淺談小井眼壓裂工藝技術(shù)

張清龍，賈繼生，張 靜

川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西 咸陽(yáng) 712000

0 引言

水力壓裂是改造油氣層的有效方法，是油氣水井的重要增產(chǎn)增注措施，在油出開發(fā)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。隨著對(duì)鉆井成本的控制，各油田在地質(zhì)情況允許的情況下，都偏重于打鉆進(jìn)速度快、成本低的小尺寸井。對(duì)于小于5 in套管井的后期壓裂施工的工藝技術(shù)在國(guó)內(nèi)研究甚少，還面臨著很多的技術(shù)難題，小井眼壓裂技術(shù)的研究與應(yīng)用對(duì)提高油井采收率具有重要的意義。實(shí)踐說(shuō)明，在井涌控制、獲取巖屑、取心、電測(cè)和鉆柱測(cè)試方面都取得了成功，其經(jīng)濟(jì)效果令人鼓舞，全球鉆井費(fèi)用降低幅度達(dá)30%～50%。

1 小井眼壓裂工藝面臨的難題

1.1 缺少配套的壓裂施工管柱

小井眼的套管直徑明顯變小，要求壓裂施工管柱的尺寸相應(yīng)變小，這就限制了壓裂施工管柱的尺寸，對(duì)于4 in和41/2 in套管甚至更小的小井眼壓裂，目前使用的21/2 in外加厚油管壓裂管柱不能使用，因此有必要研制牛產(chǎn)更小尺寸的壓裂施工管柱。

1.2 缺少配套的小井眼封隔器

對(duì)小井眼的壓裂改造，日前常用的封隔器已不適合，必須研制適應(yīng)小井眼的封隔器等工具，以滿足小井眼壓裂改造的要求。

2 小井眼壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用

常規(guī)壓裂工藝技術(shù)研究均針對(duì)套管尺寸大于或等于5 in進(jìn)行，為區(qū)別常規(guī)壓裂井井眼，這里提出小井眼概念。小井眼指套管尺寸小于或等于4 in的井眼，因此其壓裂工藝具有不同下常規(guī)水力壓裂的工藝特點(diǎn)。

2.1 小井眼井壓裂技術(shù)的工作原理

擴(kuò)張式封隔器壓裂管柱由安全接頭、水力錨、K344-95封隔器、K344-95導(dǎo)壓噴砂封隔器、節(jié)流嘴等組成單壓下層管柱或選壓任意層管柱。壓裂時(shí)利用整體導(dǎo)壓噴砂器中的節(jié)流裝置或下面的節(jié)流嘴產(chǎn)生的壓力損失，使封隔器坐封并密封油套環(huán)形空間分隔油層。壓裂液經(jīng)噴砂口進(jìn)入地層，泄壓后封隔器自動(dòng)解封。結(jié)合低密射孔完井及上提方式可進(jìn)行多層壓裂。

壓縮式封隔器管柱由安全接頭、水力錨、Y344-95封隔器、導(dǎo)壓噴砂器、節(jié)流嘴等組成單壓下層管柱或選壓任意層管柱。其原理同上。

技術(shù)指標(biāo)：1）擴(kuò)張式封隔器管柱耐壓50MPa、耐溫90℃；2）壓縮式封隔器管柱耐壓60MPa、耐溫120℃。

技術(shù)特點(diǎn)及先進(jìn)性：1）通過(guò)上提一趟管柱一次施工可壓裂2層～3層；2）管柱耐溫耐壓高，可反循環(huán)洗井沖砂。施工安全。

2.2 小井眼壓裂工藝的要求

壓裂管柱尺寸必須與不同的套管、封隔器相匹配：對(duì)于5 in、51/2in套管，目前的21/2 in外加厚油管可以使用。在5in、51/2in套管尺寸的井眼，它們之間的間隙分別是18.8mm和27.9mm，因此，5in、51/2 in套管可采用油管或油套、套管注入三種方式，分層壓裂可采用目前封隔器投球方式。

對(duì)于4in、41/2in套管，21/2in外加厚油管不能使用，必須研制新型的小直徑加厚油管和相應(yīng)的封隔器。在尚盡具備條件的情況下，對(duì)于4 in和41/2in套管只宜采用油套混注的注入方式，分層壓裂只能采取大工作量的填砂方式。對(duì)于4in以下的套管，可以使用l in連續(xù)油管，采用油套混注的注入方式，分層壓裂也只能采取大工作量的填砂方式。對(duì)于小井眼的分層壓裂施工，對(duì)于不同的套管完井尺寸，采用不同的施工管柱或填砂方式，采取合壓或分壓的方式進(jìn)行壓裂。

