重复压裂沙特地区枯竭碳酸盐岩储层技术研究

孙建鹏，于海涛，秦宇

（1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318；2.青海油田采气三厂，青海冷湖810008）



重复压裂沙特地区枯竭碳酸盐岩储层技术研究

孙建鹏1，于海涛2，秦宇1

（1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318；2.青海油田采气三厂，青海冷湖810008）

沙特阿拉伯某些碳酸盐岩储层通过高基质酸化率增产措施已不能有效地恢复和提高产量。酸压重复处理需要绕过损害区并且实现扩大有效的新的蚀刻裂缝长度，所以完井不合格井是压裂首选。本文主要是集中对重复压裂枯竭的碳酸盐岩油藏研究，以及对候选井的选择和处理方案的设计、执行和评估。本文讨论在过去已经被酸化压裂处理过的，并且生产超过20年产量显著下降的井。在除锈操作之前，井被隔离，通过向储层注入大量的碳酸钙芯片，当4.5英寸油管和7英寸衬管完成除锈时，近井筒附加破坏被无意从7英寸衬管的沉淀和破碎结垢引入到地层。随后，酸压处理将有效地增加岩石体积，减少井筒附近通过诱导形成的破坏。二次回流液的增产分析表明，使用重复压裂技术处理后，为枯竭油气藏提高了生产能力。

碳酸盐岩储层；枯竭油气藏；重复压裂

候选井（A井和B井）是在一个成熟的碳酸盐岩储层中形成的天然气井［1，2］。在这个井中含有大量的铁硫化物。需要强化监测计划和定期审查，井的定期诊断规模问题应在第一次的生产之前。

A井是一口老井，并完成了垂直井段下套管射孔。该井已生产超过二十年，在此期间，它是用酸压裂方法来提高生产能力。该井有严重的结垢和腐蚀问题，它工作一段时间后需要清洗和更换套管。B井也完成了同一储层的垂直井段下套管射孔。虽然与A井相比，这是一个相对较新的完井技术，但它同样面临着与储层的酸性质相关的问题。在由于垢的出现导致产量下降之前，油井一直采用酸化压裂技术。

近日，这两口井在4.5英寸油管和7英寸衬管处检测出严重的比例失调，需要除垢操作。A井是通过机械性的油管缩小比例除垢，而B井是移除上部完井后，通过有较大轧机的修井机机械性的缩小比例去除氧化物。维护完整的循环，举升硫化铁固体粒子，固体表面管理，持续扩口等是在除垢操作过程中面临的主要挑战。其中的一些挑战通过泵向单独的储层注入碳酸钙芯片被解决。由于现有水力诱导裂缝的出现，大量的碳酸钙碎屑（高达60 000 psi）需要获得一个可以接受的储层隔离器。所述CaCO3碎屑的入侵深，以至于通过基质酸化处理很难移除。压回法是另一种基质酸化液部署技术。当分流器不能使用时，这种技术往往导致碳酸盐岩非均匀处理［3-5］。在无边操作时，井筒在3.5英寸尤其是7英寸时套管铣磨喷射工具通常不能百分百去除氧化物。更大一点的套管铣磨机在4.5英寸最小限制为3.668的油管里是不可能运行的。由于这一点，残余的垢在基质酸化处理时被推入贮存器，产生额外的表层并且使增产措施效率低。必要时，用15%的盐酸洗衬管，并使用喷射工具和硝化流体在酸注入处理所有残余垢之前穿过衬管进行附加连续油管（CT）的跳闸。同样重要的是进行酸化压裂处理溶解并绕过被深入破坏的储层，同时注入酸恢复储集岩和提高产量。

1　设计和执行

1.1A井过程

A井是20世纪80年代酸化井且也是能产生很多天然气的气井，直到最近，由于规模下降导致产量下降。这个井由于产量的急剧下降被确认为井在2012年结垢。该结垢通过在井中标记较浅深度的切割器进一步证实。在井中进行除去结垢操作之后，压力降落试井测试后跟随注水测试来分析干预损害的程度。注水测试注入了200桶（每桶）处理过的水填满井筒，随后注入30桶处理过的水完成压力降落测试分析。在压力降落测试时，当检测的压力降到最小时，注入60桶来完成步速测试。最大泵送率是15 BPM。

