水平井酸化过程中的布酸技术.pdf

1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/3 本 文 为 “ 油 气 藏 地 质 及 开 发 工 程 ” 国 家 重 点 实 验 室 基 金 项 目 (编 号 : PLN0138)的 部 分 研 究 成 果 。作 者 简 介 :李 年 银 ,1979 年 生 ,博 士 研 究 生 ;现 从 事 油 气 藏 增 产 理 论 与 技 术 研 究 工 作 。 地 址 : (610500) 四 川 省 成 都 市 新 都区 。 电 话 :13880924239。 E

2、2mail :linianyin9 yahoo. com. cn水 平 井 酸 化 过 程 中 的 布 酸 技 术 3李 年 银 1 刘 平 礼 1 赵 立 强 1 张 倩 1 庞 进 2(1.“ 油 气 藏 地 质 及 开 发 工 程 ” 国 家 重 点 实 验 室 西 南 石 油 大 学 2. 重 庆 科 技 学 院 )李 年 银 等 . 水 平 井 酸 化 过 程 中 的 布 酸 技 术 .天 然 气 工 业 ,2008 ,28 (2) :1042106.摘 要 水 平 井 因 其 在 钻 采 过 程 中 具 有 直 井 无 法 比 拟 的 优 势 而 在 我 国 陆 地 和 海 上 油

3、 田 都 得 到 了 迅 速 的 发 展 。在 水 平 井 钻 、 完 井 过 程 中 ,工 作 液 对 水 平 段 不 同 位 置 的 浸 泡 时 间 不 同 ,同 时 由 于 油 气 藏 储 集 层 的 各 向 异 性 ,造 成 水平 段 伤 害 带 呈 不 均 匀 分 布 。 水 平 井 中 酸 液 沿 处 理 层 段 的 均 匀 分 布 是 水 平 井 酸 化 成 功 与 否 和 效 果 好 坏 的 关 键 。 为此 ,分 析 了 水 平 井 伤 害 特 征 ,提 出 了 多 种 适 合 于 水 平 井 酸 化 的 布 酸 技 术 ,并 对 各 种 布 酸 技 术 的 特 点 及 技

4、术 关 键 进 行了 详 细 探 讨 。 水 平 井 酸 化 工 艺 的 选 择 与 其 完 井 方 式 直 接 相 关 ,针 对 水 平 井 不 同 的 完 井 方 式 及 特 点 ,给 出 了 不 同 的酸 液 布 酸 技 术 选 择 建 议 。主 题 词 水 平 井 酸 化 完 井 各 向 异 性 技 术一 、 水 平 井 伤 害 特 征和 直 井 不 同 ,水 平 井 中 的 流 动 可 近 似 被 认 为 在近 井 区 为 径 向 流 动 ,远 井 区 为 线 性 流 动 (如 图 1 所示 ) 。 此 外 ,渗 透 率 各 向 异 性 对 流 动 也 有 很 大 影 响 。由 于

5、伤 害 和 渗 流 场 直 接 相 关 ,从 而 导 致 水 平 井 伤 害的 位 置 和 形 状 也 同 直 井 存 在 显 著 差 异 。图 1 水 平 井 水 平 段 流 动 特 征 图因 此 ,不 能 像 对 直 井 的 假 设 中 那 样 认 为 水 平 井井 筒 周 围 的 伤 害 是 一 渗 透 率 降 低 的 圆 柱 。 对 其 伤 害特 征 可 从 以 下 两 点 考 虑 : 由 于 油 藏 各 向 异 性 ,水 平井 水 平 段 上 水 平 渗 透 率 和 垂 直 渗 透 率 大 小 不 同 ,导致 与 井 身 垂 直 的 伤 害 区 横 截 面 为 椭 圆 形 ,而 椭

6、圆 的形 状 取 决 于 垂 直 渗 透 率 与 水 平 渗 透 率 之 比 ; 在 水平 井 钻 、 完 井 过 程 中 ,由 于 地 层 接 触 长 度 较 长 ,工 作液 对 水 平 段 不 同 位 置 的 浸 泡 时 间 不 同 ,导 致 水 平 段起 始 端 比 末 端 伤 害 严 重 ,造 成 的 伤 害 带 呈 不 均 匀 分布 ,其 形 状 为 一 个 大 头 端 靠 近 垂 直 井 段 的 椭 圆 锥 台体 。 基 于 这 两 点 ,其 水 平 井 伤 害 形 状 应 如 图 2 所 示 。图 2 椭 圆 锥 台 体 模 型 图二 、 水 平 井 酸 化 布 酸 技 术1.

