探析水平井選段重復(fù)壓裂技術(shù)

郭玉強(qiáng)

摘 要：由于我國(guó)水平井工藝技術(shù)的可靠性較差，且整體情況復(fù)雜，故水平井選段重復(fù)壓裂技術(shù)尤然而生。它是在環(huán)空分壓和橋塞壓裂技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)管柱和雙封工具的優(yōu)化所研究出來(lái)的一項(xiàng)既科學(xué)、經(jīng)濟(jì)，又安全的工藝。該文描述了水平井選段重復(fù)壓裂技術(shù)的現(xiàn)狀，并對(duì)其工作原理與應(yīng)用情況加以分析論述。

關(guān)鍵詞：水平井 分段重復(fù)壓裂 工藝技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（c）-0025-01

水平井采油技術(shù)在我國(guó)的運(yùn)用已呈現(xiàn)出越來(lái)越普遍的趨勢(shì)，尤其在油田的勘探增效中應(yīng)用效果得更為突出。誠(chéng)然，多種因素都會(huì)影響到油層以致其受到損害，故在開(kāi)發(fā)時(shí)較容易出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，直接后果是降低了油井的工作效率，油井的實(shí)際產(chǎn)量和預(yù)期的產(chǎn)量相差甚遠(yuǎn)。相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)長(zhǎng)期設(shè)計(jì)改造，將壓裂所需的鉆具使用雙封單卡來(lái)拖動(dòng)，將分隔工作直接在井下即可進(jìn)行，對(duì)堵塞的重點(diǎn)部位采取了重復(fù)壓裂措施，提高了產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化壓裂鉆具，提高了其工作的穩(wěn)定性，同時(shí)也解決了水平井選段中的很多難題，如密封不嚴(yán)和封隔器砂卡等。水平井選段重復(fù)壓裂技術(shù)經(jīng)過(guò)了計(jì)劃性的優(yōu)化后，有效保障了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和生產(chǎn)效率。

1 分類

1.1 機(jī)械封隔分段壓裂技術(shù)

機(jī)械封隔分段壓裂技術(shù)主要指有環(huán)空封隔器的分段壓裂、雙封隔器的單卡拖動(dòng)進(jìn)行分壓、封隔器和機(jī)械橋塞之間的結(jié)合這三種。其主要運(yùn)用在套管井處。

1.2 化學(xué)隔離技術(shù)

化學(xué)隔離技術(shù)的工作原理是：從第一段分段開(kāi)始，逐層對(duì)每個(gè)作業(yè)分段進(jìn)行射開(kāi)和油管壓裂，同時(shí)用液體膠塞和砂子將已完成的分段與其他部分的分段隔離開(kāi)來(lái)。作業(yè)完工后再進(jìn)行沖膠塞、沖砂和排液。這樣做最大的好處就是能夠保障施工安全，但也有些不足之處。由于在作業(yè)過(guò)程中使用了濃度較高的膠塞，加之完工后的沖所砂工序，故部分層段會(huì)有一定損害，此外，該項(xiàng)技術(shù)需要較高的生產(chǎn)成本和較長(zhǎng)的作業(yè)周期，所以在實(shí)際的工藝技術(shù)的選擇上存在一定局限性。

1.3 限流壓裂技術(shù)

限流壓裂技術(shù)的工作原理是：當(dāng)壓裂作業(yè)進(jìn)行到分段部分時(shí)，要將壓裂液流入到儲(chǔ)層，必須要通過(guò)射孔的孔眼，為了減少孔眼處所產(chǎn)生的阻力，需要控制其流速。同時(shí)，孔眼處的阻力還與泵注射的排量有關(guān)，泵注射的排量增大會(huì)直接引起阻力增大，一旦井底的壓力超過(guò)了分段破裂應(yīng)有的壓力，每個(gè)層段處就會(huì)被迫壓出裂縫。因此可以看出，限流壓裂技術(shù)就是通過(guò)孔眼處的阻力來(lái)調(diào)節(jié)壓力的，只有在每個(gè)層段的壓力值都合適了，才能保證各段的壓力處于其接近值。水平井的使用，多數(shù)情況下用于縱向裂縫中，并且不受分段的壓裂段層的限制。

