海上壓裂工藝方法
2023-09-17 01:09:35 2
海上壓裂工藝方法
【專利摘要】本發明涉及一種海上壓裂工藝方法，包括以下步驟：先進行壓裂地質設計；安裝壓裂井口，安裝壓裂井口高壓管線並連接高壓軟管；壓裂設備裝船，壓裂設備吊裝到甲板上並固定，液罐區集中在船頭，向後依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液，高壓管匯是連接各個高壓注入泵及高壓注入管線的總成，高壓注入泵是通過高壓管匯和高壓管線向油管內注入壓裂液的動力設備；壓裂施工船到達平臺後採取尾靠方式，系纜，與平臺舷邊高壓軟管連接，啟動所有高壓注入泵，循環檢查並進行管線試壓；試壓合格後按照設計泵注程序進行壓裂施工。本發明方法用於海上勘探開發井的試油壓裂施工。
【專利說明】
海上壓裂工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用於海上石油勘探開發過程中的增產方法，尤其是一種海上壓裂工藝方法。
【背景技術】
[0002]目前，因成本高、風險大，壓裂僅局限於陸上，海上只有少量的酸化，酸化施工過程如下:1、進行酸化地質設計和工藝設計，工藝設計中要求結合海上安全生產需要，增加海上作業安全指導內容。做好施工作業指導書和HSE策劃書及開工檢查表。2、施工前，選適宜的天氣狀況:在預計施工時間範圍內，施工海域風力小於6級，能見度大於500m。把2臺2000型泵撬、酸液儲液罐等設備從碼頭裝到貨船上，在船上配好施工用的酸液(也可先配好再裝到船上液罐中)，運送到海上試油平臺附近；3、利用試油平臺上的吊機，把從貨船上注酸泵撬到平臺上的井口之間用Φ73πιπι鎧式高壓軟管吊起並連接好，試壓70Mpa，不刺不漏為合格；4、酸化施工，把貨船酸液儲罐內配好的酸液泵注到井內，擠入地層中與地層中粘土礦物或隹丐質膠結物反應；排量小於2m3/min,泵壓小於56Mpa。5、放噴、誘噴排出地層中反應物及地層流體。
[0003]此方法施工複雜、難度大、存在著酸液腐蝕、酸液傷人及酸液汙染等較大的安全風險，還存在碳酸鹽巖地層適應酸化而砂巖地層不適合酸化的問題，不能滿足砂巖地層增產改造需要。
[0004]由於此前國內海上壓裂施工存在空白，而在海上探井試油過程中，對於射孔後滲透性差、原始產量低的地層，必須進行增產措施改造，壓裂工藝能起到發揮地層最大產能的作用。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術存在的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供一種海上壓裂工藝方法，解決海上因風浪、潮汐作用，船體搖晃無法使用鋼質硬管線連接和平臺空間狹小無法放置眾多壓裂設備的難題，實現了海上也可以組織實施大型壓裂的目的。
[0006]為解決上述技術問題，本發明海上壓裂工藝方法，包括以下步驟:
[0007]A.結合海上安全生產需要，進行壓裂地質設計和工藝設計；
[0008]B.海上作業平臺按照壓裂工藝設計要求，完成井筒準備工作，安裝壓裂井口，安裝壓裂井口高壓管線到平臺舷邊，並與平臺舷邊高壓軟管連接；
[0009]C.壓裂設備裝船，壓裂施工船型為載重4000噸級以上船舶，壓裂設備吊裝到甲板上並固定，液罐區集中在船頭，向後依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液，高壓管匯是連接各個高壓注入泵及高壓注入管線的總成，高壓注入泵是通過高壓管匯和高壓管線向油管內注入壓裂液的動力設備；
[0010]D.根據氣象條件確定發船、配液和施工時間，壓裂施工船到達平臺後採取尾靠方式，系纜，與平臺舷邊高壓軟管連接，啟動所有高壓注入泵，循環檢查並進行管線試壓；[0011 ] E.試壓合格後按照設計泵注程序進行壓裂施工，打開壓裂井口總閘門，啟動壓裂泵，依次向油管內注入前置液、攜砂液、頂替液，頂替完成後，壓裂施工結束；