7、全 井 段 笼 统 布 酸 技 术笼 统 注 酸 仅 有 少 量 酸 液 达 到 井 筒 端 部 ,是 一 种最 不 经 济 的 注 酸 方 法 ,只 有 当 水 平 井 段 较 短 时 ,为 了工 艺 上 的 方 便 ,可 考 虑 使 用 这 种 方 式 进 行 注 酸 。 该工 艺 的 特 点 是 不 受 完 井 方 式 限 制 ,施 工 简 单 。2. 化 学 微 粒 暂 堵 分 流 布 酸 技 术这 是 最 常 用 的 布 酸 技 术 ,能 让 酸 液 充 分 进 入 渗透 率 较 低 或 伤 害 严 重 井 段 ,获 得 较 好 的 解 堵 酸 化 效果 。 由 于 受 油 气 井

8、条 件 、 储 层 条 件 等 限 制 ,目 前 可 使用 的 化 学 微 粒 种 类 较 少 ,必 须 满 足 下 列 性 能 要 求 。(1)物 理 要 求 : 为 了 使 暂 堵 功 效 最 大 ,化 学 微粒 在 井 壁 附 近 应 尽 可 能 生 成 渗 透 率 小 于 等 于 最 致 密层 或 伤 害 严 重 层 的 滤 饼 ,这 样 可 使 酸 液 进 入 低 渗 层酸 化 地 层 ,同 时 阻 止 高 渗 层 过 多 进 酸 ; 化 学 微 粒 颗粒 必 须 完 全 分 散 在 携 带 液 中 ,避 免 发 生 凝 聚 现 象 ; 401开 发 及 开 采 天 然 气 工 业

9、2008 年 2 月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/化 学 微 粒 的 颗 粒 大 小 必 须 与 处 理 层 的 岩 石 物 性 相 适应 ,若 用 过 细 的 化 学 微 粒 ,则 固 体 颗 粒 会 与 处 理 液 一起 通 过 孔 隙 介 质 运 移 ,将 不 可 能 出 现 分 流 ; 为 了 获得 最 大 的 暂 堵 和 清 洗 效 果 ,必 须 防 止 化 学 微 粒 颗 粒侵 入 油 气 藏 深 部 。(2)化 学 要 求 : 化

10、学 微 粒 必 须 与 处 理 液 (酸 液 )及 其 添 加 剂 诸 是 配 伍 的 ,在 油 气 井 处 理 温 度 条 件 下 ,它 必 须 不 与 携 带 液 起 化 学 反 应 ; 化 学 微 粒 必 须 在产 出 液 或 注 入 液 中 是 完 全 可 溶 的 。3. 机 械 方 法 实 现 层 段 隔 离 ,分 段 布 酸 技 术机 械 方 法 可 以 比 较 准 确 地 实 现 层 段 的 隔 离 ,较好 地 实 现 酸 液 的 定 位 与 均 匀 分 布 。 但 施 工 工 艺 复杂 ,对 固 井 质 量 要 求 严 格 。 对 于 采 用 衬 管 / 筛 管 完 井以 及

