科研人員堅守在現(xiàn)場指導(dǎo)施工。
全程滑溜水加砂壓裂工藝施工現(xiàn)場。
科研人員在指揮室查看、討論施工曲線。 本版圖片由工程技術(shù)研究院提供
科研人員正在現(xiàn)場指揮施工。
????技術(shù)背景????作為目前世界上發(fā)現(xiàn)的最大礫巖油田,瑪湖礫巖油田不僅是我國僅有的粗碎屑巖致密油藏,同時也是近年來中石油最重要的上產(chǎn)油田。自2015年以來,新疆油田開始水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān),并成功實現(xiàn)了瑪湖致密礫巖油藏的有效開發(fā)。
????然而,隨著國際油價的持續(xù)低迷,水平井體積壓裂單井?dāng)?shù)千萬元的高投入為油田的開發(fā)效益帶來嚴峻的挑戰(zhàn),壓裂工程的提效降本工作迫在眉睫。同時,瑪湖地區(qū)各主力油藏埋深大、天然裂縫不發(fā)育、非均質(zhì)性強、為特低孔特低滲致密油藏,常規(guī)大規(guī)模、大排量形成復(fù)雜縫網(wǎng)的體積壓裂模式在瑪湖地區(qū)水土不服,實現(xiàn)其效益開發(fā)的水平井體積壓裂技術(shù)屬于世界級難題。為此,新疆油田公司工程技術(shù)研究院水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān)團隊一直不懈努力、持續(xù)攻關(guān),將壓裂技術(shù)的革新作為提效降本的突破口。
????技術(shù)應(yīng)用
????全程滑溜水加砂壓裂工藝,突破了新疆油田乃至中石油水平井體積壓裂的固有理念和技術(shù)指標(biāo),探索了一條切實可行的提效降本新途徑。2020年,工程技術(shù)研究院將在瑪131、艾湖2、風(fēng)南4等瑪湖主力開發(fā)區(qū)塊全面推廣全程滑溜水加砂壓裂工藝,一方面可縮短單井壓裂投產(chǎn)進度2~3天,另一方面,結(jié)合大段多簇等工藝組合應(yīng)用,還可降低單井壓裂費用10%以上,為新疆油田在低油價環(huán)境下實現(xiàn)高效開發(fā)和成本節(jié)約的“雙贏”目標(biāo)做出巨大貢獻。
????隨著非常規(guī)、致密、低滲等油氣藏投入開發(fā),壓裂改造已經(jīng)由常規(guī)的單井增產(chǎn)技術(shù)手段上升為“水平井+體積壓裂”的開發(fā)方式。自2015年以來,新疆油田開始水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān),并成功實現(xiàn)了瑪湖致密礫巖油藏的有效開發(fā)。然而,隨著國際油價的持續(xù)低迷,水平井體積壓裂單井?dāng)?shù)千萬元的高投入為油田的開發(fā)效益帶來嚴峻的挑戰(zhàn),壓裂工程的提效降本工作迫在眉睫。
????為此,新疆油田公司工程技術(shù)研究院水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān)團隊一直不懈努力、持續(xù)攻關(guān),將壓裂技術(shù)的革新作為提效降本的突破口。經(jīng)過多年的摸索試驗和持續(xù)優(yōu)化,水平井全程滑溜水加砂壓裂工藝于2019年11月獲得重大突破,2020年初開始在瑪湖地區(qū)進行全面推廣。這一技術(shù)的出現(xiàn),突破了非常規(guī)油氣藏體積壓裂的施工理念,改變了傳統(tǒng)水平井壓裂施工采用凍膠連續(xù)加砂的模式,擂響了工程技術(shù)人員在低油價形勢下堅決打贏“提質(zhì)增效攻堅戰(zhàn)”的戰(zhàn)鼓。
????遭遇世界級難題
????壓裂技術(shù)待革新
