DPS-75裸眼水平井山2气层分段压裂投产施工设计

鄂尔多斯盆地大牛地气田

DPS-75裸眼水平井山2气层分段

压裂投产施工设计

中国石油化工股份有限公司华北分公司

二〇一四年八月十五日

鄂尔多斯盆地大牛地气田

DPS-75裸眼水平井山2气层分段

压裂投产施工设计

设计单位：华北分公司工程技术研究院 设 计 人： 赵洲民 初 审 人：

审核单位：华北分公司

审核人： 审 批 人：

中国石油化工股份有限公司华北分公司

二〇一四年八月十五日

目 录

一、施工目的 ........................................................................................................................ 1 二、基本概况 ........................................................................................................................ 1 （一）基本数据 ................................................................................................................. 1 （二）储层概况 ................................................................................................................. 4 （三）压裂施工管柱组合及工具规格 ........................................................................... 15 三、压裂优化设计 .............................................................................................................. 18 （一）压裂设计依据 ....................................................................................................... 18 （二）裂缝方向 ............................................................................................................... 18 （三）设计思路 ............................................................................................................... 18 （四）压裂材料选择 ....................................................................................................... 19 （五）泵注程序和裂缝参数模拟 ................................................................................... 21 （六）压裂管柱及井口选择配套 ................................................................................... 34 （七）压裂材料准备 ....................................................................................................... 35 四、压裂施工工序与压后排液管理 .................................................................................. 36 （一）准备阶段 ............................................................................................................... 36 （二）第一段 ~ 第九段主压裂 ..................................................................................... 36 （二）第十段 ~ 第十二段主压裂 ................................................................................. 36 （四）压后排液管理 ....................................................................................................... 37 五、施工风险分析及应急预案 .......................................................................................... 39 （一）施工风险 ............................................................................................................... 39 （二）应急预案 ............................................................................................................... 39 六、压裂施工质量控制要求 .............................................................................................. 41 七、安全及环保控制 .......................................................................................................... 43 八、资料录取及提交要求 .................................................................................................. 45

一、施工目的

DPS-75井为部署于鄂尔多斯大牛地气田大98井区的一口水平井，井口位于DPS-30井口166.70°方向2121.69处，目的层为二叠系下统山西组山22段。为提高该井单井产量和改善该区低渗透气藏开发效果，决定对该井实施分段压裂改造。

二、基本概况

（一）基本数据 1．基础数据

表2-1 DPS-75井基础数据

2．水平井眼轨迹

本井设计水平段长度为1200m；实钻水平段总长度为1173m；钻遇砂岩总长度为992m，占水平段总长度的84.57%；钻遇具有全烃显示的砂岩总长度为556m，占水平段总长度的47.40%；钻遇泥岩长度为181m，占水平段总长度的15.43%。

图2-1 DPS-75井设计轨迹示意图

图2-2 DPS-75井水平段实钻轨迹图

3．全井段泥浆使用情况

本井钻井液以稳定井壁和最大限度的减少对储集层的损害，保护油气层为主，一开选用聚合物钻井液；二开选用钾铵基聚合物钻井液，主要通过K+和NH4+的晶格固定和离子交换作用来抑制泥页岩吸水水化膨胀，稳定井壁，使用封堵剂封堵地层的层理裂隙，严格控制钻井液滤失量≤5ml；三开水平段采用钾铵基聚合物钻井完井液体系。

