油气藏评价与开发 第8卷第1期 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 2018年2月 隆页1 HF井桥塞分段大型压裂技术 张建,熊炜,赵宇新 (中国石化华东油气分公司石油工程技术研究院,江苏南京21003 1) 摘要:隆页1HF井是位于川东南武隆向斜构造的重点探井,目的层是下志留统龙马溪组,与涪陵焦石坝地区背斜构造页岩 井压裂施工相比较,具有破裂压力高、延伸压力高、加砂困难等特点。依据武隆区块地质条件,龙马溪组页理发育,石英含 量较高,但地应力差异系数中等偏小,以提高储层的改造体积为目标,开展了武隆常压页岩水平井压裂技术研究。采用泵 送桥塞与射孔联作技术,优选低伤害减阻水和活性胶液混合压裂工艺,优化了施工排量和压裂参数,压裂施工共分17段, 压后测试取得6.2xlO m。/d的工业气流,证实了武隆区块中浅层页岩储层的含气性能,压后产能取得突破。 关键词:分段压裂;压裂液;支撑剂;隆页1HF 中图分类号:TE371文献标识码:A Large segment fracturing technology of pumping bridge plug in well Longye-lHF Zhang Jian,Xiong Wei and Zhao Yuxin (Petroleum Engineeringand TechnologyResearchInstitute,East China Oiland Gas Company,SINOPEC, Nanjing,Jiangsu 210031,China) Abstract:The well Longye一1 HF is one of the key exploration wells locating in Wulong syncline structure of southeast Sichuan.Its target stratum is Longmaxi formation of lower silurian.Compared with the fracturing of he shaltl wells in anticline of Jiaoshiba area in the city called Fuling,the well Longye一1HF have the characteristics of high fracture pressure,high extension pressure and diffi— cult sand adding.According to the geologic condition of Wulong area,Longmaxi formation has good lamellation development and high qua ̄z content.However,the ground stress difference coeficifents are smal1.In order to stimulate the transform volume of the reservoir,the research were conducted on the fracturing technology of the atmospheric shale horizontal wells in Wulong.Through the pumping bridge plug and perforating technology.we selects a mixed fracturing fluid of low damage slick—water and activity glue,and optimizes the construction displacement and fracture parameters.The fracturing constuctrion is divided into 17 segments, and after fracturing it achieves 6.2 x 10 m /d industrial gas.The resuhs verify the gas bearing properties of the middle-shallow shale reservoir in Wulong block,and the production capacity achieves the breakthrough. Key words:staged fracturing,fracturing lfuid,propping agent,well Longye-1 HF 隆页1HF井是中国石化华东油气分公司在重庆 武隆区块的第一口页岩气重点预探井。该井于2015年 10月7日』顷利完钻,完钻井深4 378 m,垂深3 498.98 m, 水平井段长1 3 17 m,钻遇龙马溪组下部及五峰组地 认真分析武隆区块向斜构造及地质特征,借鉴江 汉涪陵产建区成功经验,结合国内外相关研究成果, 优化适合的压裂工艺参数。