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【完井】高效完井和增产,北海作业者都服了

北海油井见证NOV公司用i-Frac系统实现高效完井和增产

打破常规思维,NOV推出i-Frac系统,采用可溶解压裂球和可多次开关,帮助北海作业者成功解决难题实现完井和增产。在两口井试验成功后,推广应用至整个油田。

来自 | NOV
编译 | 白小明

在北海地区,作业者通常习惯性采用桥塞射孔方法进行多级完井。但是其增产效果有时并不理想,而且这一过程非常耗时,单次作业耗时从3天到7天不等。这样不仅影响项目的经济性,还影响油气井的投资回收期。鉴于此,国民油井华高公司(NOV)推出i-Frac系统为北海作业者完美解决了这一问题。

背景

北海地区,某作业公司使用标准的增产技术,每隔76m左右进行10孔/簇的分簇射孔完井作业。然后将酸以6.36-9.54m3/min的速度注入地层,使用封堵球来进行簇间的机械分割,采用这种方法意味着无法采用精准定位的增产设计。此外每级压裂完成5-8个射孔簇,导致在进行每级压裂时,大量的酸溶解了上部射孔簇所在地层的白垩岩,在井深较浅时,这种现象更为严重。在白垩岩溶解后,即解除了对套管的支撑,使套管向形成的“大肚子”处弯曲。

针对此问题,作业公司试行了不同的解决方案。首先,作业公司试用了单炮射孔,试图提高酸处理效果,并尽可能将射孔点均匀分布于油藏。然后试用了连续油管和跨式封隔器进行选择性酸化。最后还尝试同时使用井下和地面设备的“智能”完井方法。

最终,这些方法均被证实耗时、昂贵,且不能解决作业公司遇到的问题。作业公司随后联系了NOV,采用i-Frac滑套系统。系统的首要目标是优化射孔间距,大幅节约作业时间;其次目标是消除早期技术带来的井控制问题。

智能完井技术转型

在之前的作业中,作业公司在油田安装了大量的地面控制智能油井系统,井内下入了7 5/8-in生产尾管,然后固井,并采用油管传输射孔,同时下入封隔器和滑套。每一级的地面控制阀可用于多级增产、生产管理和层间二次增产。但是,这种系统由于井下和地面硬件投入太大,不仅经济成本高而且完井需要额外的钻机时间。另外这种井易提前出现故障,存在功能缺失的问题。

作业公司和NOV合作,确定对智能井系统采用机械方法。最终决定采用具备多次开关(MOC)功能的i-Frac系统,这算是一种折中方案,可以减少对智能井系统的需求。这种设计不存在功能限制,可以无需油井干预从地面投球进行增产。尽管单层需要采用电缆爬行器干预来进行油藏管理和二次增产,但这种流程的成功率足够高,值得采用。但对于机械解决方案而言,缺乏关键数据是一个值得考虑的问题。

北海油井见证NOV公司用i-Frac系统实现高效完井和增产

外尾管射孔,封隔器和滑套连接在内尾管,用于分级压裂作业

NOV设计的i-Frac系列投球滑套,可以提高产品功能,降低成本。所有组件在下入过程中均处于关位,通过地面投溶解球来打开。

(1)MOC滑套:增产、生产和注入滑套,可以采用标准开关工具,在整个油井生产期内机械操作多次,以隔离非生产液体或者进行单层二次增产。

(2)单次开关滑套:可以采用标准开关工具,将处于开位的滑套关闭,以隔离非生产流体。

(3)单次滑套:增产阶段投球后,使滑套保持开位。

与滑套配合的溶解球,是这种解决方案的另一关键组件。大压差和溶解测试表明,在打开多次开关滑套时,优质球可以承受冲击,最低压差级别达到8000psi,在70℃的条件下保持6小时;球可以在多种流体和温度条件下溶解,而且溶解速度足够快。作业公司指出,采用新技术后,可以获得许多理想的结果,包括功能的强化和成本的降低,以及堵水的灵活性,还可以进行产层二次增产。在两口试验井完成测试程序后,下入滑套系统,之后作业公司在整个油田项目中部署了该系统。

实用案例

作业公司在作业中加入增产滑套的首要目的是将储层隔离成可控的不同增产层,以便使各层酸液分布均匀。所选的滑套作为生产尾管的一部分,入井时处于关位。为了形成理想的增产段,尾管可以采用裸眼封隔器固定在储层,也可以采用常规的下尾管和固井程序进行固井。

