多级方法可对难处理层进行精确处理.doc

一级类目：油气开发二级类目：其它三级类目：其它技术类型：前沿技术多级方法可对难处理产层进行精确处理一种新的多级处理方法优化了射孔和处理设计。这种工艺也称之为套管外射孔（ECP），它使得操作人员在处理阶段30分钟内就能完成射孔并封隔单一层段。24小时之内可以完成多达17个层段的处理工作。这种方法采用了前一阶段的冲洗液作为下一级处理的前置液，因而最大限度地降低了总处理体积，这样便可对地层配置较少的流体。在不伤害和损耗关井时间的情况下，不用修井机便迅速使多个水平层段投产。创新的多层完井多层井段常被成组地或者是以多级方式完井，射孔位置选在靠近生产层段位置。根据大量的层段及其间距，生产井段被分为整体或总层段。这些集合层段按照产层质量、大小和阻挡层选择性地进行开发。通常如果不预先进行大范围诊断试验的话，一般很难确定为什么会形成了一个抑制阻挡层，该阻挡层将组成一个层段。在考虑射孔设计时，应力层将会影响裂缝发育并且必须予以确定。诊断试验的花费很大，而且耗费时间，多级设计，从先进的测井分析开始到复杂的试井过程，包括扩大注入和压降分析都会用去几天乃至数周时间。因为需要初期投资和时间的缘故，所以许多经营者都应尽量避免射开诊断层。但是，就节省费用、提高产量以及得到附加储量而言，诊断试验的好处是显而易见的。低产井或属于较长层段（如几百英尺）低产的多薄层生产层段常常以较低费用的方式完井。在大多数情况下，必须要进行水力压裂的地层普遍具有经济开采价值。以较高泵速持续采取限流技术对这些连通差的层段进行压裂强化处理。通过对层段强化提供较高的产量在井数稀少地区很有效，但这也会遗留下某些未被强化和不能生产层段的风险。在得克萨斯Upton县的Wilshire泥盆纪油田就见到了这类情况。采取压裂增产措施时，产量较高的层段比相邻层段保持了更高的储层压力。Wilshire油田上泥盆纪生产层实际上几年来一直未能生产，直到2002年该油田二次完井被重新发现时为止。后来认定为保证产层生产的最可靠方式就是封隔每一个生产层段并分别进行分级强化处理。最初，该项目采用的是钢丝绳传送桥塞分级射孔方式。对较下部层段射孔和强化处理，将钢丝绳桥塞（WLBP）坐放在射孔孔眼之上，然后再对另一稍高的层段进行射孔。一旦该层段被强化处理之后，接着重复对下一层段进行强化，直至处理完所有的层段。这一步骤在每级处理之间一般需要四个多小时的时间，但是在十二个小时以内很难完成三级以上的射孔与强化处理。一旦处理完成后，油井便可投产，这可能需要几天乃至数周时间。必须要压井并且钻开桥塞。这种延误的过程不仅花费多而且耗费时间，此外延误期间关井可能还会造成地层损害并在地层里留下液体。完井的过程生产上也会受到损失。在Wilshire油田从开始强化处理到进入销售管线的平均完成时间为18.5天。套管外射孔法套管外射孔法采用了外部射孔模块、液压控制管线和在初次注水泥之前用套管下到裸眼井内的隔离阀。根据裸眼伽马射线测井和与之同步的位于各射孔模块上的放射性指示层将射孔模块坐放到其应有位置。注水泥前可以准确地把每一射孔模块置放在生产层段附近。仔细注意套管数量，确保每一模块就位有效。在将仪器下入井内之前常用短组件调整每一模块的最后间距。一旦注入水泥以后，延伸到地面的1/4英寸控制管线既可以对射孔模块起到控制机理的作用，又可以作为井下压力监测装置。在地面通过一台小型泵在预定压力下将每一射孔模块坐放在射孔位置。较低的模块（较低层）以较低压力射孔，而通过有效增大压力有选择地射开较上部的模块。监测控制线和井口压力确保射孔枪正常射孔。射孔监测也采用其它的方法，包括声波与过载传感装置。一旦模块射孔，模块几英尺下的一个隔离阀便受到驱动，从而将以前的区域隔离开。压力进入到隔离阀的液压腔内，使内置的一个单向止回阀滑套总成关闭。每次射孔爆炸都会形成一排新的射孔孔眼并会隔离强化处理的区域。虽然闭锁或无逆流隔离阀都可以安装在系统内，不过无逆流隔离阀还是更受欢迎，因为一旦完井工作完成后油井不用修井作业便可迅速投入生产。套管外射孔和隔离处理30分钟内便可完成。利用这种装置在不到16小时就完成了多达17个层段的处理。增产处理期间，可结合二次控制线实时地进行井底压力测试。为了更加精确地评价净压曲线和优化裂缝设计，控制线可以提供实时准确的裂缝诊断。