2.3 小井眼壓裂方式的選擇

常規(guī)壓裂工藝中的壓裂方式已比較完備，小井眼壓裂工藝也可以從中找到適合自己的壓裂方式，對(duì)這些壓裂方式加以改進(jìn)、優(yōu)化盾使能達(dá)到小井眼壓裂的要求。

1）合層壓裂。小井眼油層在2500m左右，油層膠結(jié)致密，滲透率差，需要的破裂壓力很高，全井固井質(zhì)量難以達(dá)到壓裂施工需要的強(qiáng)度。套管壓裂、油套環(huán)空壓裂、油套合層壓裂均不適用，只有采用油管壓裂，且必須在油層以上卡封隔器；

2）單層選壓。應(yīng)采取填砂+封隔器方式進(jìn)行。填砂：封隔選壓層以下的層位；封隔器：封隔選壓層以上的層位；保護(hù)上部套管，避免因下部套管強(qiáng)度不夠?qū)е聣毫咽?。小井眼壓裂環(huán)空間隙小。在噴砂嘴下部加封隔器易發(fā)生砂卡，在噴砂嘴下部不能使用封隔器；

3）分層壓裂(多層)。小井眼壓裂中，封隔器解封、起管柱是小井眼壓裂的一大難點(diǎn)，多層同時(shí)壓裂小封隔器使用數(shù)量多，任何一個(gè)失效或遇卡將使整個(gè)壓裂失??；小井眼內(nèi)打撈、磨銑困難，事故嚴(yán)重可能導(dǎo)致整個(gè)井報(bào)廢。需進(jìn)行多層的分層壓裂，可以來(lái)用填砂+封隔器的方式進(jìn)行。先壓最下向的層位然后用砂埋上，再壓上面的層位。如果先壓上面的層位，再壓下面的層位，則上面壓井的層位反吐易卡封隔器。

2.4 油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

小井眼油水井由于套管直徑小，加砂壓裂容易發(fā)生砂堵現(xiàn)象。2008年，吐哈油田開展小井眼壓裂改造技術(shù)試驗(yàn)，破解了這一難題。施工成功率保持100%，壓后單井平均日增產(chǎn)原油超過(guò)19t。在儲(chǔ)層改造方面，以區(qū)塊為單元進(jìn)行壓裂地質(zhì)研究，從改造角度劃分了油藏儲(chǔ)層類型，進(jìn)行了地應(yīng)力及裂縫形態(tài)研究，開發(fā)了適合低油層條件的低溫低傷害壓裂液體系，建立了以“三小一低”為主要內(nèi)容的油藏低成本壓裂改造模式，確定了以高能氣體壓裂（HEGF）+小型加砂壓裂復(fù)合改造工藝作為抑制人工裂縫縱向生長(zhǎng)和控制高水飽油藏壓后含水的有效途徑，用浪潮壓裂流來(lái)降低壓裂作業(yè)過(guò)程中的油層傷害。在采油工藝方面，主要針對(duì)淺油層采用的41/2”套管完井方式，進(jìn)行了小井眼定向采油方式的優(yōu)選，對(duì)確定的有桿泵抽油方式進(jìn)行了采油工藝研究，抽油機(jī)、桿、泵的合理選擇，完善了優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，開發(fā)研制、改進(jìn)完善了小井眼常規(guī)配套采油工具及專用打撈工具和隔采工具14種，引進(jìn)修井工具15種58套，對(duì)螺桿泵、無(wú)油管采油工藝技術(shù)等新型采油工藝進(jìn)行了引進(jìn)試驗(yàn)，為自由化地面流程，降低建設(shè)費(fèi)用，開展了污水處理回注技術(shù)、抽油機(jī)井計(jì)量技術(shù)及注水井穩(wěn)流量配水器的研究工作。

除了小井眼壓裂改造技術(shù)，吐哈油田還開展了水力深穿透加砂壓裂、井下微地震裂縫監(jiān)測(cè)、篩管井壓裂等壓裂新技術(shù)試驗(yàn)，均取得不同程度進(jìn)展，豐富和完善了吐哈油田壓裂工藝技術(shù)體系，為油田增產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

小井眼壓裂技術(shù)在吐哈油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)中作用發(fā)揮越來(lái)越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年吐哈油田壓裂作業(yè)有效率超過(guò)70%，平均單井日增產(chǎn)原油超過(guò)7t，累計(jì)增產(chǎn)原油超過(guò)11萬(wàn)t。氣井壓裂同樣見到明顯增產(chǎn)效果，平均單井日增產(chǎn)天然氣2.7萬(wàn)m3。

3 結(jié)論

總之，小井眼壓裂工藝技術(shù)應(yīng)用極為廣泛，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益，值得深入探討。

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