建南碳酸鹽巖儲(chǔ)層完井與酸壓工藝適應(yīng)性分析

高東偉，劉玥嵐，劉 星

（1.中國(guó)石化江漢油田分公司采油工藝研究院，湖北 武漢430035；2.中國(guó)石化江漢油田分公司涪陵工區(qū)項(xiàng)目部，重慶 萬(wàn)州404020）

建南氣田構(gòu)造上位于四川盆地東緣的石柱復(fù)向斜中心，為保存完整的膝狀背斜構(gòu)造。建南構(gòu)造上有兩個(gè)高點(diǎn)，南高點(diǎn)位于J－15井一帶，北高點(diǎn)在J－3井附近。構(gòu)造軸線為北東方向，呈緩“S”型展布。氣田內(nèi)共有5套工業(yè)產(chǎn)層、4種氣藏類(lèi)型，其中飛三和長(zhǎng)二為主力氣藏，均為海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層。

飛三、長(zhǎng)二儲(chǔ)層氣藏品質(zhì)低，物性差，具有“低壓壓力系數(shù)（0.6～0.8）MPa／100m、低孔（孔隙度1.5% ～2.8% ）、低滲（滲透率0.01×10－3μm2～2.26×10－3μm2）”的特點(diǎn)，屬Ⅲ類(lèi)裂縫－孔隙氣層。其中，飛三段以灰?guī)r為主、長(zhǎng)二段以云巖為主，儲(chǔ)層及氣體組分差異大，需采取針對(duì)性的完井工藝及措施改造工藝。

1 完井與酸壓工藝存在的問(wèn)題

建南碳酸鹽巖儲(chǔ)層自勘探開(kāi)發(fā)以來(lái)，先后經(jīng)歷了直井射孔完井、水平井裸眼完井和套管射孔完井三個(gè)階段，第一階段（2000年前 ）主要以射孔酸化獲取產(chǎn)能；第二階段（2000年－2009年），主要以裸眼完井為主，采用膠凝酸伴氮施工，取得了一定的效果（如J－P05井獲測(cè)試產(chǎn)量21×104m3／d，目前穩(wěn)定日產(chǎn)量9.0×104m3／d）；第三階段（2009年至今），向著套管射孔完井方向發(fā)展，主要是以提高酸處理能力、防止井壁失穩(wěn)為目的，根據(jù)儲(chǔ)層差異采用分層酸壓管柱來(lái)提高針對(duì)性。統(tǒng)計(jì)各階段完井工藝，對(duì)比分析不難發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題:

1.1 井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝分層困難

因多種原因，目前建南在生產(chǎn)井的井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般 分 為:Φ244.5mm、Φ244.5mm＋Φ177.8mm、Φ177.8mm＋Φ139.7mm、Φ177.8mm＋Φ139.7mm＋Φ215mm裸眼等。且部分井身結(jié)構(gòu)不合理，不利于入井工具及管串的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，無(wú)法開(kāi)展機(jī)械分段措施（見(jiàn)圖1）。

圖1 井身結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 儲(chǔ)層壓力系數(shù)低，殘酸返排困難

近年來(lái)對(duì)飛三、長(zhǎng)二生產(chǎn)井進(jìn)行壓力實(shí)測(cè)后，發(fā)現(xiàn)目前飛三段壓力系數(shù)為0.46～0.81，長(zhǎng)二段壓力系數(shù)為0.35～0.58，嚴(yán)重低壓。

隨著后續(xù)開(kāi)發(fā)的不斷深入，儲(chǔ)層壓力仍在逐年降低，雖采用泡沫氣舉、連續(xù)油管伴氮、抽汲、膜制氮?dú)馀e等多種助排工藝，但返排效果普遍欠佳，返排日趨困難（見(jiàn)表1）。

表1 部分酸壓井返排數(shù)據(jù)表

1.3 因長(zhǎng)二儲(chǔ)層巖性組分復(fù)雜，酸壓后存在井壁易坍塌風(fēng)險(xiǎn)