11、砾 石 充 填 完 井 的 水 平 井 进 行 酸 化 时 不 适 合 实 施封 隔 器 转 向 布 酸 。4. 连 续 油 管 布 酸 技 术该 工 艺 是 M. J . Economides 等 极 力 推 荐 的 施 工工 艺 ,施 工 方 便 ,分 流 效 果 好 ,容 易 实 现 定 位 酸 化 ,改善 注 液 剖 面 。 目 前 常 用 的 方 式 有 两 种 : 连 续 油 管与 膨 胀 跨 式 分 隔 器 分 段 注 入 ; 连 续 油 管 沿 井 筒 在处 理 井 段 段 交 替 注 入 酸 液 和 暂 堵 剂 。连 续 油 管 在 垂 直 和 水 平 井 的 酸 处 理 中

12、 能 很 好 地改 善 井 眼 处 的 渗 透 率 ,减 少 井 眼 处 因 钻 井 液 和 泥 浆侵 入 造 成 的 伤 害 ,但 若 处 理 井 存 在 大 面 积 冲 刷 或 者裸 眼 井 段 较 长 时 ,连 续 油 管 就 不 能 到 达 处 理 井 的 整个 目 标 区 深 度 。 为 了 使 连 续 油 管 通 过 整 个 目 标 区 ,确 保 酸 液 更 好 的 分 布 ,国 外 研 究 者 提 出 采 用 连 续 油管 + 水 力 牵 引 车 技 术 。连 续 油 管 注 酸 在 国 内 外 虽 然 是 一 种 比 较 推 崇 的水 平 井 布 酸 技 术 ,但 注 酸 排

13、量 却 受 到 连 续 油 管 内 径的 限 制 ,目 前 国 内 应 用 较 多 的 直 径 为 38. 10 mm 的连 续 油 管 最 大 注 液 速 率 近 似 为 0. 33 m3 / min。5. 水 力 喷 射 布 酸 技 术在 长 裸 眼 水 平 井 段 进 行 有 效 的 增 产 措 施 通 常 很困 难 ,尤 其 是 需 要 活 性 酸 深 入 到 低 渗 透 性 碳 酸 盐 岩储 层 。 如 果 活 性 酸 导 流 不 当 ,会 很 快 消 耗 在 非 目 的层 ,导 致 吸 液 点 扩 大 ,此 时 几 乎 不 可 能 产 生 有 价 值 的溶 蚀 裂 缝 或 孔 洞

14、。 为 解 决 这 个 问 题 ,目 前 发 展 了 一种 相 对 较 好 的 水 力 射 流 酸 化 技 术 。 该 方 法 可 分 为 两种 方 式 : 利 用 动 力 液 能 量 把 液 流 导 向 特 定 的 裂 缝进 入 点 ,在 预 定 位 置 产 生 裂 缝 并 使 酸 液 进 入 这 个 裂缝 面 ; 在 井 下 高 压 混 合 产 生 泡 沫 ,进 行 高 强 度 注酸 。 该 方 法 特 别 适 用 于 低 渗 或 特 低 渗 水 平 井 酸 压 。(1)水 平 井 旋 转 喷 射 分 流 酸 化 技 术BJ 公 司 的 F. O. Stanley 等 对 水 平 井 旋

15、转 喷 射 技术 提 出 了 一 套 模 拟 试 验 装 置 ,详 细 地 阐 述 了 该 喷 射分 流 装 置 的 试 验 模 型 及 测 试 方 法 ,分 析 了 各 种 参 数对 施 工 效 果 的 影 响 ,现 场 案 例 表 明 该 技 术 能 很 好 改善 液 体 分 流 ,从 而 有 效 地 实 施 水 平 砾 石 充 填 井 酸 化 。液 体 在 井 筒 中 穿 过 筛 管 的 流 动 如 图 3 所 示 。图 3 水 平 井 旋 转 喷 射 分 流 示 意 图施 工 过 程 中 喷 射 压 力 不 能 太 高 ,否 则 也 可 能 伤害 砾 石 充 填 支 撑 剂 ,导 致

