基于DAS光纖監(jiān)測的射孔簇效率優(yōu)化技術(shù)分析

利用光纖監(jiān)測可改進目前的完井方法。今天中國光軟帶來基于DAS光纖監(jiān)測的射孔簇效率優(yōu)化技術(shù)介紹，讓從業(yè)者了解如何利用DAS來幫助優(yōu)化完井。

射孔簇通?？梢远x為一組射孔，射入套管并在多個層段內(nèi)重復(fù)。然后，射孔簇形成將要增產(chǎn)的壓裂段。一個壓裂段可能有1~15個或以上的射孔簇。壓裂段的設(shè)計和射孔簇的數(shù)量取決于許多變量。下面是一個典型壓裂段的示例，其輪廓為套管剖面。

射孔簇效率是完井優(yōu)化的一個關(guān)鍵方面。目前業(yè)界對射孔簇效率的經(jīng)驗法則約為70%，這意味著只有2/3的射孔簇處于活動狀態(tài)。在上面的例子中，只有大約3個射孔簇可以開啟進行增產(chǎn)。

導(dǎo)致效率低下的原因有哪些（其實有很多，以下這些是最常見的）

限流設(shè)計

儲層非均質(zhì)性

固井質(zhì)量不佳

加速儲層破裂的酸液鋪置

暫堵劑使用

周期性泵速變化-導(dǎo)致射孔簇關(guān)閉

01、限流設(shè)計

大多數(shù)使用橋塞射孔完井的作業(yè)者已傾向于應(yīng)用限流設(shè)計。限流是射孔設(shè)計的一種形式，在少數(shù)射孔中限制流體注入。由于較高的射孔孔眼摩阻，流體在射孔簇間的分布被認為更加均勻。

射孔效率可能會因錯誤地計算打開所有射孔簇所需的壓差而受到影響。許多井都經(jīng)歷了跟部偏流（heel bias flow），如果沒有高壓差，趾端的射孔簇將無法打開。

規(guī)劃限流設(shè)計時需要考慮的一個因素是光纜周圍的速度和磨蝕效應(yīng)。每組射孔越少，速度越高。射孔從磨蝕標(biāo)準(zhǔn)外徑0.37MM到超過2.00MM的情況并不罕見（極限限流情況）。通過對多個完井作業(yè)的井下攝像工作，驗證了磨蝕影響。

統(tǒng)計分析多個不同作業(yè)者的限流設(shè)計，差值低至300psi，最高達3400psi。當(dāng)計劃設(shè)計極限限流時，需要審查磨蝕的風(fēng)險。兩個不同的作業(yè)者選擇了單一簇射孔設(shè)計，每個壓裂段有4個射孔簇。這種設(shè)計的風(fēng)險是射孔簇砂磨，導(dǎo)致極高的速度。造成結(jié)果是，由于光纖受到磨蝕影響，壓裂過程將被縮短。

02、儲層非均質(zhì)性

射孔簇效率可直接受射孔簇位置的影響。大多數(shù)作業(yè)者將壓裂段以幾何形態(tài)排列，無論巖性如何，這些壓裂段沿橫向均勻分布。儲層內(nèi)的層狀/互層會影響效率，這可能會產(chǎn)生更高的破裂壓力。

如果射孔簇設(shè)計在儲層的較高應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，它們將不會像在儲層正常應(yīng)力段內(nèi)射孔簇一樣在較低的壓力時破裂。

在非均質(zhì)性偏高的地區(qū)，一些作業(yè)者目前正在使用鉆井?dāng)?shù)據(jù)來輔助壓裂段設(shè)計，以提高增產(chǎn)效果。在下面的示例中，顯示了地質(zhì)力學(xué)完井。各壓裂段被移至儲層的低應(yīng)力區(qū)，各壓裂段之間的間距不同。

這些儲層內(nèi)的射孔簇效率平均提高了40%，該壓裂段內(nèi)所有射孔簇都順利地打開了地層。

03、固井

完井中進行固井是增產(chǎn)效果最關(guān)鍵的方面之一。固井最常見的問題是套管外的環(huán)空流動。

在限流或常規(guī)射孔作業(yè)中，由于套外連通，排量分布較差。由于套管外幾乎沒有水泥，完井基本上變成了裸眼完井。

穿過射孔的液體將向壓裂段內(nèi)最主要的射孔簇移動

正確的限流設(shè)計可以花費數(shù)小時，但如果沒有良好的固井質(zhì)量，射孔簇效率將很低。在應(yīng)用極限限流設(shè)計的井上，射孔簇效率通常小于40%。效率低下的原因是從射孔簇的跟部開始的套管外液體。

04、暫堵劑

關(guān)于暫堵劑有兩種流派，它要么有效，要么無效。中國光軟通過許多暫堵劑試驗觀察到，在大多數(shù)情況下，暫堵劑沒有得到有效使用。部署暫堵劑時，DAS光纖數(shù)據(jù)中最常見的觀察結(jié)果是：

