탄산암 수평정에 대한 단계적 산파쇄의 최적 설계 및 적용

Zhang Bo1,2 Xue Chengjin1 Zhou Linbo1 Zhang Ye2,3

(1. Sinopec Petroleum Engineering Technology Research Institute, Beijing 100101; 2. 중국석유대학교 석유공학부 ,

Beijing 102249; 3. Sinopec Northwest Oilfield Branch Engineering Technology Research Institute, Urumqi, Xinjiang 830011)

요약 이 기사는 유전의 오르도비스기 탄산염 저수지 물에 초점을 맞춥니다. Northwest 수평우정의 일반 산파쇄는 효과가 낮고 단계적 자극방법 및 도구의 선택이 어렵기 때문에 수평우정의 단계적 산파쇄에 대한 최적화 설계가 수행되었다. 테스트 유정의 실제 시추, 로깅 및 로깅 데이터, 현장 응력 분석 및 분할된 산 파쇄 시리즈 최적화 결과를 기반으로 저수지 균열 및 용존 구멍의 특성과 결합하여 완성 도구를 선택하고 도구의 요구 사항을 충족합니다. 유정 직경과 유정 궤적을 고려하여 유리한 저장소 섹션의 효과적인 자극 원리를 기반으로 산 균열 길이, 전도도, 건설 규모, 각 섹션의 예비유체 비율 및 변위와 같은 매개변수를 결정했습니다. 파쇄유체와 산성유체는 차별화된 단계별 산파쇄 최적화 설계안을 구성하여 최적화를 진행하였습니다. 현장 시공 및 파쇄 후 결과는 분할된 산파쇄 최적화 설계 방법이 정확하고 더욱 추진 및 적용될 수 있음을 보여줍니다. 그러나 볼 슬라이딩 슬리브와 같은 도구의 품질 및 산파쇄 완료 공정 중 품질 관리가 필요합니다. 더욱 개선되고 완성될 것입니다.

키워드 다단계 산 파쇄 최적화 설계 및 탄산염 수평 유정의 적용

다단계 산 파쇄 최적화 설계 및 탄산염 수평 유정

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ZHANG Bo1, 2, XUE Chengjin1, ZHANG Ye 2, 3

（1. 석유 공학 연구소, SINOPEC, 베이징 100101, 중국; p >2.중국석유대학교 석유공학부, 베이징 102249,

중국, 3.북서 유전 공학 기술 연구소

회사, SINOPEC, Urumqi 830011, 중국)

요약 중국 북서부의 한 유전에서 오르도비스기 탄산염 저장소에 대한 수평적 재래식 산파쇄의 열악한 효과와 다단계 자극 방법 및 도구 선택의 어려움에 대해 수행 다단계 산파쇄 설계. 실제 시추, 진흙 로깅, 로깅, 응력 분석 및 다단계 산파쇄 최적화 결과를 기반으로 저류층 균열 및 용액동굴의 특성과 최적화 완료 도구 및 요구사항을 결합합니다. 시추공 직경 및 궤적에 대한 완료 도구를 사용하여 다단계 산 파쇄의 완료 프로그램을 결정했습니다. 에칭 파쇄 길이, 전도도, 건설 규모, 단계의 사전 플러시 비율 및 변위 매개변수가 최적화되고 선호하는 파쇄 유체 및 산 및 차별화된 다단계 산파쇄 설계 구성. 현장 테스트 결과 및 효과에 따르면 최적화된 다단계 산파쇄 설계가 정확하고 사용을 더욱 촉진할 수 있지만 볼 주입 슬라이딩 슬리브와 같은 도구의 품질과 산 파쇄 완료에 대한 품질 관리는 여전히 개선되어야 합니다.

기금 프로젝트: 국가 주요 특별 프로젝트 "대규모 석유 및 가스전 및 석탄층 메탄 개발" 프로젝트(2011ZX05014).

주요 단어: 수평 유정, 다단계 산파쇄, 최적화 설계

중국 북서부의 유전에 있는 오르도비스기 탄산염 저장소는 용존 가스와 저층수에 의해 구동됩니다. 응축수 가스 캡에 있는 휘발성 고대 카르스트 균열 공동 대규모 석유 및 가스 저장소는 매몰 깊이가 5400~6900m, 형성 압력이 57.0~75.9MPa, 온도가 118.0~158.7°C입니다. 현재, 수직 유정과 측면 추적 수평 유정은 주로 추상적 산 파쇄에 의존하여 생산에 투입합니다. 그러나 수평 유정의 추상적 산 파쇄는 긴 수평 유정 단면, 다량의 산, 낮은 산 파쇄 효율이라는 문제를 안고 있습니다. 산 파쇄 균열의 방향, 확장 및 공간적 위치와 관련하여 분포 형태를 제어하기 어렵고, 물리적 특성이 다른 여러 대상 저장소를 효과적으로 변환하기 어렵고, 분할된 변환 방법 및 도구를 선택하기 어렵고, 산 파쇄 효과가 좋지 않습니다. 수평유정의 산파쇄 효과를 향상시키기 위해 단계적 산파쇄 최적화 설계와 파일럿 테스트를 수행하였다.