16、筛 管 后 支 撑 剂 流 失 从 而 产生 潜 在 的 微 粒 伤 害 。(2)水 平 井 动 力 液 导 流 与 井 下 混 气 分 流 酸 化 技 术J . B. Surjaat madja 等 提 出 动 力 液 导 流 与 井 下 混合 法 实 施 裸 眼 水 平 井 酸 化 。 该 技 术 利 用 高 压 使 得气 、 液 两 相 在 井 底 混 合 ,产 生 泡 沫 ,实 现 高 强 度 的 酸挤 :一 般 采 用 2 股 独 立 的 流 体 ,一 股 通 过 连 续 油 管 ,另 一 股 通 过 连 续 油 管 与 生 产 油 管 之 间 的 环 空 (图 4、5) 。 两 股

17、 流 体 以 高 能 状 态 在 井 下 混 合 ,形 成 均 匀 混 合物 。 连 续 油 管 中 的 流 体 为 处 理 液 ,环 空 内 流 体 用 来 产生 优 质 泡 沫 以 利 于 酸 液 的 导 流 ,使 酸 液 合 理 分 布 。图 4 水 力 喷 射 过 程 图图 5 动 力 液 导 流 与 井 下 混 气 分 流 原 理 图当 然 ,水 平 井 酸 化 时 除 了 上 述 布 酸 技 术 外 ,还 可以 利 用 一 些 具 有 自 转 向 性 能 的 酸 液 体 系 包 括 VES 自转 向 酸 、 泡 沫 酸 等 实 施 水 平 井 酸 化 的 有 效 分 流 布 酸 。

18、501第 28 卷 第 2 期 天 然 气 工 业 开 发 及 开 采 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/三 、 不 同 完 井 条 件 下 的 布 酸 技 术 选 择在 进 行 水 平 井 酸 化 设 计 之 前 ,必 须 准 确 把 握 施工 井 的 完 井 类 型 ,针 对 不 同 的 完 井 方 式 及 其 特 点 ,采用 不 同 酸 液 转 向 分 流 技 术 。1. 裸 眼 完 井这 种 完 井 方 式 井 筒 流 动 空 间 最 大 ,井

19、 筒 表 面 不规 则 ,对 连 续 油 管 及 工 具 的 下 入 不 利 ,在 这 种 情 况下 ,需 使 用 转 向 剂 、 膨 胀 式 封 隔 器 进 行 分 流 酸 化 ,或采 用 水 力 喷 射 分 流 酸 化 技 术 也 能 收 到 较 好 的 效 果 ,国 外 有 成 功 的 应 用 实 例 。2. 割 缝 衬 管 完 井这 种 完 井 类 型 使 得 套 管 与 井 筒 未 隔 离 开 ,不 能在 割 缝 衬 管 上 用 封 隔 器 进 行 层 段 隔 离 ,因 为 施 工 液体 从 衬 管 内 流 出 后 首 先 进 入 低 压 层 段 ,此 时 推 荐 液体 或 化 学

20、微 粒 转 向 技 术 。3. 砾 石 充 填 完 井同 样 在 作 业 过 程 中 不 易 进 行 液 体 控 制 ,由 于 井筒 与 筛 管 间 连 通 ,用 封 隔 器 隔 离 控 制 砾 石 运 移 伤 害或 引 导 施 工 液 体 进 入 目 的 层 段 的 能 力 有 限 。 此 时 推荐 使 用 泡 沫 转 向 技 术 或 水 力 喷 射 分 流 酸 化 技 术 。4. 套 管 射 孔 完 井套 管 与 地 层 通 过 水 泥 环 隔 离 开 ,可 采 用 机 械 方法 或 液 体 转 向 剂 对 施 工 液 体 进 行 控 制 ,连 续 油 管 传输 封 隔 器 (单 个 或

21、跨 式 ) 进 行 射 孔 段 的 隔 离 ,使 施 工液 体 进 入 目 的 层 ,机 械 封 隔 后 若 射 孔 段 间 隔 超 过 3m ,还 需 使 用 液 体 转 向 剂 。四 、 结 论(1)笼 统 注 酸 的 用 酸 量 大 ,且 酸 化 效 率 不 高 ,只有 当 水 平 井 段 较 短 时 ,为 了 工 艺 上 的 方 便 ,可 考 虑 使用 这 种 方 式 进 行 注 酸 ,该 工 艺 的 特 点 是 不 受 完 井 方式 限 制 。(2)机 械 方 法 可 比 较 准 确 地 实 现 层 段 的 隔 离 ,能较 好 地 实 现 酸 液 的 定 位 与 均 匀 分 布 。