图1　步速测试和压力降落测试

图2　连续油管操作后二次注入测试

注入实验测试压力的一条特性趋势线（见图1）。最大泵速是15 r/min，但是任意泵速对应的测压并不稳定。步速测试曲线用来评估裂缝延伸速率和压力，用来比较压力降落和步速测试之间的压力下降。

第二次注射的压力下降大幅低于第一次，这表明在地层中失去传导能力。设计酸化增产措施来去除破坏和恢复井A的生成力。

A井基质酸化作业通过使用乳化酸与可降解聚合物自由分流完成。分流器用于改善井眼周围酸分布，使用在注入处理以获得足够的带状覆盖。这四个一般类型是颗粒（4 mm～60 mm），架桥剂（60 mm），黏性溶液（凝胶）和泡沫（诺米和诺尔特2000）。聚合物自由降解固体的分流器可以防止这类地层损害，提高基质酸化。井A平均开采率是20。注入酸的量足够覆盖430钻孔间距，泵入氮气提高产量回流。

基质增产回流性能表明预除垢生产没有恢复且降低了5倍。产量损失随着产量恢复策略被进一步研究。A井在2.5英寸和3.25英寸之间偏离，刮刀被放在衬管内穿孔上400英尺的地方，表明在酸化增产之前实施连续油管的干预操作不能有效的去除7英寸衬管的垢。

在刮刀标签也印证了低注入和注入测试期间压力异常行为。在注入测试中，残余垢被推进地层，从而诱导对储层的无意破坏，由于这些发现，A井使用磨砂和喷射装置进行再穿孔。为了增加绕过破坏的可能性，另外一组穿孔在油层下部。穿孔间隔的总长度是80英尺，磨损喷射阶段大约5英尺间距。考虑到碳酸钙碎屑和硫化铁含量对储层损坏需要被溶解或绕过，A井是一个很好的酸化压裂候选井。由于井的寿命，在非常高的破裂压力下，完井可能不适当。完成一个注入测试（见图2）确保井筒和储层的连通性。在表面压力为9 000 psi时，获得的最大泵速是45 r/min。

图3　二次酸化增产措施

新的酸化增产措施是通过使用乳化酸与可降解聚合物自由分流完成。泵的平均速率是40 r/min（见图3）。注入的酸量足够覆盖680钻孔间距。泵入氮气提高产量回流。闭合压力测定为10 650 psi。酸化增产是保持井底测试压力高于闭合压力来提高酸渗透，溶解和绕过被破坏处并且迫使酸与新的岩石反应形成更长的裂缝。

1.2B井过程

B井是在2002年钻的。该井是把油管状缩小7英寸和修复油套管环空漏洞。在做类似于A井的修井和除垢操作后被损坏。由于使用了无管的大型机器使得B井更有效率。主管足以承受16 000 psi的井底压力。因此，有着常规设计包括交联凝胶和酸交替阶段的酸重复压裂处理被实施。

酸化重复压裂措施前，注入测试是注入250桶处理过的水来填补这个裂缝，随后立即注入60桶处理过的水来完成压力降落实验测试。在监测压力降落曲线压力下降后，最大注入速率为25时完成步速测试。

压力降落试井分析显示闭合压力和储层压力分别是9 200 psi和9 200 psi，储层传导率是840mD·ft·cP-1来源于压力降落试井分析。酸化压裂措施（见图4）是通过使用交联凝胶、乳化酸与可降解聚合物自由分流完成。平均泵速是50 r/min。注入的酸量足够覆盖940钻孔间距。这种凝胶酸和分流酸比率分别为65%和20%。