两口试验井详细情况如下,满足了作业公司采用滑套技术提高效率的诉求。

1号井

第一口试验井采用了i-Frac系统,裸眼尺寸为6 1/2-in.,采用5-in.生产尾管,尾管共连接73个滑套,下到位后固井。73个滑套分为4个增产级,滑套使用流量限制设计,过流面积经过定制,确保每级的酸液分布合理。

北海油井见证NOV公司用i-Frac系统实现高效完井和增产

尾管采用泡沫固井泥浆和标准的固井程序固井,向井内泵入水泥后,显示尾管胶塞在计算流量下正常坐落在座落短节上。另外,也没有胶塞通过投球滑套座的压力变化显示。然而,由于采用了第三方液压滑套,出现了非预期的问题,不得不下入连续油管清理多余的重晶石。尽管出现了问题,其余三级的56个滑套通过投球正常打开,并成功完成了增产作业。

2号井

第一口试验井取得的增产效果,促使作业公司继续对第二口井进行完井和增产作业。第二口井是一口深度为5181m的产油井,分为两级共下入39个滑套。

连接并安装后,投入固井上胶塞,并在理论顶替排量下坐落,然后成功进行了5000psi的压力测试。鉴于第一口井的经验,提前计划并下一趟钻实施了清理作业。

投入3 3/8-in.球打开下部一级19个滑套,球坐落在下球座上后,隔离了下部射孔段,以进行基质酸化增产。接下来投入3 5/8-in.球,打开上部一级20个滑套。球坐落在了上部一级的下球座上,在酸化作业期间隔离了前一级酸化段。重复这一步骤进行上部一级酸化作业。另外,在硬关井后,观察到了良好的水击效应,表明增产措施合理。两级完井的产油量均较高,后期产量仅略有下降,作业效率得到提升,减少了油井干预作业量。

在过去3年新油田的开发中,另外34口井的成功应用,进一步证明了采用滑套方法进行油藏完井的高效性。

i-Frac系统的高效性

相比常规的桥塞射孔完井,在多级完井作业时采用i-Frac系列投球滑套,可以增强完井功能,降低成本。滑套系统避免了射孔枪炸药和桥塞的使用,使作业公司可以在常规的抑制性钻井液中下入完井管串,而非加重盐水。这种技术提高了北海油田的完井和增产效率。

北海油井见证NOV公司用i-Frac系统实现高效完井和增产

采用i-Frac滑套系统,从以下几个方面带来了巨大的效果提升。

完井效率

与常规的桥塞射孔作业相比,采用增产滑套作业量小、大幅节约了安装时间、降低了作业风险。采用i-Frac滑套系统,避免了在现场操作射孔枪炸药的风险,滑套的屏蔽作用使操作人员可以在常规抑制性钻井液中下入滑套,而不用采用加重的盐水,无需坐封桥塞。

增产效率

试验井和后续施工证明,无需油井干预的多层增产作业,与常规方法相比更具时效和经济性。当前的桥塞射孔技术在北海作业时,单级耗时3-7天。而采用尾管内下尾管的系统,7级增产作业仅需36小时;采用固井的4级尾管系统,可以在48小时内完成增产作业,包括更换补给船。此外采用桥塞射孔进行增产作业,更易受气象和环境影响。

北海油田通过引入可溶解压裂球技术,给作业公司带来了更理想的效果。相比常规的复合压裂球,可溶解球降低了球以下产层的生产堵塞,以及后期球阻碍油井干预的风险。

生产管理

在初次增产作业后,利用该系统具备的关闭和再次打开功能可以屏蔽来自高含水层的非生产液体,以及进行选择性多层二次增产作业。有一口井采用了含3个层的尾管内下入尾管的方法,每个层均下入了水和油示踪剂,以确定各层的贡献率。

该系统高效的水层识别和隔离效果,证明了完井系统作为生产管理工具的稳健性。另外,使用MOC滑套可以进行二次增产来提高生产效果。

这种增产技术方法可完成多级增产,可以从井底往上进行选择性层间隔离。该方法可以一趟钻完成分层隔离增产,相比常规的整口井平推增产措施更具优势。多级投球压裂系统因无需油井干预作业,经证实是时间高效的油井增产方法。经过几年的实践,增产滑套产品、系统和流程已成为北海其中一个最大油田的首选完井解决方案。

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