表2-3 分井段钻井完井液配方

要求钻井液密度不能高于1.18。

4．井身结构

该井水平井段采用6″裸眼完井，具体数据如图所示。

图2-3 DPS-75井井身结构示意图

（二）储层概况 1．地层特征

鄂尔多斯盆地区域地质构造基本特点为东北高，西南低，盆地内部构造平缓。盆地的地质构造演化可分为五个阶段：①中晚元古代以浅海碎屑岩和碳酸盐岩发育为主的裂陷槽盆地阶段；②早古生代以陆表海碳酸盐岩沉积为主的复合型克拉通坳陷盆地阶段；③晚古生代到中三叠世以滨海碳酸盐岩逐渐过渡为碎屑岩台地的联合型克拉通坳陷盆地阶段；④晚三叠世到白垩纪的大型内陆湖泊、河流沉积的坳陷盆地阶段；⑤新生代内陆河湖断陷充填型周缘断陷盆地阶段。从现今盆地的构造面貌来看，地史时期虽然经历了多期次的构造运动，但盆地内部广大地区的构造环境具有长期、整体的稳定性，各时代地层除盆地边缘有角度不整合接触外，一般均为连续沉积或假整合接触。

2．构造特征

根据现今的构造形态，结合盆地的演化历史，鄂尔多斯盆地可划分为：伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、天环坳陷、伊陕斜坡等五个一级构造单元。

鄂尔多斯盆地内形成了三套含油气体系，即下古生界寒武—奥陶系海相碳酸盐岩含油气体系、上古生界石炭系—二叠系海陆交互相含煤碎屑岩含油气体系和中生界内陆湖泊相碎屑岩含油气体系。

晚石炭世太原期，海侵由东西两个方向向盆地内部反复进行，形成多个海侵旋回，可划分出泻湖-障壁-潮坪相模式、潮坪-障壁-潮下浅水陆棚灰岩沉积模式。塔巴庙地区

太原期晚期(即山2层)的沉积相特征表现为，主要发育2～3排北东—南西向障壁砂坝，其间则发育泻湖、潮间泥坪和沼泽。

3. 区域地层概述

研究区内钻井揭露的地层有第四系，白垩系志丹群，侏罗系安定组、直罗组、延安组，三叠系延长组、二马营组、和尚沟组、刘家沟组，二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山西组，石炭系太原组、本溪组，奥陶系上马家沟组，钻井平均揭露地层厚度3000m。其中，二叠系下石盒子组、山西组，石炭系太原组为气田主要目的层。

三维地震储层预测成果表明，DPS-75井水平段位于山22砂岩厚度大于15.0m的发育有利区，位于孔隙度大于7.5%的有利区，位于含气饱和度发育有利区。同时，DPS-75井水平段位置构造发育宽缓，有利于水平井的实施。

图2-4 DPS-18导眼～DPS-75井A靶点～B靶点～DPS-19导眼井三维储层预测剖面图（基准面1300m）

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图2-5 DPS-30导眼井～DPS-75井A靶点～B靶点～DPS-19导眼井山2砂岩对比剖面图

2

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DPS-75裸眼水平井山2气层分段压裂投产施工设计 2014-08-15

图2-6 三维储层预测大98井区山2砂岩厚度等值线图（基准面1300m）

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图2-7 三维储层预测大98井区山2孔隙度分布图（基准面1300m）

2

4．储层物性特征

山2段储层岩性主要为中粗岩屑砂岩，少量中～粗粒岩屑石英砂岩。碎屑颗粒中石英含量为52～91%，平均为73.2%；长石含量为0～11%，平均为1.4%；岩屑含量为5～48%，平均为25.4%。岩石为颗粒支撑，孔隙式胶结，颗粒之间点～线接触。

山2段储层岩石泥质杂基含量较高，分别为4.9%；自生胶结矿物种类均较多。山2段主要为伊利石和方解石，以及少量的高岭石、绿泥石、石英和菱铁矿、白云石。

山2段储层为低孔、低渗储层，孔隙度均值8.9%，渗透率均值0.48×10-3μm2。 山2段储层孔喉为大孔微细喉，其平均孔隙半径为25.17μm，平均喉道半径为0.4μm，中值喉道半径0.05μm，排驱压力为1.24MPa，中值压力为14.49 MPa。