在分析页岩压裂改造技 术难点的基础上 ~1,评价隆页1HF井页岩储层可压 层优质页岩37 m,钻探目的是落实武隆向斜常压页 岩气产能,评价五峰一龙马溪组优质页岩段页岩产 能,实现盆外页岩气勘探突破。 性,筛选、评价适用的压裂液体系和支撑剂,改进施工 工艺,以形成缝网、扩大泄气面积为目标,确定压裂工 艺。实现有效控制成本、增加产量的目的。 收稿日期:2016—10—08。 第一作者简介:张建(1987一),男,工程师,油气藏增产研究。 第1期 张建,等.隆页1HF井桥塞分段大型压裂技术 参数见表1。 77 1 储层特征及可压性评价 对隆页1HF井优质页岩样品组分分析,有机碳 含量(TOC)为4.3%~6.0%,孑L隙度3.5% 7.9%, 2-1.1技术特点 簇式射孔能实现定点、多点起裂,裂缝布放位置 精准,易形成更多的缝网改造体积。可带压作业,施 工快捷,井筒封隔可靠性高。 2.1.2工艺过程 龙马溪组含气显示良好,测井解释总气丰度6.20 m /t。 岩矿组分以石英为主,自上而下石英含量逐渐增大, 石英含量4O.5%~68.9%,黏土含量124%一 51.4%,局部硅质含量68.55%高于焦石坝地区,脆性 指数平均脆性指数达到52%。通过三轴岩石力学试 验和地应力参数测试,平均泊松比0.22,平均杨氏模 量26.92 GPa,最小水平主应力55.9—57.1 MPa,水平 应力差5.67—6.08 MPa,应力差异系数5%~11%。 泵送电缆桥塞工具和射孔枪至预定深度,点火 坐封桥塞,上提管串分别射开各射孑L段,起出射孔枪 和桥塞坐封工具。完成压裂后,采用连续油管钻除 桥塞,桥塞碎屑可随气液流排出井外,全通径井筒进 行排液、生产。 据岩心观察和FMI成像测井资料表明,储层底 部水平缝、页理较发育,五峰组高角度缝较发育,以 高阻缝为主,成像显示裂缝较焦石坝主体构造区明 显发育。综合评价,隆页1HF井储层脆性矿物含量 高,可压性好,裂缝易转向有利于形成复杂缝网,且 固井质量优一中等,能够满足压裂施工要求。 2.2 压裂液优选 分析龙马溪组岩石矿物组分、地层温度,考虑降 阻、携砂和造缝等因素,采用前置酸液+滑溜水+胶液 的混合压裂工艺,优选了压裂液体系。 2.2.1减阻水体系 2压裂工艺及材料优选 2.1分段压裂工艺选择 降阻性能好,同时具有较好的防膨效果,完全能 够满足页岩气藏大型压裂连续混配施工的需要。由 0.10%减阻剂+0.20%防膨剂+0.10%增效剂+0.02% 消泡剂组成,性能见表2。减阻剂为固体粉末,溶解 速度快,施工连续混配,表观黏度为8—12 mPa·s。 2.2.2胶液体系 近年来在国内外页岩气藏及致密气藏开发中, 快钻桥塞与簇式射孑L联作分段压裂工艺得到广泛 应用,与多级滑套投球工艺相比,分层压裂段数不 受限制,特别适合大排量、大液量特点的页岩气压 裂。隆页IHF井为套管完井,采用电缆泵送桥塞射 孑L联作方式进行分段射孔压裂,易钻复合桥塞性能 胶液降阻率在60%以上,搅拌悬砂性好,有效支 撑裂缝,满足施工要求。由0.25%低分子稠化剂+O.2% 流变助剂+0.15%复合增效N+o.08%黏度调节剂+ 表1隆页1HF井分段桥塞技术参数 Table 1 Technical parameters of segment bridge plug of well Longye-1 HF 名称 减阻水 pH值 表面张力/(mN·m ) 降阻率,% 防膨率,% 伤害率,% <1O 170 s。。黏度/(mPa·s) 78 油气藏评价与开发 表3胶液体系性能评价 Table 3 Performance evaluation of glue system 第8卷 0.02%消泡剂组成,性能见表3。胶液体系水化性好, 基液表观黏度l5~20 mPa·S,胶液表观黏度大于3O mPa·S。 裂缝和主缝支撑。室内试验评价,优选在储层闭合 压力条件下初期导流能力较高的低密度金刚陶粒, 性能见表4。 2.2.3预处理酸液 3施工方案设计 3.1分簇射孔优化 用于溶解碳酸盐岩,包括方解石、白云石和黏 土,降低地层的破裂压力。由15%Hcl+2.0%缓蚀 剂+1.5%助排剂+2.0%黏土稳定剂+1.5%铁离子稳 定剂组成。 2.3支撑剂优选 综合岩性特征、岩石矿物组成、油气显示等因 素,兼顾地层高角度缝发育造成的裂缝横向波及范 围小,以最小主应力相近原则进行精细分段,共分 为l7段。采用簇式射孔方式,射孔簇平均应力差在 0.5 MPa内,优化各段射孔簇位置。射孑L参数表见 表5。 结合减阻水黏度较低、携砂能力弱,页岩储层缝 宽较窄等因素,在满足强度的要求下选择低密度、高 强度、低成本支撑剂。采用组合粒径支撑剂,兼顾微 表4低密度支撑剂性能评价 Table 4 Performance evaluation of low density proppant 分段数 每段簇数 簇长/m 射孔长度/m 孑L密/(;FL·m。。) 相位角/(。) 60 枪型 89 孔径/mm 9.5 3.2施工排量优化 平应力差5.7 MPa。采用单段2~3簇射孔,当排量> 12 m /min时,净压力大于水平应力差、天然裂缝开启 压力,形成的裂缝复杂(图1)。 排量是优化射孑L参数和压裂段数的重要依据。 隆页1HF井页岩储层埋深2 837 1fl,采用TP110T套 管,壁厚12.34 film的139.70 mm套管完井,抗内压 117 MPa。 