大斜度井精细分段压裂技术研究及应用.pdf
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1、第3 2 卷增刊12023年6 月文章编号:10 0 4-40 51(2 0 2 3)S1-0470-05中国矿业CHINA MINING MAGAZINED0l:10.12075/j.issn.1004-4051.20230276Vol.32,Suppl 1June2023大斜度井精细分段压裂技术研究及应用刘彝1,刘玲,姜喜梅,于洋洋1,吴均1(1中国石油冀东油田公司钻采工艺研究院,河北唐山0 6 3 0 0 2;2.中国石油天然气集团公司油田化学重点实验室,北京10 0 0 8 3;3攀枝花市第七中学,四川攀枝花6 17 0 0 0摘要:冀东油田属于典型的复杂断块油藏,储层埋藏3 3 0
2、0 440 0 m、温度12 0 150、敏感性强、油层厚度为1.2 4.0 m、纵向跨度2 0 0 3 0 0 m。主要采用人工岛、陆岸平台开发,井斜平均3 5以上,单井自然产能低,须压裂改造后才能获得产能。针对隔层薄、跨度大、井斜大、套变井等难题,研制了一种缝口暂堵转向体系,暂堵体系配方为变形粒子(56 mm):纤维:粉末(0.10 6 0.2 12 mm)=5:1:1,最高突破压力56.3MPa,变形粒子遇水膨胀,膨胀速度0.150.3 0 倍/min,具有强变形性,杨氏模量8 0 MPa,泊松比达0.48。在水力压裂过程中,大斜度井易产生多裂缝、裂缝扭曲、施工压力异常、易砂堵等问题,配
3、套了大斜度井K344可控封隔器,具有逐级坐封、逐级压裂、逐级解封的功能,优化了一种超低浓度瓜胶压裂液体系、可降低稠化剂用量在3 0%以上,并通过支撑剂段塞打磨等措施,形成了高温大斜度井精细分段压裂技术。关键词:大斜度井;薄互层;多级暂堵转向;精细分段中图分类号:TE357.1Research and application of fine staged fracturing technology inLIU Yil.?,LIU Ling,JIANG Ximei,YU Yangyang,WU Jun!(1.Drlling and Production Techology Research Ins
4、titute of Jidong Oilfield Company,2.Oilfield Chemistry Key Laboratory,China National Petroleum Corporation,Beijing 10o083,China;3.No.7 Senior High School in Panzhihua City,Panzhih 617000,China)Abstract:Jidong Oilfield belongs to a typical complex fault block oil reservoir,with reservoir burial depth
5、 of3 300-4 400 m,temperature of 120-150,s t r o n g s e n s i t i v i t y,r e s e r v o i r t h i c k n e s s o f 1.2-4.0 m,a n dlongitudinal span of 200-300 m.It is mainly used artificial island and onshore platform development.Theaverage deviation of well is above 35,and the natural productivity o
6、f a single well is low,which can only beachieved after fracturing.A kind of temporary plugging diversion agent is developed due to thin interlayer,casing damage well and the well with special completion methods.Organic silicon monomer is introduced tomicelle polymerize strong deformation gels.The st
7、rongly transformable and expandable temporary pluggingagents with different sizes used in the mouth and inside of cracks were obtained by shearing,granulating,drying and crushing.The proportion of particle(5-6 mm),fiber and powder(0.106-0.212 mm)is 5:1:1.The maximum breakthrough pressure of temporar
8、y plugging agent between clusters researched 56.3 MPa.文献标识码:Ahigh angle deviated wellTangshan 063002,China;收稿日期:2 0 2 3-0 4-2 7基金项目:中国石油冀东油田普通专项“中低、低渗透油藏压裂驱油技术研究”资助(编号:CY2023C01)第一作者简介:刘彝(19 8 2 一),硕士,高级工程师,主要从事储层改造技术研究工作,E-mail:3 8 0 7 6 6 7 1 q q.c o m。通讯作者简介:姜喜梅(19 8 2 一),女,中级工程师,主要从事压裂改造技术研究工作,E
9、-mail:jd_。引用格式:刘彝,刘玲,姜喜梅,等.大斜度井精细分段压裂技术研究及应用 J.中国矿业,2 0 2 3,3 2(S1):47 0-47 4.LIU Yi,LIU Ling,JIANG Ximei,et al.Research and application of fine staged fracturing technology in high angle deviated wellLJJ.ChinaMining Magazine,2023,32(S1):470-474.责任编辑:边晶莹增刊1In the process of hydraulic fracturing,high
