CobraMax压裂工艺在低渗气藏的应用

赖海涛，梁凌云，朱李安，黄建宁，郭清华

(中油长庆油田公司，陕西 西安 710018)

CobraMax压裂工艺在低渗气藏的应用

赖海涛，梁凌云，朱李安，黄建宁，郭清华

(中油长庆油田公司，陕西 西安 710018)

针对苏里格气田现有的分层压裂工艺在薄而多气层段井有效开发方面存在的局限性，长庆油田通过与哈里伯顿公司合作在苏东X井开展了国内第1口CobraMax压裂试验。该技术打破了常规套管射孔，油管连入分层工具，完成3～4层的多层压裂工艺思路，提出了通过连续油管水力喷砂射孔，从环空进行主压裂施工，通过砂塞分隔各压裂层的一种分层改造工艺理念，其最大优势在于改造层数多，可最大限度提高储层纵向动用程度，同时可减少多层射孔费用，有效降低整井费用。2010年该技术在长庆油田成功实施，取得了很好的效果，为国内低压、低产、多层系气田开采提供了借鉴。

苏里格气田;水力喷射;环空压裂;分层压裂;连续油管

引 言

苏里格气田发育着多套含气层，各含气层系储层地质情况复杂，层间物性差异大，非均质性强，具有低渗、低压、低产、低丰度等特点［1－2］，针对多套储层分层改造，经过几十年的研究与发展，已经形成了一系列分层改造工艺［3］。随着开发的不断深入，主力气层物性越来越差，低产井比例逐年升高，平均试气产量逐年降低，现有的分层压裂工艺最多只能实现4层压裂，薄而多气层段井有效开发存在一定的局限性［4－5］。为进一步探索高效分层改造的新途径，提高气井单井产量，2010年开展了国内第1口CobraMax压裂试验。笔者从工艺技术特点、适用范围、施工工序、压裂思路、液体性能等方面对该工艺进行了研究。

1 压裂技术

1.1 工艺特点

哈里伯顿CobraMax分层压裂试验是集射孔、压裂、隔离一体化的增产改造技术［6］。该工艺具有以下特点:可以实现一趟管柱精细、多层射孔及压裂;排量变化范围较大(受套管及井口承压限制);砂比不受限;可以进行较大压裂改造施工规模;连续油管磨损较小［7］，可以保证一盘连续油管完成多口井的施工;井下工具简单，施工风险小。其最大优势在于:对改造层数没有限制，可最大限度地提高储层纵向动用程度;可减少多层射孔和分隔工具费用，有效降低整井费用;实践证实该工艺可实现每层单独施工、单井多级措施，施工快速，不受压裂级数限制，层数越多优势越明显，能达到快速改造储层提高产量的目的。

1.2 适用井层

适用井层包括:①适用于直井、斜井;②单层厚度不小于3 m;③各层间距不小于13 m;④套管串中必须有短套管，便于准确确定深度;⑤多个目的层，目的层附近不存在明显水层;⑥存在良好隔层，有利于限制裂缝高度延伸，避免压裂进入底水层;⑦固井质量好。

1.3 工艺流程

环空压裂施工工序:①置放喷射工具在地层应力比较薄弱地段喷砂射孔;②压裂(环空注携砂液+连续油管内小排量供液);③填砂(在施工末段留砂塞封隔下层);④上提管柱到第二射孔层，并冲洗管柱，清理管内残余支撑剂，准备进行第二次射孔;⑤重复上述工序，实现多层分压;⑥冲砂清理井筒，准备投产。

1.4 主要技术思路

(1)采用70MPa/180mm井口，使用 ø44.45 mm×3.40 mm连续油管，2000HHP压裂设备。

(2)根据测试压裂分析的施工压力、排量、液体效率等结果，综合考虑本次压裂设计的适当规模、砂比方案等，确定前置液量及前置液百分比。

(3)选择HALLIBURTON PurGel III HT 40号压裂液。根据苏里格地区停泵压力分析结果，结合邻井压裂资料，选择20/40目中密度、中强度陶粒支撑剂。

(4)考虑到孔眼及弯曲摩阻，采用段塞打磨。

(5)加砂压裂设计及施工中考虑降低施工压力的技术措施(盐酸)。

(6)水力喷砂射孔时环空打开，通过节流阀控制环空压力(超过前一阶段压裂停泵压力3.5～5.2 MPa)，该环空压力可保持地层液体不通过砂塞流动。破裂试验时关闭环空。

(7)主压裂、破裂试验及顶替时，连续油管泵速保持为0.08～0.13 m3/min。

1.5 液体与管柱评价

(1)主压裂液。哈里伯顿PurGel III HT 40号压裂液体系成分、作用及浓度见表1。

表1 40号压裂液体系成分

(2)支撑剂选择。为降低支撑剂嵌入影响，提高压裂成功率及压裂效果，并综合考虑井眼、套管所采用的压裂管柱及工具的实际情况［8］，研究采用40～60目石英砂射孔，20～40目陶粒加砂，支撑剂性能参数见表2。