長(zhǎng)二儲(chǔ)層的上覆巖層壓力為97.78MPa，通過(guò)J－43井長(zhǎng)二儲(chǔ)層酸壓巖樣進(jìn)行三軸實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表2）可以看出，長(zhǎng)二儲(chǔ)層進(jìn)行酸壓施工后，部分巖心抗壓強(qiáng)度小于其上覆巖層壓力，裸眼井酸壓改造存在井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

表2 長(zhǎng)二酸壓巖樣三軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

1.4 低壓儲(chǔ)層的低返排率進(jìn)一步加劇了膠凝酸對(duì)儲(chǔ)層的二次傷害

長(zhǎng)二儲(chǔ)層巖心含有部分泥質(zhì)、瀝青質(zhì)等，巖性組分復(fù)雜，采用膠凝酸酸壓后，酸不溶物多，易與膠凝劑附著堵塞孔隙（見(jiàn)圖2），影響措施效果。

圖2 膠凝劑孔隙吸附物圖

2 完井與酸壓工藝適應(yīng)性分析

針對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層中飛三、長(zhǎng)二兩個(gè)主力氣層，開(kāi)采過(guò)程中根據(jù)不同階段、不同儲(chǔ)層物性等特點(diǎn)，針對(duì)性地開(kāi)展了以膠凝酸為基礎(chǔ)的伴氮酸壓、交替注入酸壓、閉合酸壓、前置酸壓、暫堵多級(jí)注入酸壓等全程伴氮酸壓工藝，并針對(duì)措施井的不同完井方式、井身結(jié)構(gòu)，采用相適應(yīng)的措施管柱及措施工藝。

2.1 針對(duì)巖性特點(diǎn)，選用針對(duì)性的完井方式及配套的措施工藝

2.1.1 適用于套管完井的分層酸壓技術(shù)

J－36井為套管完井（Φ177.8mm＋Φ139.7mm），在鉆進(jìn)過(guò)程中飛三段發(fā)生4次漏失，總漏失量達(dá)236.63 m3，儲(chǔ)層污染嚴(yán)重。通過(guò)分層酸壓管柱進(jìn)行分層改造，一方面針對(duì)泥漿漏失層段，解除泥漿污染、延伸儲(chǔ)層裂縫，另一方面提高對(duì)優(yōu)勢(shì)層段的酸處理強(qiáng)度；同時(shí)針對(duì)儲(chǔ)層嚴(yán)重低壓（0.6MPa／100m）實(shí)際情況，選用全程伴氮酸壓工藝，以提高排液效果；選擇Φ88.9mm＋Φ73mm油管組合，降低施工摩阻。酸壓后截至目前，該井日產(chǎn)氣量為2.81×104m3／d，累計(jì)產(chǎn)氣量1 029.65×104m3／d，累計(jì)產(chǎn)水529.97m3，酸壓施工曲線（見(jiàn)圖3）。

2.1.2 適用于裸眼完井的暫堵多級(jí)交替注入轉(zhuǎn)向酸壓技術(shù)

J－35井因3 765.59m～3 814.29m（飛三段 ）共漏失鉆井液1 152.32m3，被迫采用裸眼完井；同時(shí)裸眼段層間差異大、儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重。在無(wú)法進(jìn)行機(jī)械分段的前提下，采用暫堵多級(jí)注入轉(zhuǎn)向酸壓工藝:

1）降低酸液大量進(jìn)入漏失層，以提高酸液對(duì)裸眼段（481.23m）的整體改造效果；

2）通過(guò)前置液氮＋全程伴氮的工藝，提高伴氮比，增加地層能量，促進(jìn)返排，并降低殘液對(duì)儲(chǔ)層的二次傷害。

酸壓生產(chǎn)截至目前，J－35井日產(chǎn)氣量為7.0×104m3／d，累計(jì)產(chǎn)氣量 4 144.55×104m3，累計(jì)產(chǎn)水153.503 m3，施工曲線（見(jiàn)圖4）。