表2-5 山2段储层物性统计表

依据本区已钻井的资料，本区山2段平均地层压力24.2MPa，压力系数范围0.86～0.97，平均压力系数0.92。下表为本区山2段气层的气体分析数据。

表2-7 本区气体分析数据

DPS-75井邻井山2层段产能相对较好，统计DPS-75井周围1口井在山2层试气结果，统计结果见下表。

表2-8 本区山2层位产能统计表

7大牛地气田上古生界气藏盖层分为两类：① 局部盖层：下石盒子组、山西组和太

原组的厚层泥岩分布，连续性较好；且厚度大（106～385m），突破压力在10.63～15.5MPa，突破时间在19.78～42.04a/m，中值压力在25.0～40.0MPa，封盖高度在1032～1504m，遮盖指数在2063～3008，为良好盖层。② 区域性盖层：二叠系上统上石盒子组发育一套滨浅湖相的泥质岩，单层厚度5～20m，总厚达100～200m，分布极为广泛、横向连续性好，为气田理想的区域性盖层。

8．地层温度

根据大牛地气田多口井测试资料统计，大牛地气田地温梯度3.12℃/100m，预计本井井底温度为97.9℃。

9．录井解释情况

根据录井解释成果，分析认为DPS-75井通过水平段压裂改造，可以获得工业产量。研究确定对本井水平段井深2854-4027m（山2）进行压裂改造以提高单井产量。DPS-75井水平段可选择进行压裂改造的砂岩视厚度达992米，其分段厚度及顶底深度见下表。

图2-8 DPS-75井导眼目的层段测井成果图

DPS-75 裸眼水平井山 2 气层分段压裂投产施工设计

2014-08-15

DPS-75井水平段随钻伽马曲线2850

深 度

自然伽马0 200 0

气测全烃100

录井岩 性剖面

建议射 孔位置

(m)290012

2950

3000

11

3050

3100

10

31509

3200

32508

3300

33507

3400

34506

3500

35505

3600

36504

3700

37503

3800

38502

3900

3950

1

4000

4050

图 2-9 DPS-75 井水平段测井成果图12

4100

10．设计压裂段

根据测、录井显示结果、随钻伽马成果和反演剖面综合分析，建议对以下井段进行压裂改造。

图2-10 DPS-75井实钻水平段反演砂厚图

从反演砂厚图分析知，水平段S2-2砂岩与上覆地层H1-1砂岩之间有3m左右泥岩隔层，夹层较薄；水段S2-2砂岩与下覆地层砂岩有3m左右泥岩夹层，夹层较薄，建议加大压裂规模。

11．与周围井距离

DPS-75井与周围井的距离见下表。

表2-11 DPS-75井与周围井的距离

图2-11 DPS-75井井位图、井身水平投影图

（三）压裂施工管柱组合及工具规格

1、实际裸眼分段压裂封隔器及滑套位置数据

2、完井管柱组合

施工管柱结构：水平井底部循环总成（3972.87m）+4½″套管+4.000″水力压差滑套 1(3957.62m)+ 4½″的套管+4.000″水力压差滑套

2(3955.05m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3916.68m）+4½″的套管+1.615″投球滑套3(3870.52m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3811.94m）+4½″的套管+1.715″投球滑套4(3774.20m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3726.61m）+4½″的套管+1.815″投球滑套5(3689.86m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3630.99m）+4½″的套管+1.915″投球滑套6(3584.97m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3526.14m）+4½″的套管+2.015″投球滑套7(3480.69m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3431.18m）+4½″的套管+2.115″投球滑套8(3384.73m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3333.76m）+4½″的套管+2.215″投球滑套9(3275.42m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3227.51m）+4½″的套管+2.315″投球滑套10(3180.81m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3133.43m）+4½″的套管+2.415″投球滑套11(3094.50m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（3047.57m）+4½″的套管+2.515″投球滑套12(2999.73m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（2952.69m）+4½″的套管+2.615″投球滑套13(2904.64m)+ 4½″的套管+裸眼封隔器（2868.87m）+4½″的套管+4.00″尾管悬挂封隔器（2577.10m）+3½″油管至井口。（见图2-12）

3、完井工具参数

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