(3)管柱评价。采用ø44.45 mm连续油管，抗内压强度为81.29 MPa，连续油管在井口施工限压为 55 MPa，安全系数为 1.48［9－10］。连续油管性能参数见表3。

表2 支撑剂性能参数

表3 连续油管性能参数

在满足井身工程条件、地面设备条件下采用较大排量，主压裂施工设计排量为3.0～3.5 m3/min。

2 现场应用情况

苏里格气田东区苏东×井2009年开发。该井2009年9月8日开钻，2009年9月24日完钻，井深为3 280.0 m，完钻层为山西组。该井钻遇二叠系石盒子组盒7砂层，厚度为6.0 m，测井解释含气层为1.4 m，盒8砂层厚度为12.2 m，测井解释气层为10.1 m;钻遇山1砂层，厚度为5.8 m，测井解释气层厚度为4.3 m，基本参数满足施工工艺要求。

综合考虑苏东X井解释结果、单层描述结果以及工艺要求，完成施工层段以及改造层段位置优选(表4)。

表4 层段以及改造位置优选

采用连续油管对该井3段进行了水力喷砂射孔、环空压裂改造施工，最大喷射压力为56.8 MPa，加砂最大施工压力为30.9 MPa，最大砂浓度为392.2 kg/m3，共有76.7 m3砂和729.3 m3液体被压入地层。后采用“一点法”测试求产，获无阻流量6.98×104m3/d。

3 结论与建议

(1)CobraMax压裂工艺通过连续油管水力喷砂射孔，从环空进行主压裂施工，并通过砂塞分隔各压裂层，所有层位施工结束后采用连续油管液氮冲砂。该工艺可提高压裂的针对性，不采用机械封隔器分层，在理论上不受分层级数的限制。

(2)CobraMax压裂工艺的成功实施满足了苏里格地区多薄层系分段压裂改造的需要。

［1］姜瑞忠，蒋廷学，汪永利.水力压裂技术的近期发展及展望［J］.石油钻采工艺，2004，26(4):52－56.

［2］韩东，陈德见，樊莲莲，等.苏里格气田钻采开发配套技术［J］.石油化工应用，2009，28(8):33－34.

［3］郑云川，陶建林.苏里格气田储层改造的“三封四压”配套技术［J］.天然气工业，2007，27(12):102－104.

［4］王京舰，胥元刚，李建奇.苏里格气田压裂效果评价方法［J］.油气井测试，2008，17(5):39－40.

［5］白建文，胡子见，侯东红，等.新型TAP完井多级分层压裂工艺在低渗气藏的应用［J］.石油钻采工艺，2010，32(4):51 －53.

［6］于永，杨彪，等.水力喷砂射孔在油气田开发中的应用［J］.特种油气藏，2002，9(4):56－58.

［7］王优强，黄丙习，等.连续油管腐蚀可靠性研究初探［J］.石油矿场机械，2002，31(6):8 －10.

［8］蒋廷学，胥云.低渗透油藏基于支撑剂指数的压裂优化设计方法研究［J］.石油钻采工艺，2008，30(3):87－89.

［9］马发明，桑宇.连续油管水力喷射压裂关键参数优化研究［J］.天然气工业，2007，28(1):76－78.

［10］尹丛彬，叶登胜，等.直井多层段连续油管逐层填砂压裂工艺探索［J］.天然气技术，2008，2(6):35－36.

Application of CobraMax fracturing technology in low permeability gas reservoirs

LAI Hai－tao，LIANG Ling－yun，ZHU Li－an，HUANG Jian－ning，GUO Qing－hua
(Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi'an，Shaanxi710018，China)

The technology of separate zone fracturing has some limitations for effective development of the thin multilayer gas reservoirs in the Sulige gas field．The first CobraMax fracturing test has been carried out in Sudong X well by Changqing Oilfield Company through cooperation with Halliburton．Different from conventional multilayer fracturing technology which performs casing perforating through running in layer isolation tool conveyed by tubing to finish 3～4 layers，the CobraMax technology uses coiled tubing for hydraulic sand jet perforating，major fracturing operation is carried out in annulus，and fracturing layers are isolated by sand compartments．The biggest advantage of CobraMax is that it can stimulate more layers and improve vertical reservoir producing degree to the maximum extent，meanwhile reduce the cost of multilayer perforating，thereby effectively reducing the overall cost of oil well．This technology was successfully applied in Changqing Oilfield in 2010，achieved very good result，and provided reference for producing gas fields of low pressure，low production and multilayer in China．

Sulige gas field;hydraulic jetting;annulus fracturing;separate layer fracturing;coiled tubing

TE357.1

A

1006－6535(2011)04－0129－03

20110221;改回日期20110415

中油股份公司重点科研项目“苏里格低渗气藏有效开发技术攻关试验”部分内容(09YL－FW－024)

赖海涛(1980－)，男，工程师，2006年毕业于西南石油大学资源勘查工程专业，现从事油气田增产方面的技术研究工作。

编辑 王 昱