????作為目前世界上發(fā)現(xiàn)的最大礫巖油田,瑪湖礫巖油田不僅是我國僅有的粗碎屑巖致密油藏,同時也是近年來中石油最重要的上產(chǎn)油田。但瑪湖地區(qū)各主力油藏埋深大、天然裂縫不發(fā)育、非均質(zhì)性強、為特低孔特低滲致密油藏,常規(guī)大規(guī)模、大排量形成復(fù)雜縫網(wǎng)的體積壓裂模式在瑪湖地區(qū)水土不服,實現(xiàn)其效益開發(fā)的水平井體積壓裂技術(shù)屬于世界級難題。
????自2015年起,新疆油田公司立足瑪湖礫巖油藏效益開發(fā)等重大科研領(lǐng)域,整合優(yōu)勢科技項目和研究力量,成立了水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān)團隊,緊密圍繞提產(chǎn)和降本兩個核心目標(biāo),開始了艱苦卓絕的技術(shù)攻關(guān)。2016年明確了細分切割實現(xiàn)體積壓裂的模式,確立了橋塞分簇射孔分段壓裂主體技術(shù)地位,形成了以混合壓裂(滑溜水+凍膠)為主的施工工藝,但主要技術(shù)指標(biāo)整體處于北美壓裂技術(shù)1.0時代。雖然單井產(chǎn)量較2013~2014年期間的勘探評價水平井提高了2倍以上,但單井壓裂成本幾乎也是成倍增長,實現(xiàn)效益開發(fā)的前景仍不容樂觀。
????施工現(xiàn)場試牛刀
????段塞加砂獲成功
????事實上,水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān)團隊早在2016年就開始了滑溜水加砂壓裂工藝的攻關(guān)?!盎锼由皦毫压に嚨难邪l(fā),源于逐年降低的油田開發(fā)成本倒逼需求”。工程技術(shù)研究院相關(guān)科研人員介紹說。根據(jù)常規(guī)壓裂理論,在瑪湖的埋深和閉合應(yīng)力條件下,壓裂用支撐劑必須選用陶粒,但陶粒和石英砂單位成本差異巨大,石英砂替代陶粒是最為直接的降本途徑。然而,用石英砂替代陶粒就好比人吃“細糧”和“粗糧”的區(qū)別,對人工裂縫的導(dǎo)流能力會帶來很大影響,從而單井壓裂效果會變差,怎么在使用石英砂作為支撐劑的前提下,還能確保同樣的生產(chǎn)效果,是擺在科研人員面前的一道難題。
????通過壓裂基礎(chǔ)理論分析和大量的國外文獻調(diào)研,水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān)團隊的領(lǐng)軍人物、新疆油田公司第三屆科技突出貢獻者承寧提出:“采用石英砂替代陶粒的水平井,必須要控制凍膠的用量,以減少破膠液殘渣對裂縫導(dǎo)流能力的傷害,我們目前的滑溜水比例不到50%,這個指標(biāo)必須要提起來”。
????2017年8月,廣袤的戈壁灘上烈日炎炎,不遠處的瑪湖像一鍋沸騰的水翻滾著熱浪,此時,MaHW1283井壓裂施工正如火如荼的進行?!拔覀円谶@口井上實現(xiàn)滑溜水比例70%以上?!背袑帋ьI(lǐng)現(xiàn)場施工指導(dǎo)小組在奔赴施工現(xiàn)場前,向院領(lǐng)導(dǎo)立下了軍令狀。
????但是現(xiàn)場施工情況復(fù)雜多變,啟泵初期低排量高泵壓的情況下,施工人員根本無法進行滑溜水加砂,這給了現(xiàn)場施工指導(dǎo)小組當(dāng)頭一棒。幾經(jīng)研究,施工人員在進行了兩個多小時的擠酸、替酸、泡酸、支撐劑段塞等壓前預(yù)處理,將泵壓降至正常施工壓力后,才能繼續(xù)施工,順利實現(xiàn)滑溜水?dāng)y帶30%的設(shè)計砂量進入地層,該級滑溜水比例71%,達到了預(yù)期目標(biāo)。而啟泵初期低排量高泵壓的問題仍然困擾著科研人員。
????多年啟泵高泵壓
????射孔優(yōu)化解困擾
????自2017年8月以后,瑪湖主要區(qū)塊主體采用滑溜水段塞加砂進行施工,整體滑溜水應(yīng)用比例已接近60%,相較于2015年以前有了很大進步。這時,新的問題又擺在了水平井體積壓裂攻關(guān)團隊面前——能不能實現(xiàn)單井施工全部用滑溜水連續(xù)加砂呢?