10、-inclination wells are prone to multiple fractures,fracturedistortion,abnormal construction pressure,sand plugging and other problems.Equipped with the controllableK344 packer in high-inclination wells,it has the functions of step by step setting,step by step fracturing andstep by step release.An ul
11、tra-low concentration of watermelon gum fracturing liquid system is optimized,which can reduce the amount of thickening agent by more than 30%.And through the proppant sluggrinding and other measures,the formation of high temperature highly deviated well fine stage fracturingtechnology.Keywords:high
12、 angle well;thin interbeds;multistage temporary blocking steering;fine segmentation0 引 言冀东滩海深层油藏地处渤海附近的滩涂和浅海,采用丛式平台、人工岛、陆岸平台的大斜度井开发,油藏埋藏深、温度高、井斜大,敏感性强、油层厚度薄、纵向跨度大,纵向、平面非均质性强。针对隔层薄、套损井、特殊完井方式等,为提高纵向小层动用程度和裂缝的开启效率,采用一次或多次向井段内投送高强度水溶性暂堵剂,遵循流体向阻力最小方向流动的原则,暂堵剂颗粒随压裂液进人已开启裂缝或高渗透层,从而在高渗透带形成桥堵。当井筒压力高于裂缝破裂压力差
13、值时,后续压裂液无法进人老裂缝和高渗透带,被迫转向高应力区或新裂缝层,促使新缝的产生和支撑剂铺置方式发生变化,最终均匀开启纵向各小层 1。并且,水力压裂形成的人工裂缝垂直于地层的最小主应力方向,但对于斜井,井筒通常与地层最大主应力方向不一致,则裂缝从井筒起裂处的情况变得较为复杂,在这种情况下,裂缝不可能是一个简单的单一平面裂缝,而是多裂缝,这就使得每条裂缝缝宽都非常窄,裂缝变短,缝内净压力上升,提高了压裂施工压力,且裂缝宽度较窄,影响高浓度支撑剂的进入,造成压裂施工难度大 2-4。1压裂用暂堵剂的研制及评价油田压裂用暂堵剂主要有油溶性树脂暂堵剂、纤维类暂堵剂、水溶性颗粒暂堵剂。油溶性树脂材料由
14、于受溶解性上的特殊要求在现场实际使用上也受到一定限制,适用于低含水油井;纤维类暂堵材料可随地层温度升高逐渐降解返排,不会污染储层和地下流体,但其封堵能力有限,力学性能较差,不适用于封堵大开度的裂缝,并且对于较宽的裂缝,单一使用纤维类暂堵剂往往效果不佳;颗粒型交联暂堵材料是在地面交联不同材料得到高黏的交联液体后再经过烘干、剪切、造粒等一系列工艺后制得的颗粒状暂堵剂,现多为具有刚性的聚合物颗粒,刚性颗粒具有黏度大、自身强度高、承压能力强(抗压40 MPa以上)、几乎无变形、无弹性、无黏附性的特点 5-6 1。引入有机硅单体,聚合了一种强变形凝胶,通过刘彝,等:大斜度井精细分段压裂技术研究及应用暂堵
15、剂的配比刚性颗粒刚性颗粒/纤维=2:2刚性颗粒/纤维=3:1变形粒子(QBZU)变形粒子/纤维/粉末=2:2:1变形粒子/纤维/粉末=5:1:1这种实验现象的产生主要解释为:由于刚性颗粒不具有吸水膨胀性能,颗粒与颗粒之间会有缝隙,虽然可以利用纤维的缠绕弥补一部分空间,但始终无法充满整个空间,有间隙就会有压力传递,导致驱替压力降落;刚性颗粒虽然硬度非常大,但是由于不具有弹性,因此,不会产生反作用力,不能有效转移应力;QBZU具有吸水膨胀性能,通过吸水膨胀,可以将一个有限的空间完全充填满至没有一点缝隙,以一个整体抵抗驱替压力,从而该暂堵剂可471剪切、造粒、烘干后得到不同粒径强变形可膨胀缝口暂堵剂
16、。硅单体会自聚形成纳米级微粒分散到有机聚合物水凝胶中,将纳米材料的刚性、尺寸稳定性与水凝胶的保湿性能相结合,从而让水凝胶具有很强的弹性、变形性,即使在受到高压的作用下,也不易失水而受到结构破坏,通过抗压能力实验优化得到最佳缝口暂堵体系为:变形粒子(56 mm)/纤维/粉末(0.10 6 0.2 12 mm)=5:1:1,最高突破压力为56.3MPa,见表1。该变形粒子可吸水膨胀,凝胶的弹性模量仅8 0 MPa,材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小;相反,弹性模量越小,说明在一定应力作用下,发生弹性变形越大。变形水凝胶的泊松比为0.48,所有材料泊松比最大值为0.50,在一定程度
17、上也可反映该凝胶的可压缩能力强和弹性好。当应力解除后,水凝胶可完全恢复至初始状态,无任何痕迹,其性能评价结果见表2。因此,该暂堵剂具有高强度、强变形、可吸水膨胀和易返排的特点。表1不同暂堵剂组合下的突破压力Table 1IBreakthrough pressure under differenttemporary plugging agents突破压力/MPa无明显起压8.620.335.621.056.3472以适应不同形状的裂缝和孔眼;QBZU颗粒吸水膨胀后,具有很强的变形性和弹性,当应力作用于它时,会产生一个反作用力,以抵抗机械应力和将作用力转移至应力相对更小的方向。QBZU系列强变形水
18、溶性暂堵剂分为颗粒和粉末型:颗粒暂堵剂粒径为5 6 mm,用于封堵裂缝缝口;粉末暂堵剂粒径为0.1 0 6 0.2 1 2 mm,通过吸水膨胀可弥补大颗粒堆积时的空隙,并通过表面的黏附性将大颗粒、小颗粒和粉末堵剂黏接在一起至一个整体,不同粒径的暂堵剂性能参数相近,见表2。表2 强变形缝口暂堵转向剂的性能评价Table 2Performance evaluation of strong deformationtemporary blocking diversion agent forstrong deformation joints项目结果外观白色颗粒密度/(g/cm3)1.18粒径/mm56(
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