22、但 施 工 工 艺 复杂 ,对 封 隔 器 和 其 他 井 下 工 具 要 求 高 。(3)化 学 微 粒 分 流 是 水 平 井 基 质 酸 化 中 最 常 用的 转 向 技 术 。 化 学 转 向 剂 以 耐 高 温 、 不 会 形 成 二 次伤 害 为 研 究 的 重 点 。(4)由 于 水 平 井 眼 油 气 藏 情 况 的 特 殊 性 及 复 杂性 ,国 外 水 平 井 酸 化 的 布 酸 还 是 以 连 续 油 管 结 合 注化 学 转 向 剂 为 主 。(5)水 力 喷 射 酸 化 将 水 力 冲 击 技 术 与 酸 化 技 术结 合 起 来 ,实 现 动 态 分 流 和 井 底

23、 混 合 。 和 以 前 工 艺不 同 的 是 ,该 工 艺 能 实 现 酸 液 的 有 效 分 流 ,能 提 供 裸眼 水 平 井 段 所 需 的 酸 压 ,或 者 是 与 挤 压 相 结 合 的 酸压 。 从 费 用 上 讲 ,该 工 艺 比 以 前 大 多 数 能 产 生 同 样效 果 的 工 艺 更 为 经 济 。(6)水 平 井 不 同 的 完 井 方 式 应 选 择 与 之 相 适 应的 布 酸 技 术 。参 考 文 献1 尹 丛 彬 ,熊 继 有 ,石 孝 志 ,等 . 罗 家 寨 高 含 硫 气 田 水 平 井 酸化 技 术 现 状 及 发 展 方 向 分 析 J . 天 然

24、气 工 业 ,2005 ,25(10) :55257.2 刘 晓 旭 ,胡 永 全 ,赵 金 洲 . 水 平 井 酸 化 压 力 场 与 流 速 场 分布 计 算 研 究 J . 天 然 气 工 业 ,2004 ,24 (8) :56258.3 ECONOMIDES M J . A method of horizontal well matrixacidizingJ ,SPE 19719 ,1991.4 NASR2EL2DIN H A ,AL2HABIB N S. A novel techniqueto acidize horizontal wells with extended reach

25、J . SPE90385 ,2004.5 STANL EY F O , FABRIZIO SERRANO. Rotating jettechnology improves stimulation fluid placement to effec2tively treat horizontal and gravel packed wells2lab modeltests and global results are reviewed J . SPE 90174 ,2004.6 SU RJ AA TMADJ A J IM B , HALL IBU RTON B W MC2DAN IEL ,SU T

26、 H ERLAND ROD L . Unconventional mul2tiple fracture treatments using dynamic diversion anddownhole mixingJ . SPE 77905 ,2002.7 REES M J , KHALL AD A ,CH EN G A ,et al. Successfulhydrajet acid squeeze and multifracture acid treatments inhorizontal open holes using dynamic diversion processand downhol

27、e mixingJ . SPE 71692 ,2001.8 贾 长 贵 ,杨 兆 中 ,李 宗 田 ,等 . 气 举 井 不 动 管 柱 酸 化 工 艺 技术 研 究 与 应 用 J . 西 南 石 油 学 院 学 报 ,2003 ,25 (4) :48251.9 SU RJ AA TMADJ A J IM B , MCDANIEL B W , CH EN GAL ICK , et al. Successful acid treatments in horizontalopenholes using dynamic diversion and Instant responsedownhole

28、mixing an In2depth postjob evaluation J .SPE 75522 ,2002.(修 改 回 稿 日 期 2007209226 编 辑 韩 晓 渝 )601开 发 及 开 采 天 然 气 工 业 2008 年 2 月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/www. trqgy. cn/ e/ abstracts. asp 14 TECHNOLOGY ON ACID DISTRIBUTION IN THE PROCESS O

