定向射孔技术(二)

1926射孔技术

水力压裂

射孔作业非常重要,但在水力压裂和酸化处理作业中常常被忽视。井眼尺寸、射孔密度、穿透深度、射孔枪相位以及射孔方位等都是很重要的参数。忽视其中的任何一个参数都有可能导致脱砂,对长期开采极为不利,增加额外的钻机时间和设备来清洗井眼,浪费昂贵的增产处理液和支撑剂,从而增加完井成本。过早脱砂通常导致增产效果下降,还有可能使未来的重新压裂作业更加困难。

无论是哪种情况,生产情况通常不如预期的好,主要是由于层段覆盖不完整、裂缝长度较小以及裂缝传导能力差等原因造成的。为了更好地解决定位不好的射孔孔眼的摩擦压力以及近井眼流动阻碍等问题,作业者常常通过提高泵速和压力,使用损害性更大的压裂液,增产作业前采用酸进行分解,重新射孔以及在处理作业早期泵入支撑剂段塞等来消除阻碍。所有这些方法都会增加额外的费用,而且根据现有井眼和地层条件情况的不同,其最终效果如何也是一个问题。

地层应力控制着水力压裂裂缝的形成和传播。沿最大应力方向的射孔孔眼可以与水力压裂裂缝更好地连通,并且允许流体直接沿阻力最小的路径流动,因此可以优化压裂效果(图1)。如果射孔孔眼在应力场中的方位不佳,曲折的流动路径会在泵送作业过程中增加形成裂缝所需的压力和流体摩擦压力。这些损耗会分散水力能量,从而限制了裂缝的几何形态并增加泵送增产处理液所需的动力。其结果可能会造成过早脱砂,降低支撑剂最终的浓度和体积,并且增加作业成本。

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优化水力压裂作业。在最大水平应力方向上进行定向射孔可以提高油藏增产处理作业的效率和效果。与 PFP 一致的射孔孔眼可以降低或消除近井眼的曲折流动路径或流动限制(上)。在实验室对三轴应力下地层中的造缝情况进行了全比例实验测试,结果表明,在 PFP 方向上的射孔孔眼形成了单翼或双翼的裂缝,具有最小的曲折度和降低的注入压力(左下)。在相同的实验中,定位不好的射孔孔眼在井眼半径的不同点上形成了多个裂缝,并在水泥 – 地层界面周围传播(右下)。

定向射孔和压力作业可以尽量减小或消除近井眼的压力损耗。压裂作业的设计和实施有助于形成宽大且导流能力好的裂缝,并且在近井眼区域有效输送支撑剂而不是流体流动。这也允许完井工程师设计更为大胆的压裂计划,即采用更高浓度和更大尺寸的支撑剂以及粘度更小的无损害压裂液(如ClearFRAC粘弹性体系),以改善裂缝导流能力和油井的产能。

当作业受到压力或泵速等的限制以及受到对压裂液和支撑剂体积的限制时,定向射孔还有助于优化增产处理作业。这些应用包括在具有较小尺寸油管以及连续油管输送 CoilFRAC 选择性增产作业的井中的应用。

定向射孔不但可以为利用连续油管进行压裂提供新的机会,而且还不需要把油管泵下和保护套管免受过大的注入压力,尤其是在由于高破裂压力而难于处理的地层中。在某些情况下,较低的裂缝形成压力和裂缝传播压力使得将套管泵下成为可能,通过采用高质量、高强度的油管可以降低压裂作业的成本和复杂性。