射孔測試壓裂與水力泵快速返排求產(chǎn)一體化聯(lián)作工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

聶 暘，甘寶安，王大煜，劉攀峰，費海濱

（1.華北電力大學，河北 保定071000；2.大港油田 石油工程研究院，天津300280；3.大慶油田 海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，內(nèi)蒙古 海拉爾021001）①

隨著海拉爾油區(qū)勘探開發(fā)進程的不斷深入，在對一些低壓、低滲油層測試后，根據(jù)測試結(jié)果需要對儲層進行壓裂改造［1－2］。本文在總結(jié)以前射孔與測試聯(lián)作、壓裂與水力泵快速返排求產(chǎn)聯(lián)作施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開發(fā)了射孔、測試、壓裂與水力泵快速返排求產(chǎn)一體化聯(lián)作工藝，優(yōu)選了用于壓裂的可鎖定開關(guān)井全通徑壓控選擇測試閥（LPR－N測試閥），研制了高壓、耐磨壓裂泵，并在霍20井進行了實施。該工藝的成功實施，解決了測試后根據(jù)測試結(jié)果需要對目的層實施壓裂改造、起出測試管柱及多次起下管柱、頻繁壓井對目的層造成重復(fù)污染的問題，使求取的資料更加真實、可靠，具有較高的工程實用價值。

1 一體化聯(lián)作工藝技術(shù)［3－4］

1.1 工藝原理

將射孔槍、減震器、異型噴砂器、RTTS大通徑壓裂封隔器、水力錨、安全接頭、偏心壓力計托筒、可鎖定開關(guān)井全通徑壓控選擇測試閥、防砂卡器、壓裂泵、定位短節(jié)一起下入井下預(yù)定位置，校深使射孔槍對準目的層，坐封封隔器；環(huán)空加壓、泄壓打開可鎖定開關(guān)井全通徑壓控選擇測試閥，油管投棒引爆射孔槍，測試器開關(guān)井測試；測試完成后，根據(jù)測試結(jié)果需要對目的層實施壓裂改造時，不動管柱直接對目的層進行壓裂改造；壓裂結(jié)束后投泵底閥，油管加壓，打開滑套，投泵芯進行排液，求取儲層產(chǎn)能。

1.2 管柱結(jié)構(gòu)

自下而上：射孔槍＋減震器＋異型噴砂器＋RTTS封隔器＋水力錨＋安全接頭＋偏心壓力計托筒＋可鎖定開關(guān)井全通徑壓控選擇測試閥＋防砂卡器＋壓裂泵＋定位短節(jié)。如圖1。

圖1 射孔測試壓裂與水力泵快速返

1.3 管柱特點

1）不動管柱同時完成射孔、測試、措施改造及水力泵快速返排4項作業(yè)，安全、環(huán)保。

2）采用改進的可鎖定開關(guān)井全通徑壓控選擇LPR－N測試閥在實現(xiàn)開、關(guān)井測試的同時，特殊處理的耐磨面滿足了壓裂沖刷的要求。

3）由于措施改造完畢后，馬上投泵芯排液，大幅縮短了殘液二次沉淀對油層造成的污染，保護了油氣層，求取的數(shù)據(jù)更加真實、可靠。

4）縮短了試油周期，減少了作業(yè)費用。

2 LPR－N測試閥結(jié)構(gòu)及工作原理

LPR－N測試閥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 LPR－N測試閥結(jié)構(gòu)

全通徑壓控選擇測試閥靠環(huán)空反復(fù)加壓和泄壓實現(xiàn)開、關(guān)井動作。下井時，動力閥在左極限位置，2個鋼球以圓周方向分180°處于短槽左端頂部位置（如圖3所示），球閥處于關(guān)閉位置。當環(huán)空加壓時，動力閥上左、右單向閥同時打開，流道溝通，操作壓力通過動力閥儲存于氮氣室中。泄壓后，動力閥右邊單向閥關(guān)閉，左邊單向閥打開，動力閥在氮氣室壓力的作用下向右運動。當鋼球運動到位置2時，換位套通過鋼球帶動動力心軸向右運動L／2，連接套推動操作銷，操作銷撥動球閥轉(zhuǎn)動，從而打開球閥，此時動力閥處于右端極限位置，右邊單向閥打開，動力閥上的流道溝通，壓力平衡；再向環(huán)空加壓，右邊單向閥打開，左邊單向閥關(guān)閉，動力閥在壓力作用下向左運動。當動力閥運動到位置3時，換位套通過鋼球帶動動力心軸向左運動L／2，連接套拉動操作銷，操作銷撥動球閥使其關(guān)閉，此時動力閥位于左極限位置，左邊單向閥也打開，動力閥上的流道溝通，壓力儲存于氮氣室中。泄壓后，動力閥右邊單向閥關(guān)閉而左邊單向閥打開，動力閥在氮氣室壓力作用下向右運動L，鋼球在換位槽長槽中運動1個全行程L到位置4，動力心軸不動，球閥仍處于關(guān)閉位置。環(huán)空再打壓、泄壓重復(fù)以上動作，這樣就實現(xiàn)了多次開、關(guān)井功能。