1 수평 유정 단계 산성 파쇄 최적화 설계

수평 유정 단계 산 파쇄 기술은 저수지 지질학, 시추, 벌목, 완성 및 저수지 자극과 밀접하게 관련된 다분야입니다. 결합과 협업을 통해 완성된 기술은 단일 유정의 생산성을 극대화하는 것이 주요 목적이다[1-3]. 최적화 설계 프로세스는 그림 1과 같습니다. 먼저 대상 저수지 식별, 현재 현장 응력장 분석, 유정 이미징 및 기타 로깅 데이터 분석 및 파괴 매개 변수 설계가 수행됩니다. 이를 기반으로 완료 계획 최적화 및 현장 시추는 순차적으로 수행되며, 단계적 산 파쇄 건설 매개변수의 최적화와 현장 구현, 수평 유정의 최대 생산성을 보장하기 위해 시추, 완료 및 산 파쇄의 전체 프로세스에 대한 품질 관리와의 조정이 수행됩니다. 균열 모니터링 및 균열 후 평가를 통해 균열 형태를 분석하고 저수지 모델을 수정하며 건설 경험과 교훈을 요약하고 수평 유정의 단계적 산 균열의 최적화 설계를 개선합니다.

그림 1 수평 유정 단계별 산성 파쇄 최적화 설계 프로세스

2 테스트 유정의 기본 상황

이 유정은 영국의 유전에 전개된 개발 유정입니다. 북서쪽에 완성된 굴착층은 오르도비스기 영산층이며, 완성된 굴착깊이는 6190m(경사깊이), 5440.29m(수직깊이)이다. 암석은 연한 회색의 미결정질 석회암이며, 굴착 과정에서 배출 손실은 없었습니다. 유정 벌목 결과 가스 기록 이상은 10층/38m(경사)이고 기름 흔적은 2층/17m(경사)였습니다. ; 유정 벌목 결과 유형 II 저수지는 11층/81m(경사)이고, 유형 III 저수지는 22층/270m(경사)임을 설명합니다. 영상 로깅 해석에 따르면 5460.00m에서 6129.70m까지의 유정 구간에 각각 5개의 균열과 5개의 동굴이 발달한 것으로 나타났습니다. 지진 반사 데이터에 따르면 단층은 상대적으로 발달했으며 저수지 개발에 유리한 위치입니다. 최대 수평 주응력 방향과 유정 궤적 사이의 각도는 83°로, 이는 산 파쇄 시 수직 유정 방향으로 횡방향 균열이 형성되기 쉽습니다. 한 우물을 제외하고 인접한 우물은 자연적으로 생성되었으며, 나머지는 산파쇄가 완료되었으며, 모두 생산과정에서 높은 함수율을 경험했습니다. 이 유정의 파단압력 구배는 0.018MPa/m, 형성압력은 57.6MPa, 온도는 118.6℃로 예측된다. 분석에 따르면 이 유정은 수평 유정의 단계적 산파쇄 조건을 갖고 있으나, 유정 완성 과정에서 패커 위치 선정이 어렵고, 슬라이딩 슬리브가 파쇄되지 못하는 등의 위험성이 있다. 열림, 균열 채널링 및 균열 후 높은 수분 함량.

3단계 산파쇄 완료 계획

실제 시추, 벌목, 벌목 데이터와 단계적 산파쇄 시리즈 최적화 결과를 바탕으로 저류층 균열과 용존공의 특성을 결합해, 또한 유정 직경 및 유정 궤적에 대한 완성 도구의 요구 사항을 고려하고 저수지 구간을 효과적으로 개질하는 원칙에 따라 단계적 산 파쇄 완료 계획을 결정합니다.

