多級分層壓裂酸化技術(shù)研究

周 銳

中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010

多級分層壓裂酸化技術(shù)研究

周 銳

中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010

常規(guī)多油層全井酸化壓裂只能對其中的某一薄弱層進(jìn)行改造，分層酸化壓裂工藝技術(shù)，由多級壓裂封隔器和滑套噴砂器組成，通過自下而上的處理方式可以實(shí)現(xiàn)不動管柱酸化壓裂 3 層或?qū)ζ渲腥我?1 層進(jìn)行施工改造。

壓裂；多級管柱；封隔器；配套；工具

分層壓裂用在多層或厚層的油氣井中，由于各層段滲透率差別較大，需要分層進(jìn)行壓裂，以保證壓開滲透率低的層段。目前，使用的工藝有暫時堵塞劑分層壓裂、封堵球分層壓裂、封隔器壓裂等。如何保證多層同時被壓開是要解決的一個重要問題。針對上述情況，開發(fā)一種單趟管柱壓裂多層，提高成功率，節(jié)省作業(yè)成本，成為必然選擇。

1 多級分層壓裂酸化工藝管柱研究

該工藝管柱由多級擴(kuò)張式壓裂封隔器、噴砂器、滑套密封器、底部球座等工具組成，通過自下而上的處理方式可以實(shí)現(xiàn)不動管柱酸化壓裂 3 層或?qū)ζ渲腥我?層進(jìn)行施工造。多級分層壓裂酸化工藝管柱自上而下組成工具有：安全接頭、上級帶錨定擴(kuò)張封隔器（簡稱上封錨）、上級噴砂器（簡稱上噴器）、擴(kuò)張封隔器、中級帶錨定擴(kuò)張封隔器（簡稱中封錨）、中間噴砂器（簡稱中噴器）、擴(kuò)張封隔器、下級帶錨定擴(kuò)張封隔器（簡稱下封錨）、滑套密封器、下級噴砂器（簡稱下噴器）、底部球座等。

1.1 帶錨定擴(kuò)張式封隔器的研制

MK344-114型封隔器由接箍、短接、O型圈、緩沖座、殼體、錨爪、彈簧、螺釘、壓板、篩管、上膠筒座、膠筒、中心管、下膠筒座、球座、剪環(huán)、剪釘、滑套、下接頭等部件組成。緩沖座可有效減輕高速攜砂液通過時對工具的渦流沖蝕；滑套上部的球座由氧化硅陶瓷構(gòu)成，有效減少沖蝕；膠筒肩部有鋼絲連線與橡膠硫化。并上、下連接套與膠筒細(xì)脖子處留有一定間隙，防止膠筒肩部突出時被啃壞、滑動接頭在膠筒砂卡時，上提一定負(fù)荷下，有強(qiáng)制恢復(fù)膠筒原狀功能。

工作原理為：壓裂管柱下至井內(nèi)預(yù)定位置后，在一定壓差情況下封隔器分隔油層，同時錨定器錨爪伸出抓住套管防止油管蠕動，壓裂液通過噴砂器的噴砂孔進(jìn)入油層，經(jīng)過試擠、壓裂加砂，替擠等工藝后，完成壓裂工序，然后上提管柱起出壓裂管柱。

1.2 擴(kuò)張式封隔器的研制

K344-114型封隔器由接箍、短接、O型圈、緩沖座、上膠筒座、膠筒、中心管、下膠筒座、球座、剪環(huán)、剪釘、滑套、下接頭等部件組成。緩沖座可有效減輕高速攜砂液通過時對工具的渦流沖蝕；滑套上部的球座由氧化硅陶瓷構(gòu)成，有效減少沖蝕；膠筒肩部有鋼絲連線與橡膠硫化。并上、下連接套與膠筒細(xì)脖子處留有一定間隙，防止膠筒肩部突出時被啃壞、滑動接頭在膠筒砂卡時，上提一定負(fù)荷下，有強(qiáng)制恢復(fù)膠筒原狀功能。

工作原理為：配合錨定封隔器使用，防止錨定封隔器上部積砂，強(qiáng)化管柱的密封效果。壓裂管柱下至井內(nèi)預(yù)定位置后，在一定壓差情況下封隔器分隔油層，壓裂液通過噴砂器的噴砂孔進(jìn)入油層，經(jīng)過試擠、壓裂加砂，替擠等工藝后，完成壓裂工序，然后上提管柱起出壓裂管柱。