圖3 LPR－N測試閥工作原理示意

3 壓裂用水力噴射泵結(jié)構(gòu)及特點

3.1 結(jié)構(gòu)

壓裂用水力泵結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 壓裂用水力泵結(jié)構(gòu)

3.2 特點

1）泵筒上滑套開啟采用投球方式，避免了和LPR－N測試閥環(huán)空加壓開啟發(fā)生干涉，安全可靠。

2）為滿足壓裂要求，壓裂泵最小通徑?62 mm，泵筒與泵芯配合面加裝了保護套，防止壓裂過程中壓裂砂的沖刷，確保水力泵工作正常。

4 傳壓防砂卡器結(jié)構(gòu)及特點

4.1 結(jié)構(gòu)

防砂卡器結(jié)構(gòu)如圖5。

圖5 防砂卡器結(jié)構(gòu)

4.2 特點

1）解決了可鎖定開關(guān)井全通徑壓控選擇LPR－N測試閥環(huán)空加壓開、關(guān)的傳壓問題，防砂卡器上設(shè)計有傳壓通道，確保測試閥開、關(guān)井正常。

2）在施工過程中具有托砂功能，防止沉砂落到封隔器上，確保不會出現(xiàn)砂卡管柱現(xiàn)象。

3）在管柱上提過程中不會出現(xiàn)拔活塞現(xiàn)象。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

霍20井是海拉爾油田一口預(yù)探井，2011－05－31開鉆，2011－06－19完鉆，完鉆井深2 470.0m，人工井底2 440.43m，最大井斜3.7°。2011－10－07對該井實施了射孔、測試、壓裂與水力泵快速返排求產(chǎn)一體化工藝，2011－10－09上午射孔，投棒點火，槍型102，彈型DP44RDX－5，孔密16孔／m，相位角60°。初關(guān)井，環(huán)空液面穩(wěn)定；二開井，氣泡弱，環(huán)空液面穩(wěn)定。根據(jù)測試結(jié)果對目的層實施措施改造，油管泵入壓裂液，破裂壓力28.9MPa，加砂15.3m3，加砂比18%。壓裂施工滿足設(shè)計要求，壓裂結(jié)束，油管投球加壓打開滑套，投泵芯排液求產(chǎn)，動力液采用熱水，工作泵壓優(yōu)選為20～22MPa，井下水力泵核心部件匹配采用計算機優(yōu)選匹配?；?0井求產(chǎn)歷時3d，共排出液量64.0m3，共出油54.8m3，獲取了地層真實產(chǎn)能，排液結(jié)束后施工管柱安全提出。

6 結(jié)語

在霍20井實施的不動管柱1趟施工工藝完成了射孔、測試、壓裂與水力泵快速返排求產(chǎn)4項工序，避免了頻繁壓井，保護了油氣層。改進的LPRN測試閥能夠滿足測試、壓裂工藝要求；水力泵排液采用閉式循環(huán)，避免了抽汲排液造成的環(huán)境污染，實現(xiàn)了綠色施工?，F(xiàn)場應(yīng)用表明：該工藝操作方便，安全可靠，施工周期短，是一套完整高效、有利于保護油氣層、準確獲取地層真實產(chǎn)能的新工藝、新技術(shù)，具有較大的工程實用價值。

［1］王德偉.水力噴射泵負壓沖砂技術(shù)在錦州油田的應(yīng)用［J］.石油礦場機械，2009，38（2）：89－91.

［2］李興煜.不動管柱分層壓裂技術(shù)研究［J］.石油礦場機械，2008，37（9）：103－106.

［3］陳娟煒，甘寶安，聶 鍇，等.分層壓裂與水力泵快速返排求產(chǎn)聯(lián)作測試技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油礦場機械，2011，40（3）：90－92.

［4］朱洪梅，邱金平，楊繼軍，等跨隔壓裂層與水力泵返排聯(lián)作工藝的開發(fā)與應(yīng)用［J］.石油礦場機械，2007，36（12）：73－75.