3.1 완성 도구 선택

탄산 저장소의 균열 발생으로 인해 균열의 채널링을 방지하기 위해 4-1/2″ 수팽창형 패커 + 슬라이드 70MPa의 내압력과 170°C의 온도 저항성을 갖춘 단계별 완성형 산 파쇄 도구 세트[4-7] 주요 도구에는 물 팽창형 개방 구멍 패커, 볼 슬라이딩 슬리브, 압력 차동 슬라이딩 슬리브, 유정이 포함됩니다. 다단계 패커는 수평 열린 구멍 부분을 기계적으로 격리하도록 설계되었으며 슬라이딩 슬리브는 파단 시작 위치에 따라 배치되어 파쇄 전 깨끗한 물을 사용하여 안정적인 밀봉을 달성합니다. 패커 시공시 볼을 순차적으로 잡아 슬라이딩 슬리브를 열고, 슬라이딩 슬리브로부터 산성액이 유입되어 산파쇄가 완료됩니다. 이 공정은 완료 비용 절감, 산 파쇄 공사 기간 단축, 유연한 밀봉, 대규모 산 파쇄 등의 장점이 있습니다.

3.2 단계적 산 파쇄 단계 최적화

그림 2 균열 수와 누적 생산량의 관계

먼저, 저수지 수치 시뮬레이션 방법을 사용하여 인접한 3개 유정의 과거 생산 역학을 적용하고, 유정의 평균 유효 투자율을 구했습니다. 이 유정 영역의 형성은 11.6×10-3μm2로 얻어졌습니다. 그런 다음 단계 누적 생산을 목적 함수로 사용하여 생산 최적화 시뮬레이션을 통해 테스트 유정의 등급을 매겼습니다. 그림 2는 균열 수가 적을 때를 보여줍니다. 4개 이상에서는 균열수가 증가할수록 누적생산량이 선형적으로 증가하고, 최적수에 도달한 이후에는 증가량이 감소하며, 3년간의 누적생산량을 기준으로 최적의 균열수를 결정한다. 6.

3.3 유정 완성 계획

실제 시추, 벌목, 벌목 및 기타 데이터는 물론 현장 응력 분석 및 분할된 산성 파쇄 시리즈 최적화 결과를 바탕으로 유정 완성 계획 패커 밀봉 위치는 물리적, 전기적 특성이 열악하고 우물 직경이 규칙적인 우물 구간에 선정되었으며, 슬라이딩 슬리브 위치는 균열이 발생하고 지반 응력이 약한 우물 구간에 위치해야 합니다. 산을 고르게 분포시키는 효과를 높이기 위해 가능한 한 섹션의 중앙에 레이어를 배치합니다.

패커와 슬라이딩 슬리브의 위치는 표 1을 참조하십시오.

표 1 단계적 완성 계획

(1) 1in=25.4mm.

4단계 산성 파쇄 최적화 설계 계획

저류층 특성과 산 후 파쇄 생산을 목표로 하여 산부식 파쇄 절반 길이와 파쇄 전도성을 각 섹션은 최적화되어 있으며, 각 섹션의 건설 규모가 결정되고 파쇄 유체 및 산성 액체가 선택되고 주입 방법, 필요한 장비 전력 및 표면 펌프 압력이 하향 구멍 파이프 스트링 및 수원 압력에 따라 결정됩니다. 요구 사항이 최적화되고 펌핑 절차가 결정됩니다. 차별화된 분할 산 파쇄 최적화 설계 계획을 수립합니다.

4.1 건설 기술 최적화

자극 구간의 길이, 저류층 발달 정도, 도구의 안전 성능 요건 등을 토대로 1~4구간에서는 사용 겔 파쇄 + 지반 가교 산파쇄 공법은 2차, 3차, 5차 구간이 길고, 영상 로깅 해석 결과 균일한 산분포를 달성하기 위해 겔 파쇄 + 여러 그룹의 자연 파쇄가 발생하는 것으로 나타났습니다. 조향산 + 지상 가교산 파쇄법을 사용합니다.

4.2 액체 시스템 최적화

수층과 소통하기 위해 균열이 아래쪽으로 과도하게 확장되는 것을 방지한다는 전제 하에 효과적인 산 에칭 파괴 길이와 파괴 전도성을 향상시킵니다. , 긴 열린 구멍 섹션에서 균일성을 달성합니다. 산 개질, 파쇄 유체, 분쇄 가교 산 및 전환 산 시스템의 공식은 실험을 통해 최적화되었습니다. 파쇄유체의 점도는 120℃, 170s-1에서 1시간 전단 후 200mPa·s 이내로 조절되었으며, 분쇄된 가교산과 조향산의 점도는 각각 50mPa·s, 400mPa·s 이상을 유지하였다.