一、磨蝕：

部署暫堵劑時，不考慮射孔的磨蝕。機械暫堵劑有特定尺寸，并根據(jù)未磨蝕的射孔外徑進行選擇。

一種常見的導(dǎo)流方法是在泵送一定噸位（大多數(shù)情況下為壓裂液的50%或以上）后進行導(dǎo)流。

在極限限流情況下（XLE），每個射孔簇通常有6個或更少的射孔。這些射孔的磨蝕將非常嚴重，尤其是在射孔簇效率低下的情況下。

DAS光纖數(shù)據(jù)已證實，在大多數(shù)情況下，暫堵劑只工作了很短的時間，由于暫堵劑將穿過被磨蝕的射孔，這些射孔比暫堵劑更大。

為了緩解這一問題，在磨蝕成為一個問題之前，在壓裂過程中早些時候可以對暫堵劑進行了泵送。這種方法不好的地方是，當(dāng)提早泵送時，作業(yè)者在進行有效增產(chǎn)之前就已經(jīng)有效地關(guān)閉了射孔簇。

二、壓力：

如果使用機械暫堵劑，大多數(shù)服務(wù)公司將建議使用30%的暫堵劑。

當(dāng)極限限流設(shè)計的效率低下時，這會成為一種風(fēng)險。

當(dāng)作業(yè)者遵循暫堵劑程序時，暫堵劑可以有效地關(guān)閉增產(chǎn)過程，而不是根據(jù)DAS光纖數(shù)據(jù)進行實際的現(xiàn)場觀察。

例如，在過去的一次作業(yè)中，作業(yè)者在6個射孔簇的壓裂段內(nèi)放了5個繩結(jié)（pod），每個射孔簇有3個射孔。當(dāng)時，只有2個活躍的射孔簇。當(dāng)暫堵劑到位后，發(fā)現(xiàn)壓力顯著增加，原因是有5/6的射孔關(guān)閉，未激活的射孔簇并未打開。

三、液量重新分配：

在大多數(shù)情況下，中國光軟已經(jīng)注意到，暫堵劑沒有打開未激活的射孔簇——這是暫堵劑的意圖。

當(dāng)生產(chǎn)力較差的跟部射孔簇被關(guān)閉時，這些射孔簇將排量“重新分配”到一個已經(jīng)占主導(dǎo)地位的射孔簇。未激活的射孔簇并沒有打開——我們認為這是由于酸的鋪置和未激活的射孔簇僅打開較小部分地層。

四、部署方法：

在所有部署暫堵劑的情況下，停止加砂來放入繩結(jié)（pod）。

一旦繩結(jié)進入井筒，降低排量從而在繩結(jié)撞擊射孔之前降低壓力。

這將變得無效的是，許多儲層對排量較敏感。一旦速率降低，射孔簇將關(guān)閉，不再重新打開。這就是暫堵劑可能進一步加劇射孔簇效率低下的原因，隨著射孔簇關(guān)閉，存在過多的繩結(jié)，其性能會下降，一旦增產(chǎn)恢復(fù)，結(jié)果會更糟。

05、酸液放置

并非所有完井作業(yè)都需要酸液來擊穿射孔。作業(yè)者定期進行酸化處理，以協(xié)助由于固井造成的損壞。

在因高壓而需要酸液的儲層中，關(guān)鍵是要將酸液泵入井筒，使其均勻地分布在所有射孔中。

現(xiàn)場觀察到的一個風(fēng)險是酸泵連接和設(shè)置不良。為了確保最有效的酸液鋪置，橋塞射孔投球作業(yè)后應(yīng)該緊跟著酸化作業(yè)。

一些作業(yè)者將酸液直接連接在管匯上，而鋼球則直接落在井口。當(dāng)橋塞中的投球落座，在橋塞上方有幾立方米/桶的酸。其結(jié)果是酸液被大頭擠壓，通常只進入跟部的射孔簇。

06、泵速

如上所述，儲層對泵速非常敏感。

一旦射孔簇地層破裂并進液，不建議降低泵速，除非主要射孔簇排量存在速度/磨蝕風(fēng)險。

在下面的示例中，泵速率降低，3個射孔簇關(guān)閉。當(dāng)泵速再增加時，射孔簇保持關(guān)閉狀態(tài)。

07、總結(jié)

從DAS光纖數(shù)據(jù)中可以學(xué)到很多東西，可以應(yīng)用于無光纖的常規(guī)完井。作業(yè)者可以了解其特定地層如何響應(yīng)增產(chǎn)設(shè)計，以及DAS光纖工程設(shè)計的整體有效性。

維護射孔簇效率是使用正確的工程解決方案優(yōu)化完井的一個要素。DAS光纖監(jiān)測使這一切成為可能，將所學(xué)知識應(yīng)用于未來的油田開發(fā)。

編輯：黃飛