[0012]F.壓裂施工結束後，關井、高壓管線洩壓，拆高壓管線、解纜，壓裂施工船離開作業平臺回港，壓裂井進行裝油嘴控制開井放噴求產作業。
[0013]上述壓裂施工規模達到液量500m3，加砂40m3，施工排量5.5m3/min。
[0014]上述壓裂施工船型為載重4000噸級。
[0015]上述砂囤為兩個,且容積均為20m3,架高1.5m並固定在船甲板上,其底部設置為帶閥門的漏鬥。
[0016]上述高壓軟管為外層纏有多層鋼絲的能自由彎曲的承壓管線；所述高壓管線為鋼製硬管線。
[0017]上述高壓軟管上端經平焊在平臺纜樁上或甲板上的高壓軟管固定裝置固定，高壓軟管下端與壓裂施工船上的高壓管線連接。
[0018]上述壓裂井口附近的高壓管線上安裝關井和洩壓閥門組。
[0019]與現在技術方案相比，本發明海上壓裂工藝方法作為一項儲層增產改造措施，適用於海上勘探開發井的試油壓裂施工，解決了試油平臺空間狹小、搬運設備困難、安全環保風險大等條件的限制。本方法為進一步正確評價儲層，增加儲量，提高產量提供了有利保證。本發明克服了輪式拉砂翻鬥車不能上船加砂的難題；克服了鋼製硬管線無法連接和固定的問題。由於施工船的不停搖晃，鋼製硬管線無法實現固定不動，採用高壓軟管連接與固定，滿足了施工的需要，解決了管線連接難題；設計配套了緊急情況下關井和洩壓裝置，確保在緊急情況下能迅速關井和洩壓。解決了惡裂海況、大風、湧浪及纜繩斷等緊急情況下關井、洩壓等難題。
【具體實施方式】
[0020]本發明海上壓裂工藝方法，包括以下步驟:
[0021]A.結合海上安全生產需要，進行壓裂地質設計和工藝設計；
[0022]B.海上作業平臺按照壓裂工藝設計要求，完成井內下壓裂施工管柱工作。安裝好壓裂井口，連接好井口到平臺舷邊附近的高壓管線；
[0023]C.首先進行設備裝船，船型為載重4000噸級以上，壓裂用設備吊裝到甲板上並固定，液罐區集中在船頭，向後依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液；
[0024]D.根據氣象條件確定發船、配液和施工時間，壓裂施工船到達平臺後採取尾靠方式，系纜、連接井口高壓軟管，此高壓軟管為外層纏有多層鋼絲的能自由彎曲的承壓管線，啟動所有泵撬機組，循環檢查並進行管線試壓；
[0025]E.試壓合格後按照設計泵注程序進行壓裂施工；打開壓裂井口總閘門(因地面壓裂流程試壓時此閘門是關閉的)，啟動壓裂泵，按工藝設計步驟，依次沿油管內注入前置液、攜砂液、頂替液。頂替完成後，壓裂施工結束。
[0026]F.壓裂施工結束後，關井、高壓(大於35MPa)管線洩壓，拆高壓(大於35MPa)管線、解纜，壓裂施工船離開作業平臺〔用於井筒各種作業(如起下管柱)的海上固定設備〕回港，壓裂井進行裝油嘴控制開井放噴求產作業。
[0027]上述壓裂施工規模可達到液量500m3，加砂40m3，施工排量5.5m3/min，施工泵壓80Mpa以內。
[0028]上述設備如壓裂泵撬、壓裂灌等在碼頭裝船，船型為載重4000噸級貨船，壓裂用設備吊裝到甲板上並固定，類似於可以移動的陸地井場，以便解決平臺空間狹小的難題。
[0029]上述高壓管線:井口到平臺舷邊附近的高壓管線為鋼製硬管線，平臺舷邊到壓裂施工船的管線為高壓軟管，高壓軟管下端到高壓管匯及壓裂液注入泵為鋼製硬管線，載有壓裂設備和壓裂液的施工船行駛到海上作業平臺附近，用高壓軟管一端與壓裂施工船上高壓管線連接，另一端與作業平臺上的壓裂井口管線連接。高壓管線及高壓軟管總長約100米。高壓軟管起到連接壓裂施工船與試油平臺的肘腕作用。高壓軟管的強度、通徑、及兩端固定尤為重要，因此設計配套了高壓軟管固定裝置，使用時平焊在平臺纜樁上或甲板上。