4.3 산파쇄 길이의 최적화

그림 3과 4는 파쇄 길이가 일정 값에 도달하면 파쇄 길이가 증가함에 따라 파쇄 ​​후 초기 생산성과 단계 누적 생산량이 증가함을 보여준다. , 파쇄 길이를 늘려도 일일 평균 생산량과 누적 생산량에는 크게 기여하지 않으므로 최적의 산 파쇄 길이는 100~120m이다.

그림 3 파괴 길이와 일일 생산량 사이의 관계

그림 4 파괴 길이와 누적 생산량 사이의 관계

4.4 파괴 전도성 최적화

그림 5, 6을 보면 전도도가 증가함에 따라 초기 생산능력과 파단 후 단계 누적 생산량이 크게 증가하는 것을 알 수 있으며, 최적 파단 전도도는 300×10-3μm2·m이다.

4.5 건설 규모 및 예비유체 비율

지역 지질 조건에 따라 인접한 유정의 현장 응력 및 지진 프로파일 해석 결과와 결합하여 계산 및 분석에 따르면 대상층 상부 바추층 아래 이암 분절 폐색은 양호하나, 대상층 하부는 폐색이 불량하다. 수층과의 연통을 피하기 위해서는 산성압력 파괴 높이를 약 80m로 조절해야 하며, 동시에 T47 경계면 아래 수평 구간 위의 유리한 저수지와 소통하기 위해서는 파괴 높이를 유지해야 합니다. 너무 작지 마십시오. 시뮬레이션 결과는 단일 단계 산 파쇄 규모가 약 500m3의 총 액체 부피에서 제어되어야 함을 보여줍니다. 균등 규모 전제 하에서, 사전 충전 유체의 비율이 증가함에 따라 파괴 전도도는 감소하며, 파괴 전도도 목표인 300×10-3μm2·m를 달성하기 위한 최적의 사전 충전 유체 비율 범위는 약 40%입니다. 구간별 시공규모의 최적화 결과는 Table 2와 같다.

그림 5 파괴 전도도와 일일 생산량의 관계

그림 6 파괴 전도도와 누적 생산량의 관계

표 2 산성 파괴 구성 매개변수와 파괴 매개변수 요약

4.6 시공 변위

균열 높이와 시공 변위 사이에는 양의 상관관계가 있으며, 시공 규모가 동일할 때 시공 변위가 증가하면 균열 높이도 증가합니다. 동일한 변위에서 첫 번째 구역의 건설 마찰이 가장 크고 수원 압력이 가장 높기 때문에 계산 및 분석에 따르면 파쇄 유체의 건설 변위는 5.0m3/min 미만이고 산성 액체 변위는 6.0m3/min, 수원 압력은 90MPa보다 낮으므로 선택하십시오. 105MPa 수원 및 트레인 세트는 건설 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 파괴 높이 제어 및 수원 압력 제한 요구 사항에 따라 파쇄 ​​유체 구성 변위는 4.0~5.0m3/min으로 결정되고 산성 유체 변위는 5.0~6.0m3/min에 따라 현장에서 조정될 수 있습니다. 압력 조건.

5 현장 산파쇄공사

5.1 시공개요

2012년 4월 26일 2단계의 산파쇄작업이 연속적으로 진행되었으며, 지층에 압착된 액체의 총량은 미끄러운 물 413.1m3, 젤리 365m3, 조향산 80m3, 분쇄 가교산 380m3 등 총 1208.1m3로 축적됐다. 최대 시공 펌프압력은 66.6MPa이다. 케이싱 압력은 38.7MPa이고 최대 건설 배수량은 5.0m3/min입니다. 펌프를 정지하고 압력을 측정합니다. 펌프 압력은 18.9MPa에서 17.17MPa로 떨어졌고 케이싱 압력은 16.4MPa에서 14.0MPa로 떨어졌습니다. 산압의 모든 지표는 기본적으로 설계 요구 사항을 충족합니다. 펌프 가동 후 오일 케이싱 압력 연결부와 1단, 2단 볼 슬라이딩 슬리브가 명확하게 열리지 않아 현장에서는 생산량 증대를 위해 공사를 중단하고 유체를 배수하기로 결정했다.

