延安气田西部深井压裂工艺改进及效果

高利军（延长石油（集团）油气勘探公司天然气勘探开发部,陕西延安716000）

延安气田西部深井压裂工艺改进及效果

高利军
（延长石油（集团）油气勘探公司天然气勘探开发部,陕西延安716000）

延安气田西部探区深井前期压裂均以失败告终，分析认为，目的层埋藏深（3800～4315m）、温度高（大于120℃）、地应力大（大于65MPa），而压裂工艺不能满足其施工要求，通过全面分析、总结影响压裂施工成功率的各种因素，针对性采取优选封隔器、优选管柱、优选采气树、改进射孔工艺和提高压裂液性能等一系列措施，最终压裂施工成功率达92%，效果显著。措施改进和工艺优化对后续西部探区深井压裂具有较强的指导意义。

深井压裂工艺；工艺改进；原因分析

1　引言

随着延安气田的勘探开发，西部探区部分井上古生界气层深度在3800～4315m之间，井温超过了120℃，地应力大于65MPa，导致压裂施工过程中压力高，可达70MPa以上，A井气层（3996-3998m）压裂四次均因超压而失败，前期压裂井均以失败告终，压裂成功率为零。分析认为压裂失败的主要原因是压裂工艺的不适应性。本文仔细分析、总结了影响压裂成功率的各种因素，结合地层情况，提出一系列改进措施，提高西部深井压裂成功率。

2　压裂失败的原因分析

由表1可见，西部气井普遍埋藏较深、压裂施工压力高、温度高，针对西部深井压裂成功率低的症结问题，全面分析了各种因素，包括压裂人员技术水平、压裂液性能、支撑剂性能、封隔器质量、油管承压强度、采气树承压强度、管柱组合、施工参数、地层地应力等。经过逐条认真调查，造成西部深井压裂工艺不合理的主要原因有5条：①封隔器工作压差及耐温不够；②油管强度不够；③采气树承压不够；④井深地层致密、地应力大；⑤压裂液抗高温性能不够。针对这些问题提出了相应的改进措施。

表1　模拟计算的压裂施工压力及气层温度

3　改进措施

（1）优选封隔器。前期压裂使用Y344-144-120/35型封隔器，工作温度120℃，工作压差35MPa，经过多方调研选取了Y344-114-150/70封隔器，可满足最大温度150℃、最大压差70MPa的要求。对Y19井S2层（4190-4195m）采用两种封隔器进行了对比试验，结果表明，老型封隔器座封不严（套压上涨至26.4MPa），不能满足要求，新型封隔器座封良好，能够满足施工要求。

（2）优选管柱。前期压裂施工压力均超过施工限压65MPa，达到了70MPa以上，甚至超过了目前使用的2″N80油管抗内压，导致施工中不敢再上提压力，最终造成施工失败。因此针对西部深井压裂应选用更高性能的油管，以提高了西部深井压裂管柱承压的要求。经过对周边气田的调研，决定使用性能更高的2″P110油管。

（3）优选采气树。前期所有西部气井均采用KQ65/70采气树，其工作压力为70MPa，无法满足现场施工。经过分析及调研最终决定在西部深井采用工作压力更高的KQ65/105采气树，以满足西部气井压裂井口承压的要求。

（4）改进射孔工艺。要求试气队伍加大洗井力度，由以前的仅依靠反循环洗井，改为正反洗井相结合，确保钻完井时井底的污物被冲洗干净，缓解施工破压难、施工压力高的问题。另外，将常规射孔工艺改变为复合射孔工艺，在射孔的同时进行高能气体压裂，形成多条裂缝，从而部分解除钻井、固井、射孔等作业过程对地层所造成的污染，有效缓解施工压力高的问题。

我们选取了Y17井S1层和Y18井S2+S1层分别采用常规洗井及射孔工艺与采用上述措施后气井的破裂压力及施工压力进行了对比试验，见表2。由表可知，采取上述措施有效缓解了深井破裂压力及施工压力高的难题。

（5）提高压裂液性能。气层温度普遍超过了120℃，针对此情况，对现有压裂液配方进行了调整，剪切速率170s-1，实验压力3.5MPa，调整后的压裂液体系在140℃温度下剪切1h粘度仍保持在150mPa•s以上，说明该体系耐温抗剪切性能良好，能够满足深井高温地层压裂的要求。

4　效果验证及效益分析

改进措施后深井压裂施工情况见表3，措施前后对比见图1。由表3可见，西部深井施工压力普遍较高，普遍接近70MPa，最高达到83MPa，措施后西部深井压裂共施工25井次，完成设计加砂量23井次，成功率92%，完成目标值。施工成功井平均加砂34m3，平均用基液240m3，可节省压裂成本800多万元，可见采取措施后，西部探井施工压力高的难题基本得到解决，为探明该区地质储量提供了技术保障。

表2　常规工艺与采用加大洗井力度及复合射孔试验对比表

表3　改进措施后西部深井压裂施工情况

5　结论

西部探井上古生界气藏埋藏深、温度高、地应力大，前期压裂施工成功率为零。分析总结出了五条影响压裂施工成功率的因素，针对性提出了包括优选封隔器、优选管柱、优选采气树、改进射孔工艺和提高压裂液性能等5种措施，采取改进措施后，压裂施工成功率达92%，效果显著，完成了目标值。基本解决了西部探井施工压力高的难题，对后续西部探区深井压裂具有较强的指导意义。

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