图4　在B井实施酸化重复压裂措施

2　增产措施后评价

A井：通过便携式测试分离器完成蠕变测试。对两周井下压力恢复数据进行分析。井底压力、压力导数的双对数曲线得总表皮系数是-4.64。表明对A井实施的重复压裂增产措施是有效的。在增产措施实施之前没有产量（由于在除垢操作时表皮诱导），但是增产措施之后可采储量的数据与表皮因子匹配并且显示产量显著增长（见图5）。

图5　井节点分析法

B井：B井实施增产措施前后节点分析法，表明重复压裂成功并且生产速率增大。在实施增产之前，生产速率与表皮系数4匹配。实施增产措施之后，通过利用节点分析法（见图6）使用回流数据与表皮系数-3.7匹配表明增产措施有效并且去除了诱导破坏。水力压裂模型被用于IPR曲线的计算。

3　结论

在对枯竭的、水力压裂诱导裂缝的碳酸盐岩储层机械除垢时，储层遭到严重损害。保证往储层注入酸之前油管和衬管被完全除垢是非常重要的，否则，可能会携带井筒附近的疏松氧化物。附加的连续油管需要用充满硝化酸的喷射工具酸化衬管和套管来确保井筒干净。这对于穿孔或者增加穿孔来提高酸化效果，恢复或者提高井的产量是有帮助的。酸重复压裂措施被要求绕过碳酸钙和硫化铁含量高的损坏处，并且通过与新的储层岩石反应创造新的裂缝。由于高井底压力对于老井完井潜在的完整性问题，A井压力大于破裂压力时增产，小于净压力（低于2 000 psi的净压力）时受限。当完井可以达到如此高的井底压力时，B井酸化压裂压力是最大井底压力16 000 psi。在酸压裂处理除锈和修井作业之后，A井和B井的产量被恢复。

图6　B井节点分析法

［1］曾凡辉，郭建春，赵金洲.多元回归和神经网络在多影响因素下优选压裂候选井层中的应用［J］.石油工业计算机应用，2007，15（4）：6-10.

［2］赵海洋，林涛，陈朝刚.塔河油田碳酸盐岩油藏重复酸压可行性研究［J］.石油钻采工艺，2009，31（1）：113-120.

［3］欧阳传湘，谭蓓.压裂酸化效果分析与决策系统［J］.断块油气田，2010，17（4）：487-490.

［4］荣元帅，何新明，李新华.塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏大型复合酸压选井优化论证［J］.石油钻采工艺，2011，33（4）：84-87.

［5］赵艳.压裂酸化井层优选方法研究［J］.内蒙古石油化工，2012，（11）：148-150.

Repeat fracturing of carbonate reservoirs dried up technology research areas Saudi

SUN Jianpeng1，YU Haitao2，QIN Yu1
（1.Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China；2.Gas Production Plant 3 of QinghaiOilfield，Lenghu Qinghai810008，China）

Saudi Arabia some carbonate reservoirs by high rates ofmatrix acidizing stimulation measures have not effectively restore and increase production.Acid fracturing treatment was repeated need to bypass the damage area and expand the effective realization of the new etching crack length，well completion failure fracturing choice.This article is focused on the study of carbonate reservoirs refracturing depletion，as well as the candidate well selection and processing program design，implementation and evaluation.This article discusses in the past have been treated with acid fracturing，and the annual production ofmore than 20 wells decreased significantly.Before descaling operation，by injecting large amounts of calcium carbonate to the chip reservoir，well isolated.When 4.5 inches and 7 inches pipe liner complete rust，additional near-wellbore damage from unintentional precipitation 7 inches of the liner and broken fouling introduced into the formation.Subsequently，the acid fracturing treatment will effectively increase the volume of rock，reducing damage by inducing the formation nearthe wellbore.Yield analysis showed that the secondary reflux，the use of repeated fracturing process for depleted reservoirs increased production capacity.

carbonate reservoirs；depleted oil and gas reservoirs；refracturing

TE357.14

A

1673-5285（2016）07-0014-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.004

2016－06-17

孙建鹏，男（1989-），东北石油大学在读硕士研究生，从事油藏数值模拟研究工作，邮箱：979590597@qq.com。