[0030]結合海上利用壓裂施工船承載壓裂設備靠駁平臺施工的需要，配套加工了長X寬X高為:2.8mX 2.3mX 3.2m容積為20m3的加砂砂囤兩個，架高1.5m並固定在貨船甲板上的適當位置，底部留有帶閥門的漏鬥，給混砂撬供砂。
[0031]由於風浪、潮汐、海流作用，給壓裂施工帶來很大風險，因此，在壓裂施工過程中如遇惡劣氣候需停止壓裂施工緊急撤離時，設計配套了緊急情況下由一組閥門組成的關井和洩壓裝置，確保在緊急情況下能迅速關井和洩壓。
[0032]上述管線試壓合格後按照設計泵注程序進行壓裂施工；由於壓裂施工船與平臺為兩個巨大的單體，不在一個層面，且噪音很大，信息指令傳遞完全由無線電通訊實現，且頻道要避開周圍航行船隻的通訊頻道。
[0033]本發明結合海上利用拖船承載壓裂設備靠駁平臺施工的需要，配套加工了長X寬X高為:2.8mX2.3mX3.2m容積為20m3的加砂砂囤兩個，架高1.5m並固定在貨船甲板上的適當位置，底部留有帶閥門的漏鬥，給混砂撬供砂。設計配套了高壓軟管固定裝置，使用時平焊在平臺纜樁上或甲板上。設計配套了緊急情況下關井和洩壓裝置，確保在緊急情況下能迅速關井和洩壓。
[0034]自本方法發明結束了國內海上不能壓裂的歷史，為海上勘探開發，進一步認識油氣層提供了技術保證。
[0035]本發明作為一項儲層增產改造措施，適用於海上勘探開發井的試油壓裂施工，解決了試油平臺空間狹小、搬運設備困難、安全環保風險大等條件的限制。本方法為進一步正確評價儲層，增加儲量，提高產量提供了有利保證。拓展了壓裂領域，在海上勘探開發應用前景廣闊。
[0036]實施例1:ch39井(第一層3950.5-3993.6m)壓裂施工步驟:
[0037]1.依據ch39井(第一層3950.5-3993.6m)壓裂地質設計、工藝設計及施工設計開始做壓裂準備。結合海上安全生產需要，做好施工作業指導書和HSE策劃書及開工檢查表。
[0038]2.海上作業平臺按照壓裂工藝設計要求，完成井筒準備工作。完成壓裂施工管柱:PllO Φ 89mm油管+C>89mm內滑套水力泵(內徑60mm) +託砂皮碗(內徑59mm) +C>89mm加厚短節2m + Φ IlOmm投勞式壓力計託筒(內徑52mm) + Φ 114mmRTTS封隔器(內徑48mm,耐溫150°C) X3500±0.5m (避開套管接箍位置)+Φ 73mm油管I根+喇叭口(內徑62mm)。安裝好壓裂井口: 105MPa採油樹，連接好井口到平臺舷邊附近的高壓管線，在舷邊焊接安裝高壓軟管固定卡箍，固定牢高壓軟管，在井口附近連接好緊急情況下關井和洩壓閥門組，等待壓裂施工船的到來。
[0039]3.壓裂料集港裝船，按照壓裂工藝設計要求，將所有壓裂用設備和材料集結到碼頭，首先進行設備裝船，船型應載重4000噸級或更大噸位船舶，本著船體前後平衡，左右平衡的原則，吊裝到甲板上並固定，儲液罐區集中在船頭，向後依次為供液泵、砂頓(既裝滿砂，施工時也能根據需要從底部閥門放出砂給混砂撬供砂)、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機組及高壓管匯等。其次，備淡水480m3、壓裂砂40m3，其它按設計用量裝料。
[0040]4.配液用罐在卸壓裂用清水之前，必須用清水將罐壁和罐底衝洗乾淨，在確保無殘留洗罐液後，方可卸水。配液用罐、水必須清潔乾淨，無雜質，無油汙，40m3罐泵出有效體積按37m3計算。
[0041]5.液體配製方法:留2罐清水I罐用於洗泵循環I罐用於頂替；用4m3自卸水罐配交聯劑，加入高溫交聯劑和氫氧化鈉後，充分循環至氫氧化鈉完全溶解，施工時向專用交聯劑罐供液；10個40m3罐配漿液，先配分散劑和超級瓜膠，待其溶脹後，加入KCl充分循環溶解，再依次加入粘度保持劑、防膨劑、助排劑，加入完後泵車循環30min直至均勻。配製壓裂液時，嚴格遵守安全環保規定，切實穿戴好勞保。