5.2 액체 배출물 생산 상황

유정은 2012년 4월 26일 5mm 오일 노즐을 사용하여 배출을 조절했다. 28일까지 오일 압력은 19.11MPa로 오일 함량이 높았다. 30%로 가스가 생산되었으며, 총 배출량은 240.7m3이다. 2012년 5월 12일 현재 3mm 오일노즐은 유압 25.5MPa, 케이싱압력 10.7MPa, 일일 액체 생산량 33.1m3, 일일 가스 생산량 23677m3, 워터 컷 7.6%, 누적 석유 생산량은 888.2m3로 주변 유정의 초기 생산량보다 높습니다. 파쇄 후 효과 및 시뮬레이션 분석(표 3)은 분할된 산 파쇄 최적화 설계 방법이 정확하고 효과적임을 보여줍니다.

표 3 단계적 산파쇄 시공 및 피팅 매개변수

6 개선이 필요한 문제

1) 완성 과정에서 품질 관리를 강화합니다. 산압으로 펌프를 개방한 후 오일 슬리브 압력이 연결된 것으로 나타났습니다. 원인 분석: 첫째, 리턴 삽관 컬럼을 삽입한 후 래칫 고정을 확인하는 리프팅 동작이 없었습니다. 차압 슬라이딩 슬리브가 열렸을 때 압력은 순간적으로 41.02MPa에 도달했으며, 이 압력 하에서 후면 삽입 조인트의 변위는 90.14cm이고 밀봉 삽관에 삽입된 패킹의 길이는 20cm입니다. 차압 슬라이딩 슬리브로 인해 삽입 씰이 파손될 수 있습니다. 둘째, 걸이형 패커와 물 팽창 씰이 완전히 장착되지 않았습니다. 앞으로는 단계적 산파쇄의 성공적인 시행을 보장하기 위해 전체 유정 완성 공정의 품질 관리를 강화할 필요가 있습니다.

2) 슬라이딩 슬리브 품질 관리. 1층과 2층의 피칭슬라이드는 확실히 열리지 않습니다. 첫 번째 공사가 완료된 후 슬라이딩 슬리브는 1.5~4.9m3/min의 변위로 여러 번 미끄러졌습니다. 명확한 개방 표시는 없었으며, 분석 결과 슬라이딩 슬리브가 열렸을 것으로 판단됩니다. 두 번째 섹션. 두 번째 공사가 완료된 후 슬리브는 1.5~3.0m3/min의 변위로 여러 번 미끄러졌으나 눈에 띄는 열림 표시는 없었습니다. 밀도가 2.8g/cm3인 볼을 다시 넣고 1.5~4.5m3/min의 변위로 슬리브를 여러 번 미끄러졌습니다. 눈에 띄는 열림 표시는 없었습니다. 그 이유는 볼 전달 변위가 크고 슬라이딩 슬리브의 품질에 문제가 있기 때문으로 분석됩니다. 앞으로는 슬라이딩 슬리브의 품질 보장을 기반으로 볼 전달 변위를 최적화하여 분할된 산 파쇄를 성공적으로 구현해야 합니다.

7 결론 및 이해

1) 수평형 유정 산파쇄 기술은 다분야 기술입니다. 핵심은 수평 구간의 유정 품질과 온도 저항입니다. 물 팽창 패커 성능, 효과적인 밀봉, 슬라이딩 슬리브 볼 시트 밀봉 및 압력 유지 개방 성능은 연구 테스트를 더욱 강화하고 도구 성능을 개선하는 동시에 품질 관리를 잘 수행하는 것이 좋습니다. 탄산석유 및 가스 개선을 위한 전체 완성 및 산파쇄 공정의 티베트 개발 성과에 대한 효과적인 기술 지원을 제공합니다.

2) 수평 유정의 단계적 산 파쇄 완료 계획은 실제 시추, 기록 및 로깅 데이터, 현장 응력 분석, 단계적 응력 분석을 기반으로 유리한 저수지 섹션의 효과적인 자극을 달성하는 원칙을 기반으로 해야 합니다. 산성 파쇄 수준 저수지 균열 및 공동의 개발, 유정 직경 및 유정 궤적을 위한 유정 완성 도구의 요구 사항과 결합된 수치 최적화를 기반으로 패커 및 슬라이딩 슬리브의 위치가 결정됩니다.

3) 산부식 파단 길이, 전도도, 시공 규모, 각 단면의 예비유체 비율, 변위 등의 매개변수를 최적화하고, 파쇄유체와 산성유체를 최적화하여 차별화된 해석을 이루었습니다. .구간 산성파쇄 최적화 설계안. 현장 시공 및 파쇄 후 결과는 시공 매개변수 및 접합부 높이 제어 조치가 합리적이고 효과적이며 분할된 산 파쇄 최적화 설계 방법이 정확하고 더욱 촉진 및 적용될 수 있음을 보여줍니다.

참고문헌

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