逐步形成一套完整的小套 管井压裂工艺并成功应用到现场，有效改善了低产低效小套 管井的利用率及开发效益。 一 概 况 一 概 况 目前我厂悬挂小套管的井：直井、水平井和侧钻井。其中直 井34口，水平井5口，侧钻井110口。使用小套管井数占全厂油 井总数13.5%。 使用小套管的井数 一 概 况 截止2014-6-20，日产液2252.4吨，日产油水平达到 355.6t，占全厂日产水平的12.3%。 采油 一队 采油 二队 采油 三队 采油 四队 采油 五队 采油 六队 采油 八队 采油 九队 采油 十队 采油 十一队 采油 十二队 77541312703 日产油量1.5吨以下低产低效小套管井分布： 全厂小套管井生产概况： 低产低效井40口，占小套管总开井数的26.8%！ 汇 报 目 录 1概况概况 2小套管井压裂改造难点小套管井压裂改造难点 3压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 4压裂参数设计与优化 压裂参数设计与优化 5 现场应用及结论现场应用及结论 二二 小套管井压裂改造难点小套管井压裂改造难点 1 套管内承压低 1）小套管悬挂器承压低 目前我厂小套管悬挂器均采用液压式悬挂器，外径117 mm，内径76mm，整机密封耐压试验压力25MPa。 2）老套管承压强度低 悬挂小套管井的原井套管均使用多年, 原井老套管抗压强 度普遍不足。 2 小套管内压裂风险大 主要表现在若出现砂卡，小井眼内解卡、管柱打捞会异 常困难。 二二 小套管井压裂改造难点小套管井压裂改造难点 3 小直径工具耐压低 目前我厂常用的 小直径封隔器：K341- 76，Y221-76，主要 用于小套管内酸化施 工，上下耐压差最大 35MPa。 小直径工具耐压 差能力差，施工压力 只能控制在35MPa以 内，无法满足压裂高 压力的要求。 技术指标 型 号HDY341-76 Y221-76 总长度 mm6001053 钢体最大外径 mm 7676 最小内通径 mm2648 座封负荷KN60-8060-80 工作压差 MPa3525 解封载荷 kN20-4020-40 汇 报 目 录 1概况概况 2小套管井压裂改造难点小套管井压裂改造难点 3压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 4压裂参数设计与优化 压裂参数设计与优化 5 现场应用及结论现场应用及结论 针对钻遇低渗透储层小井眼井有压裂改造的需求、压裂难 点，开展了小尺寸压裂封隔器研制及管柱配套。 须满足大通径、高耐压技术指标 通径设计 根据清水磨阻计算公式，工具通径越小，摩阻越大； P摩=1.385106D-4.8.Q1.8.H 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 封隔器通径 （mm） 排量 (m3/min) 封隔器长 度(m) 摩阻(MPa) 204.01.09.55 224.01.06.05 244.01.03.98 264.01.02.71 284.01.01.90 304.01.01.36 结合小封隔器受井眼尺寸及封隔器强度设计因素，最终优 化确定小封隔器设计通径为28mm； 在4.0m3/min 压裂排量下， 20mm通径小封隔 器与30mm通径摩 阻相差8.2MPa； 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 耐压指标设计及实现 设计3级液缸压缩方式，较普通封隔器增加1级液缸，通 过多一级压缩来提高密封强度60MPa要求。 实现方式：采用3级液缸压缩 三级液缸二级液缸一级液缸 耐压指标：60Mpa 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 压裂小封隔器Y341-76-60 普通小封隔器Y341-76-35 该压裂封隔器经地面破该压裂封隔器经地面破 坏性坏性60MPa60MPa试压合格，完试压合格，完 全达到设计要求。全达到设计要求。 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 滑套开关滑套开关 球球 篮篮 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 针对该技术的高压施工、高速射流的特点： 1、为提高滑套球座和承接台阶的耐磨性，设计以硬质合金做材质 2、提高剪断销钉的剪切力，便于地面泵压显示滑套是否打开 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 Y341-76-60封隔器工作原理 1、封隔器座封：该封隔器是水力压缩式封隔器，座封时油 管内投入25mm的钢球，打压12-18MPa，坐封封隔器。 