1.3 壓裂噴砂器的研制

噴砂器的主要作用是形成節(jié)流，造成壓裂管柱內(nèi)外壓差，為封隔器提供坐封壓力，保證封隔器密封；為壓裂液提供通往地層的通道，使壓裂液進(jìn)入地層；避免壓裂砂直接沖擊套管，造成套管內(nèi)壁損傷。

噴砂器由接箍、短節(jié)、O型圈、緩沖座、上體、彈簧、液缸、密封座、剪釘、陶瓷噴嘴、密封圈、滑套、調(diào)節(jié)環(huán)、下體等組成。緩沖座的設(shè)計可有效減輕攜砂液在此處形成的渦流沖蝕效應(yīng)；通過調(diào)節(jié)彈簧的松緊控制噴砂器的節(jié)流壓差，從而為封隔器的開啟創(chuàng)造可靠坐封壓力；密封座采用陶瓷材料，提高抗沖蝕能力，為后續(xù)投球創(chuàng)造良好密封條件；噴嘴采用陶瓷材料，提高抗沖蝕能力，從而提高管柱的加砂能力。

工作原理為：投入鋼球坐在滑套芯子上，從油管加液壓，剪斷剪釘打掉滑套芯子，節(jié)流噴砂滑套進(jìn)入工作狀態(tài)，高壓流體經(jīng)噴砂滑套節(jié)流孔節(jié)流后噴出，形成節(jié)流壓差，使相應(yīng)的封隔器處于工作狀態(tài)，按照設(shè)計工藝進(jìn)行壓裂酸化施工，壓開措施層。

2 施工工藝

2.1 下層施工工藝

按設(shè)計要求配好管柱。連接管線，循環(huán)泵、小排量替液(排量小于0.7m3/min，正反頂替均可)，此時，由于滑套的作用，上封錨、中級封隔器、中封錨、上噴器、中噴器均處于密封狀態(tài)，而下級封隔器、下封錨、下噴器處于工作狀態(tài)。此時，可直接依照施工設(shè)計進(jìn)行下層壓裂酸化施工。

2.2 中層施工工藝

待上層施工結(jié)束后，投球(Φ38mm) 至中封錨坐封球座處，油管內(nèi)憋壓15 MPa將滑套打落至滑套密封器處使中封錨、中噴器處于工作狀態(tài)，此時下級封隔器、下封錨依然處于工作狀態(tài)。依照施工設(shè)計進(jìn)行中層壓裂酸化施工。

2.3 上層施工工藝

待中層施工結(jié)束后，投球(Φ44mm) 至上封錨坐封球座處，油管內(nèi)憋壓15 MPa將滑套打落至密封面處，使上封錨、上噴器、中級封隔器、中封錨的水力錨處于工作狀態(tài)，此時中封錨封隔器以下各工具處于非工作狀態(tài)。依照施工設(shè)計進(jìn)行中層壓裂酸化施工。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2009年7月，在錢36井進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用。錢36井壓裂目的層井段跨度較大，籠統(tǒng)壓裂難以受效，適合采用分層壓裂進(jìn)行改造，共分三層，井段分別為1號層段1 721.5～1 763.8m、2號層段1 655.1～1 678.8m、3號層段1 693.6～1 701.8m。各級壓裂管柱順利座封，封隔器密封情況良好，設(shè)計復(fù)合率達(dá)到100%。日增油67t/d，累增油18 090t。

4 結(jié)論

1）該管柱可以不動管柱進(jìn)行2 層或3 層分層壓裂施工，在施工前可以小排量正反替液；2）該管柱還可以用于2 層或3 層分層酸化作業(yè)施工，可以很方便地進(jìn)行反洗井沖砂或排酸作業(yè)，施工簡單方便，施工成本低。

[1]油田用封隔器及井下工具編寫組.油田用封隔器及井下工具手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1981.

[2]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.實(shí)用機(jī)械手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1984.

[3]石步乾，李家明，張宏祿，等.多層酸化工藝研究及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2004，26（3）：49-51.

[4]王鴻勛，張琪，等.采油工藝原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989.

TE3

A

1674-6708（2010）23-0163-02