????“能”!這是水平井體積壓裂技術(shù)攻關(guān)團隊堅決且響亮的回答。
????要實現(xiàn)這個目標(biāo),首先要解決啟泵低排量高泵壓這個已經(jīng)困擾了大家5年的技術(shù)難題。在此之前,科研團隊普遍認為,這一難題是由于射孔孔徑小、穿深短造成的孔眼摩阻高引起的,并在2017~2019年期間開展了10余井次各類射孔新工藝試驗,但均未取得預(yù)期效果。2019年10月,研究人員通過對瑪湖地區(qū)前期200多口水平井壓裂施工數(shù)據(jù)整理和分析,同時參考國外最新研究成果,終于明確了啟泵低排量高泵壓是由近井多裂縫復(fù)雜引起的異常高的凈壓力導(dǎo)致。于是,11月,科研人員在瑪2井區(qū)MaHW2020/2021井采用了大段多簇的射孔方式,壓裂施工時均順利實現(xiàn)設(shè)計排量,無需進行酸預(yù)處理。
????而解決啟泵高泵壓難題去除酸處理工序,單級可節(jié)省2個小時的作業(yè)時間,粗略計算可減少酸液、壓裂液費用2萬余元?,敽貐^(qū)2020年計劃壓裂水平井150井,按照單井壓裂20級、酸處理比例70%進行測算,直接節(jié)約材料費用將達4200萬元。
????參戰(zhàn)單位一條心
????現(xiàn)場頻頻傳捷報
????在同一時間,工程技術(shù)研究院壓裂工程設(shè)計人員還接到了在瑪2井區(qū)開展滑溜水連續(xù)加砂現(xiàn)場試驗的設(shè)計任務(wù)。在沒有任何可參考資料,手頭僅有一張模糊的國外頁巖氣水平井滑溜水連續(xù)加砂壓裂的施工曲線圖等客觀條件下,設(shè)計人員參閱了大量的國外文獻,不分晝夜、加班加點的進行地質(zhì)油藏資料分析、分段分簇優(yōu)選、加砂規(guī)模優(yōu)化和各級泵注程序設(shè)計,最終,壓裂工程設(shè)計順利通過了各級審批。
????2019年11月,瑪湖油區(qū)的氣溫已低至零下十幾度,要趕在大風(fēng)寒潮到來之前完成MaHW2020/2021井滑溜水連續(xù)加砂試驗的現(xiàn)場施工。工程技術(shù)研究院聯(lián)合中石油勘探開發(fā)研究院壓裂酸化技術(shù)服務(wù)中心的專家,組成了多專業(yè)聯(lián)合小組,通過“兩班倒”的方式,全程24小時駐井堅守指導(dǎo),并實時進行技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。聯(lián)合跟蹤小組成員只有在每級施工結(jié)束后,施工隊伍進行設(shè)備檢修的間隙,才能鉆進現(xiàn)場值班房里瞇上一會。但只要聽到壓裂泵車轟隆啟泵的聲音,又立馬翻身起來,投入到下一級施工鏖戰(zhàn)的現(xiàn)場。終于,在新疆油田工程技術(shù)公司、西部鉆探公司井下作業(yè)公司、中油測井新疆分公司的全力配合下,大家克服了冬季氣溫驟降,供水管線和壓裂設(shè)備凍堵等一系列困難,經(jīng)過摸索、優(yōu)化、定型三個階段,在新疆油田首次實現(xiàn)了全程滑溜水連續(xù)加砂施工,各項技術(shù)指標(biāo)均達國際領(lǐng)先水平。
????2020年3月23日,工程技術(shù)研究院設(shè)計并跟蹤指導(dǎo)的瑪2井區(qū)Ma20024_H、Ma20025_H井全程滑溜水加砂再獲成功。
????2020年3月26日,工程技術(shù)研究院設(shè)計并跟蹤指導(dǎo)的艾湖2井區(qū)AHHW2073井施工至第4級,全程滑溜水連續(xù)加砂施工正常進行。
????引領(lǐng)技術(shù)大發(fā)展
????提效降本顯身手
????新疆油田水平井體積壓裂技術(shù)的進步,不是一蹴而就的,是每一位致力于此項技術(shù)的科研人員、施工人員持續(xù)多年研究、認識、實踐、優(yōu)化、再認識、再實踐積淀而成的。全程滑溜水加砂壓裂工藝,突破了新疆油田乃至中石油水平井體積壓裂的固有理念和技術(shù)指標(biāo),探索了一條切實可行的提效降本新途徑。
????當(dāng)然,水平井體積壓裂攻關(guān)團隊也不會就此停止繼續(xù)前進的步伐,而將以此為新的起點,繼續(xù)緊跟北美先進技術(shù)指標(biāo),引領(lǐng)新疆油田水平井壓裂技術(shù)快速進入體積壓裂2.0時代,為瑪湖地區(qū)500萬噸原油上產(chǎn)提供堅強的工程技術(shù)保障。
????據(jù)悉,2020年工程技術(shù)研究院將在瑪131、艾湖2、風(fēng)南4等瑪湖主力開發(fā)區(qū)塊全面推廣全程滑溜水加砂壓裂工藝,一方面可縮短單井壓裂投產(chǎn)進度2~3天,另一方面,結(jié)合大段多簇等工藝組合應(yīng)用,還可降低單井壓裂費用10%以上,為新疆油田在低油價環(huán)境下實現(xiàn)高效開發(fā)和成本節(jié)約的“雙贏”目標(biāo)做出巨大貢獻。