2、打开滑套：油管继续升压，滑套销钉剪断，打开滑套开 关，连通油套环空，实施压裂。 3、封隔器解封：试提管柱，在正常负荷下，剪断解封销钉 ，封隔器组件回缩，继续上提管柱，解封起钻，起出油管 。 相同排量下，3寸油管磨阻远少于2寸半油管，如4m3/min排量下 ，3寸油管每1000m产生磨阻比2寸半少3.0MPa。 小井眼压裂管柱须满足大排量、高耐压、低磨阻、管柱 稳定好等要求 原51/2寸井筒设计采用89mm油管 排量与磨阻对应关系图版 2寸半3寸 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 水力锚对油管进行固定，防止管柱蠕动失效。 设计反洗井通道，防止管柱砂卡 考虑出现压裂砂堵情况，配套反洗 井循环阀，解决反洗井洗出压裂砂，防 止砂卡问题 配套水力锚，提高压裂管柱稳定性 三三 压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 工艺选井原则 1、小套管使用时间相对较短，套管完好，无套管变形、错 断的油井。 2、小套管外固井质量良好，管外水泥胶结均匀连续，压裂 过程中不会出现管外串的井。 3、由于地层物性差，导致油井产能低于预期的油井。 4、相对同一层系的邻井产量较低，对应注水井井距相对较 远的油井。 在完成压裂工具及相关配套工具的研制之后，我们根据小套管压裂的 特点确定了工艺选井原则。 汇 报 目 录 1概况概况 2小套管井压裂改造难点小套管井压裂改造难点 3压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 4压裂参数设计与优化 压裂参数设计与优化 5 现场应用及结论现场应用及结论 结合实施压裂的侧真78实际情况，对泵注程序、施工压 力、排量、加砂量、裂缝控制等压裂参数进行了优化研究。 施工压力及排量优化 序 号 施工排量（ m3/min） 管柱磨阻（ MPa） 预计破裂时施 工压力（MPa ） 12.010.125.1 22.515.130.1 33.020.835.8 44.035050.0 根据施工压力、磨阻、排量关系：P施+P井- P磨 P破 计算不同排量下的施工 参数， 优化出施工排量 为2.5-3.0 m3/min，预 计破裂时施工压力预计 30-35MPa，符合小井 眼压裂管柱及工具强度 设计要求。 四四 压裂参数设计与优化压裂参数设计与优化 压裂规模优化： 一是根据侧真78油藏特性： 真11块E2s1岩性表现近断层物性 差，砂体中部及东部物性差，向西北 开启的物性外缘物性好。开发初期有 一定产能，但供液能力下降较快。 侧真78井E2s14、5砂体5、6、9层 ，初期4.5 t/28.7%，后显示供液不足， 很快下降至1.5t/12，地质研究可实施 小型压裂沟通外缘补充能量不足。 四四 压裂参数设计与优化压裂参数设计与优化 压裂规模优化： 二是从防止砂堵、确保工艺成功几个方面综合考虑： 序号设计参数数据 1总压裂液（m3）99.79 m3 2加砂量（m3）9.0 m3 3 最高加砂比40% 4套管打平衡压力（MPa）4-10MPa 5 缝高20m 6 缝长70m 7 支撑缝宽0.0035m 最终研究确定了采用小型压裂规模 四四 压裂参数设计与优化压裂参数设计与优化 汇 报 目 录 1概况概况 2小套管井压裂改造难点小套管井压裂改造难点 3压裂工具的配套研发压裂工具的配套研发 4压裂参数设计与优化 压裂参数设计与优化 5 现场应用及结论现场应用及结论 经过充分研究配套准备，侧真 78井于12月14日实施小井眼压裂 ，该井压裂层位Es1：5、6、9号 层，层厚10.1m。 压裂管柱结构： 球篮（深1761m）+滑套开关 +Y341-76压裂封隔器（深1760m） +60mm油管2根+反洗井阀（深1740m ）+水力锚+89mm油管至井口 侧真78压裂管柱 现场应用及结论现场应用及结论 压裂现场最高压力28.6MPa，排量3.0m3/min、总液量 88.7 m3、加砂9 m3、最高加砂比40，工艺成功有效。 压力压力28.6MPa28.6MPa， 排量3.0m3/min 现场应用及结论现场应用及结论 1.5t1.5t油不含水油不含水 5t5t液液/4.5t/4.5t油油 压裂后于2012年12月底投产，压裂效果明显，由压前 1.5t油/天，增产至4.5吨油/天；目前生产平稳。 现场应用及结论现场应用