[0042]6.要求按照壓力76MPa、排量5.5m3/min的壓裂設計參數準備壓裂高壓泵注機組，並準備至少一臺的備用泵，由施工單位組織準備。
[0043]7.根據氣象條件，航行距離、時間，決定發船、配壓裂液和施工時間，在船靠平臺前配好壓裂用液，做好壓裂施工準備，壓裂施工船靠平臺，系纜、連接高壓軟管並固定牢固，啟動所有泵撬機組，循環檢查並進行管線試壓:對井口和高壓管線試壓76MPa，平衡壓力管線試壓30MPa。
[0044]8.高壓管線試壓合格後按照壓裂工藝設計泵注程序進行壓裂施工。打開壓裂井口總閘門，啟動高壓注入泵，依次向油管內注入前置液、攜砂液、頂替液，頂替完成，共注入壓裂液量378.7m3，加砂39.8m3，施工排量5.5m3/min，施工泵壓59_66MPa，平衡壓力20MPa。
[0045]9.壓裂施工結束後，關井、管線洩壓，拆管線、解纜，壓裂施工船離開平臺回港。開井放噴求產:日產油54.72m3，水95.28m3，結論油水同層。
【權利要求】
1.一種海上壓裂工藝方法，其特徵是，所述方法包括以下步驟: A.結合海上安全生產需要，進行壓裂地質設計和工藝設計； B.海上作業平臺按照壓裂工藝設計要求，完成井筒準備工作，安裝壓裂井口，安裝壓裂井口高壓管線到平臺舷邊，並與平臺舷邊高壓軟管連接； C.壓裂設備裝船，壓裂施工船型為載重4000噸級以上船舶，壓裂設備吊裝到甲板上並固定，液罐區集中在船頭，向後依次為供液泵、砂囤、混砂泵撬、儀表撬、高壓注入泵機組及高壓管匯等，備水、裝料、配壓裂液，高壓管匯是連接各個高壓注入泵及高壓注入管線的總成，高壓注入泵是通過高壓管匯和高壓管線向油管內注入壓裂液的動力設備； D.根據氣象條件確定發船、配液和施工時間，壓裂施工船到達平臺後採取尾靠方式，系纜，與平臺舷邊高壓軟管連接，啟動所有高壓注入泵，循環檢查並進行管線試壓； E.試壓合格後按照設計泵注程序進行壓裂施工，打開壓裂井口總閘門，啟動壓裂泵，依次向油管內注入前置液、攜砂液、頂替液，頂替完成後，壓裂施工結束； F.壓裂施工結束後，關井、高壓管線洩壓，拆高壓管線、解纜，壓裂施工船離開作業平臺回港，壓裂井進行裝油嘴控制開井放噴求產作業。
2.根據權利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特徵是，所述壓裂施工規模達到液量500m3,加砂 40m3,施工排量 5.5m3/min。
3.根據權利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特徵是，所述壓裂施工船型為載重4000噸級。
4.根據權利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特徵是，為便於裝卸、擺放和平衡貨船，所述砂囤為兩個，且容積均為20m3，架高1.5m並固定在船甲板上，其底部設置為帶閥門的漏鬥。
5.根據權利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特徵是，所述高壓軟管為外層纏有多層鋼絲的能自由彎曲的承壓管線；所述高壓管線為鋼製硬管線。
6.根據權利要求5所述的海上壓裂工藝方法，其特徵是，所述高壓軟管上端經平焊在平臺纜樁上或甲板上的高壓軟管固定裝置固定，高壓軟管下端與壓裂施工船上的高壓管線連接。
7.根據權利要求1所述的海上壓裂工藝方法，其特徵是，所述壓裂井口附近的高壓管線上安裝關井和洩壓閥門組。
【文檔編號】E21B43/26GK104234681SQ201310240726
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2013年6月18日
【發明者】李萬強, 郭秀庭, 何炳振, 蔡茂佳, 李曉祥 申請人:中國石油天然氣股份有限公司