在高排量施工时,加砂较敏感,需保证在安全压 力窗口下,以降低砂堵风险。套管头额定压力105 MPa,在井口限压(95 MPa)条件下优化施工排量。图 2为在井口限压和裂缝延伸压力条件下,减阻率为 70%时不同排量下的预’坝0井口施工压力。隆页1HF 龙马溪组页岩脆性好,层理缝发育,天然裂缝张 性破坏净压力4.7 MPa,剪切破坏净压力7.9 MPa,水 第1期 l6 张建,等.隆页1HF井桥塞分段大型压裂技术 6 79 井最终优化排量15 m /min。 7 14 3图 3.l 施工规模优化 12 10 _R 墨s 6 4 2 9 10 11 12 13 l4 15 16 排量/(m ·min ) 排量与净压力关系 排量/(m ·rain ) 图2施工排量与井口压力预测曲线 Fig.2 Prediction curves of construction displacement and wellhead pressure 3l0 3O5 / 3OO 295 / 290 。. —285 ◆//_一缝高/m/ / . - 280 - / 275 - 270 265 ●_ 液量及砂量规模/m 图3不同施工规模设计裂缝几何尺寸统计 Fig.3 Geometric dimensioning statistics of design fractures in different construction SCale 优选物性、TOC、含气性好的层段,加大设计规 模,通过施工规模对裂缝几何尺寸进行优化 。为 扩大有利储层内的改造体积,进行了不同的压裂规 模、段长、段数下的探索,采用非均匀布缝模式,增大 改造体积。图3为模拟分析三簇射孔不同规模下的 裂缝几何尺寸形态。 4压裂施工及效果分析 4.1主压裂施工 隆页1HF井于2015年11月15日至26日完成了 全部17段压裂施工,最高施工压力85 MPa,最高井口 破裂压力92 MPa,最高施工排量16.0 m /arin,累计液 量为34 194.8 m ,其中酸液332.6 m ,压裂用减阻水 31 255.2 m ,线性胶2 607 m ,泵送桥塞154.3 m ,加砂 量1 192.2 m ,平均单段液量2 008.2 m ,平均单段砂量 70.1 m3最高砂比15%,施工排量13—16 m /min。 以某段施工为例(图4),预先注入15%盐酸20 m ,油压高且波动大,酸降压达34 MPa,反映近井储 层存在一定的污染;注入前置胶液210 m ,快速提排 量至12 m /min,压力升至87 MPa;粉陶阶段,按砂比 3%一5%一7%一9%段塞加砂,排量逐渐上升至14 m /min,层理剪切破坏特征明显,压力较为平稳,反映 min ). / 日 60 \ 幽 墓40 / \ 20 O 姗 20 40 6O 80 l00 120 14O 160 l80 200 220 时间/min 图4隆页1HF井某段压裂施工曲线 Fig.4 Fracturing construction curves of a segment in well Longye-lHF 如∞ 油气藏评价与开发 第8卷 粉陶具有一定打磨封堵效果,储层可压性较好;中砂 阶段,砂比9%进地层,压力微涨,反映地层动态缝宽 不足,采取主动性粉陶暂堵转向,促进主裂缝延伸; 后期加中砂和粗砂,施工压力整体平稳,压裂裂缝延 伸较好。由G函数分析,曲线逐步上升后在高位,发 生多次微小波动,并且斜率不断增大,具有复杂裂缝 特征。 4.2地震裂缝监测 分析地震解释数据,实时指导压裂施工。裂缝 监测数据显示,在井筒周围形成缝网改造形态,依据 监测裂缝几何参数计算,l7段整体改造体积7.1X 10 m 。压后拟合反演分析,平均支撑缝长265 m,平 均缝高58m。 4.3返排测试情况 截至2015年12月12日,放喷测试情况:油嘴 11.91 mm,井口压力5.5—7 MPa(平均6.7 MPa),每小 时放喷液量4.7 m ,测试产量(3.8 9.1)X10 m (平均 5.6xlO m ),累计液量3 580 m ,返排率10.4%。 5结论与建议 1)通过矿物组分裂缝发育特征、岩石力学特征 等研究,隆页1HF井目的层水平缝、页理发育,为页 岩气提供了良好的储集空间,也为压后形成复杂的 网络裂缝、增大波及体积创造了条件。 2)考虑隆页IHF井页岩气层的特点,采取前置 酸化、加大前置胶液用量、小砂比多段塞加砂等技术 对策,有效开启和延伸裂缝;同时易钻桥塞的使用实 现压后迅速排液,降低了压裂液对储层的伤害。 3)综合分析净压力、诱导应力场、C函数形态, 压后形成的缝网以复杂裂缝一网络裂缝为主,压后 裂缝监测验证了隆页1HF井页岩储层具有良好的可 压性。 4)分析压后放喷返排情况,压力与产量波动较 大,因水平段靶点高程差较大,造成井筒积液,影响 了测试产量。建议继续优化水平井的井眼轨迹,进 一步有效地开发武隆区块的页岩气储层。 参考文献 f11刘红磊,熊炜,高应运,等.方深1井页岩气藏特大型压裂技 术【J1.石油钻探技术,2011,39(3):46—52. 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