29、F ACIDIFICATION IN HORIZONTALWELLSL I Nian2yin1 , L IU Ping2li1 , ZHAO Li2qiang1 , ZHAN G Qian1 , PAN GJin2 ( 1 State Key Laboratory for Oil2 Chongqing U niversity of Science andTechnology) . N A TU R. GA S I N D . v. 28 , no. 2 , pp . 1042106 , 2/ 25/ 2008. ( ISSN 100020976 ; In Chinese)ABSTRACT :

30、Because of the incomparable advantage that vertical wells do not possess , horizontal wells have been developedrapidly in both land and sea oil fields in China. In the drilling and completion process of horizontal wells , the damage zones inthe horizontal section are unevenly distributed , for the r

31、easons that the immersion periods in the operating fluid for the differentparts of horizontal sections are not the same and the oil and gas reservoir has the property of anisotropy. The uniform distribu2tion of acidizing fluid along the objective layers in horizontal wells is the key to acidifying h

32、orizontal wells and achieving goodeffects. Therefore , the paper analyzes the damage characteristics of horizontal wells , puts forward a variety of acid distributiontechnologies suiting for horizontal wells and investigates every characteristic of acid distribution and key technologies in detail.As

33、 the selection of acidizing technique for horizontal wells is directly relevant to the completion methods , the paper gives sug2gestions to select acid distribution techniques for the different acid fluids , in view of the different completion methods and char2acteristics in horizontal wells.SUBJECT

34、 HEADINGS : horizontal wells , acidification , completion , anisotropy , techniquesLI Nian2yin , born in 1979 , is studying for a Ph. D degree , being engaged in research on the theory and technology of reservoirstimulation.Add :Southwest Petroleum University , Xindu District , Chengdu , Sichuan Pro

35、vince 610500 ,P. R. ChinaMobile : + 86213880924239 E2mail :linianyin9 yahoo. com. cnDEVELOPMENT CLASSIFICATION AND STRATEGY OF MAIN GAS RESERVOIRS IN CHINATAN Jian ( PeroChina Exploration In Chinese)ABSTRACT : On the basis of analyzing the present classification of gas reservoirs in China , this pap

36、er outlined the bulkiness andcomplexity of the gas reservoirs classification standard system ; from the angle of development , in line with practicability andsimplicity and by studying the main factors influencing gas reservoirs deployment , development mode and main developmenttechnology , the pape

37、r put forward that the fluid characteristics of gas reservoirs and the flow characteristics of reservoir seep2age were two key crucial controlling factors that influenced the developed gas reservoirs , and pointed out new ideas of classif2ying the gas reservoirs in which way the discovered gas reser

38、voirs in China could be divided into seven main types. Therefore ,regarding the characteristics of each type of gas reservoirs , the paper proposed corresponding development technical strategies ,having some guiding significance to understand the characteristics of gas reservoirs objectively , to cl

39、assify the types of gas res2ervoirs reasonably , and to develop gas fields in a scientific way.SUBJECT HEADINGS : China , gas reservoirs , development , classification , characteristics , strategyTAN Jian (senior engineer) , born in 1969 , holds a Ph. D degree , and has been long engaged in research

40、 works on natural gasdevelopment and project management.Add :PeroChina Exploration 2 No. 1 Gas Recovery Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company) . N A T U R. GA S I N D .v. 28 , no. 2 , pp . 1112113 , 2/ 25/ 2008. ( ISSN 100020976 ; In Chinese)ABSTRACT : The absolute open flow of natural gas

41、wells is an important index reflecting the potential productivity of gas wellsand an important basis to determine the yield of gas wells scientifically and rationally. At present , this index is establishedmainly by one2point deliverability test , but the empirical method is generally adopted to interpret the data of one point deliver2N A TU RA L GA S I N DUS T R Y , vol. 28 , no. 2 ,2008 Feburary 25 , 2008