Wilshire油田实例研究模拟以前的强化处理技术表明辅助产层通过最佳裂缝更容易接近。在五十年代和六十年代末，运用限流技术，包括采用分散剂的单一处理强化了大量地层。因为地层的特性不同，整个裂缝段很难通过单级的方式进行强化处理。渗透率范围0.01-0.1毫达西，孔隙度3-6%，裂缝梯度范围在0.6-0.8磅/平方英寸/英尺。生产测井和压力恢复分析显示这些层段有些并不像想象的那样能够进行生产。油田内部启动了一项二次完井的计划，二次完井候选目标选择在生产层和井眼可利用性上。为了强化更多井段，有潜力的井分三级二次完井，结果从以前遗留的产层上获得了净产量。这一优化完井方式推动了2002年一项新的开发探测钻井计划。在这一方法的全过程中，采用生产测井和放射性示踪剂以确定全部强化的效率并检验三维强化模式。从偏移剪切数据和压缩数据推导出一个设想的应力模式。该模型进行了校准以反映该区域注入试验数据和有限量岩心数据。最初，虽然该模型是预测无限制生长高度的，但仍维持在有助于较好裂缝覆盖范围的多级理论上。这个模式推动了该地区实施多级处理的一项计划。进行了从三级降到二级处理的试验，但是后续的示踪剂调查显示出了未强化层段。根据作业后示踪剂和生产曲线调查观察到的裂缝高度生长不足，对模式进行了附加校正。进一步调查表明强化期间高度生长比以前预测的更为有限。为了达到较大的覆盖范围，至少要进行三级和多达七级的处理。套管外射孔节省时间和费用2003年在Wilshire油田完井七口。每口井强化处理6到7次，总共分级处理了44层。大部分情况下，这些处理在不到24小时内便可以完成并使经营者能够在下一个24小时内开始售气。前几年通过钢丝绳起下的桥塞方法进行二三级处理一般平均2.8天完成。套管外射孔法的一个主要好处是明显缩短了每级处理的时间，节省了延误工作的费用并提高了产液量。Wilshire项目作业后的清洗和生产过程中也使用了一根充做速度钻柱的 “不连通管柱”的油管。泵送处理是在5 1/2英寸套管和2 3/8英寸油管环空内进行的。为了实时地对压力进行分析和诊断，不连通管柱可准确实时获得井底处理压力，提供了预测及充填结束时回收的能力。44次处理尝试中有7次为充填。其中6次直接反转使用不连通管柱并持续作业。1次需要延迟超过8个小时。充填结束后，用钢丝绳传送的桥塞法一般最多延迟3天。据估计，如果Wilshire项目中的44个井段靠常规钢丝绳传送桥塞方法完成处理的话，完井的费用会增加50%。上述情况表明每口井的完井至少需要5天。钢丝绳传送桥塞处理带来了更大的机械和电力失败风险。不管使用射孔枪还是桥塞都会造成费用增加。钢丝绳传送射孔枪也需要辅助安全保护措施。尽管可以安全地操纵钢丝绳传送射孔，但要比采用套管外射孔的潜在风险更大。套管外射孔法最大限度地减低了许多这类常见的风险与问题。由于模块与套管被胶结就位，因而强化期间操作人员不会暴露出爆炸用的射孔弹。套管外射孔为流体力学驱动，避免了因电子造成的故障并提高了其本身的可靠性。射孔弹爆炸成功率已经超过了95%，隔离阀的成功率达100%。各级之间的平均处理时间已经缩短到30分钟以内。特殊处理降低了费用和并减少了聚合物的损害各级处理之间时间间隔较短，处理设计可以使用前一级冲洗体积来作为下一级的前置液。冲洗应与延迟交联时间30分钟（需要射孔的时间）的交联改性剂交联。在Wilshire项目中，这使得每级的流体体积大约减少220桶，或是每口井减少58,000加仑，估计单口井节省费用25,000美元。这种方法的另一个好处是减少了总处理液体体积，从而降低了泵入地层聚合物的潜在损害。Wilshire的每口油井总处理体积平均减少1,381桶，相当于30磅/1,000加仑的瓜尔胶聚合物。通过减低地层内配置的聚合物，与聚合物泥饼沉积和支撑剂充填沉淀物有关的潜在地层伤害得以减少。缩短了首次售气的时间套管外射孔缩短了一口井在处理后投产所需的时间。在介绍过的井中，经营者已经将一口井用常规钢丝绳传送桥塞法需18.4天完井的时间平均减少到了21.6个小时。提前17.5天生产意味着每口井平均节省了70,000美元。此外，较早并维持返排被看作是最有利于储量的开发，而且这也是套管外射孔方法的优点之一。若干要素都有利于缩短完井的时间，这些要素包括井在处理后迅速排液、流过套管外射孔隔离止回阀，以及减少采出流体的体积。套管外射孔法利用了早期返排期间强化处理的残