2.2 前置液氮＋混酸伴氮技術(shù)有效提高低壓氣井的殘液反排

針對(duì)低壓氣井的伴氮施工技術(shù)，對(duì)液氮用量展開(kāi)室內(nèi)研究，以確定合理的伴氮量。室內(nèi)模擬顯示，井深跟液氮伴注比、氮?dú)獍樽⑴帕康年P(guān)系成正比（見(jiàn)圖5）；壓力梯度跟液氮伴注比成正比，與氮?dú)獍樽⑴帕砍煞幢龋ㄒ?jiàn)圖6）。

圖5 井深對(duì)伴注比、伴注排量的影響

圖6 壓力梯度對(duì)伴注比，伴注排量的影響

通過(guò)室內(nèi)計(jì)算，JP－7井的伴氮比為12.8%；考慮現(xiàn)場(chǎng)不能通過(guò)增加液氮車(chē)組來(lái)提高伴氮比，可通過(guò)前置液氮技術(shù)達(dá)到提高伴氮比的目的。酸壓結(jié)束后，放噴排液自噴階段返排率為34%，點(diǎn)火10天內(nèi)返排率達(dá)80%，與第一次施工相比（見(jiàn)表1），其返排率明顯提高、措施效果顯著。

2.3 針對(duì)長(zhǎng)二易塌儲(chǔ)層，采用套管完井

長(zhǎng)二儲(chǔ)層本身物性較差，然而地層酸壓后巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，在上覆巖層壓力和儲(chǔ)層圍壓下極易垮塌，埋藏水平段；考慮到裸眼完井方式不利于井身穩(wěn)定，只能采取套管完井以解決井壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 清潔轉(zhuǎn)向酸成為長(zhǎng)二段有效開(kāi)發(fā)的趨勢(shì)

室內(nèi)采用激光粒度儀對(duì)長(zhǎng)二巖心與鹽酸、膠凝酸及清潔酸反應(yīng)后的酸不溶物粒徑進(jìn)行分析，計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并繪圖（見(jiàn)圖7，8，9）。

圖7 鹽酸溶蝕后的不溶物粒徑分布圖

圖8 膠凝酸溶蝕后不溶物粒徑分析圖

圖9 清潔酸溶蝕后不溶物粒徑分析圖

從圖7～9看出，鹽酸溶蝕后的殘?jiān)w粒的粒徑分布約為0.2μm～100μm；膠凝酸溶蝕巖石后的殘?jiān)椒植驾^為不均勻，粒徑分布范圍為0.5μm～3 000μm，其中，約有40%的殘?jiān)椒植即笥?00μm，約10% 的殘?jiān)椒植汲^(guò)1mm，最大顆粒的粒徑約為3mm，這是可能由于膠凝酸中的聚合物導(dǎo)致粘土礦物顆粒纏繞聚并；清潔酸溶蝕巖石后的殘?jiān)椒植荚?μm～100μm之間的比例約為90%，僅有10%的殘?jiān)酱笥?00μm。

試驗(yàn)表明，清潔酸溶蝕后與鹽酸溶蝕后酸不溶殘?jiān)叽缁疽恢?，清潔酸?duì)酸不溶液聚集不會(huì)造成直接影響；膠凝酸對(duì)酸不溶物具有聚集作用，酸壓后殘?jiān)尤菀讉?chǔ)層。

3 結(jié)論與建議

1）建南飛三、長(zhǎng)二儲(chǔ)層具有低孔、低滲，低自然產(chǎn)能的特點(diǎn)，針對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層不同巖性、不同完井方式等特點(diǎn)，應(yīng)選用針對(duì)性的酸壓工藝及配套工具，以實(shí)現(xiàn)建南氣田高效開(kāi)發(fā)。

2）針對(duì)飛三儲(chǔ)層，應(yīng)以套管完井為主，如被迫采用裸眼完井，可以通過(guò)暫堵多級(jí)酸壓工藝以提高裸眼井段的整體改造效果。

3）酸壓過(guò)程中“前置注入＋混注”液氮技術(shù)是提高低壓、低滲氣藏措施液返排率的有效手段。

4）建議進(jìn)一步研究?jī)?yōu)化酸液性能，開(kāi)展膠凝酸、清潔酸體系復(fù)配和交替注入試驗(yàn)。

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