2 水平井雙封單卡拖動(dòng)管柱分段壓裂的工藝

2.1 工作原理

該項(xiàng)壓裂技術(shù)主要由隔器、正器、噴砂器、安全接頭、油管和導(dǎo)向絲堵等組成。工作原理是：對(duì)改造過(guò)的水平井實(shí)施重復(fù)壓裂作業(yè)，在已經(jīng)被射開(kāi)的油層分段中選擇一段進(jìn)行壓裂改造，然后再根據(jù)實(shí)際需求將其下達(dá)到設(shè)計(jì)要求處。當(dāng)井口裝好后，經(jīng)過(guò)油管完成第一段的壓裂作業(yè)。漸漸地，壓力被逐漸擴(kuò)散，此時(shí)上提管柱到第二分段作業(yè)處繼續(xù)作業(yè)，后續(xù)的分壓作業(yè)可按照前面的方法完成。

2.2 工藝特點(diǎn)和技術(shù)條件

安全性高是水平井分段壓裂工藝技術(shù)最突出的特點(diǎn)，原因在于整體施工過(guò)程中所用的工具不多，從而減少了可能出現(xiàn)的安全事故，切實(shí)保障了施工安全性。同時(shí)，還可以對(duì)任意一個(gè)投產(chǎn)的井段加以更具體的設(shè)計(jì)改造。管柱的作業(yè)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)一次性完成，因此能夠節(jié)省人工成本和經(jīng)濟(jì)成本，作業(yè)效率也隨之大幅度提升。除此之外，卡具的使用并沒(méi)有影響到管柱和封隔器，這意味著其既可以保障長(zhǎng)射孔層段的多裂縫壓裂改造，又可保障短射孔層段的壓裂改造。

水平井分段壓裂工藝的技術(shù)條件表現(xiàn)在，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮到壓裂改造的效果，也就是說(shuō)，技術(shù)的配套和壓裂技術(shù)的特點(diǎn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮在內(nèi)。由于水平井分段壓裂工藝技術(shù)采用了雙封卡單段壓裂技術(shù)，壓力同時(shí)存在于壓裂層上的隔層與套管外面的水泥環(huán)上，因而在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)逐層監(jiān)控井段層的應(yīng)力和固井的強(qiáng)度，并嚴(yán)格把關(guān)。另外為了管柱實(shí)現(xiàn)正常提升，有兩種特殊情況不宜選用這種水平井工藝，即壓裂后出現(xiàn)自噴情況或地層壓力比較高的情況。

2.3 配套工具與具體應(yīng)用

水平井雙封單卡拖動(dòng)管柱分段壓裂技術(shù)相關(guān)的配套工具有很多，例如K344——115封隔器、K344-108小直徑封隔器和扶正器。它的工作原理是，在完成低潛的作業(yè)后提高排量，由于噴砂器的存在，通過(guò)的液體伴隨著高壓一并被節(jié)流，有節(jié)流就會(huì)產(chǎn)生壓差，因此，上封隔器隨之實(shí)現(xiàn)坐封。而經(jīng)過(guò)內(nèi)、外導(dǎo)壓體空隙高壓液體流到下封隔器則使用其坐封，并通過(guò)側(cè)孔進(jìn)入到目標(biāo)層位。釋放油管的壓力，上封隔器和下封隔器在油套的壓力達(dá)到平衡之后，膠筒在自身回彈力收縮的作用下自動(dòng)解封。利用小直徑封隔器進(jìn)行下封，膠筒的端面離噴砂口只有200 mm，可將反循環(huán)的死區(qū)長(zhǎng)度減小，以防止卡井狀況的出現(xiàn)。最后，在導(dǎo)向絲堵與扶正器的影響下，管柱恢復(fù)至工作位置，同時(shí)使封隔器達(dá)到水平工作狀態(tài)。

3 水平井雙封單卡拖動(dòng)分段壓力工藝的實(shí)際運(yùn)用

技術(shù)人員經(jīng)過(guò)不斷努力，對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，利用鎢鋼對(duì)噴砂器噴嘴進(jìn)行加厚，提高了噴砂器的硬度和耐磨性，有效防止了噴砂器在加砂量偏大時(shí)容易刺穿的局面，使封隔器能夠長(zhǎng)時(shí)間地處在正常的工作狀態(tài)上。與此同時(shí)，技術(shù)人員對(duì)下封隔器采用了小直徑的封隔器，這樣做的好處是最大限度地降低了砂卡情況的出現(xiàn)。

改進(jìn)優(yōu)化后的水平井選段重復(fù)壓裂工藝，其性能和應(yīng)用效果都有所提升。在對(duì)水平井雙封打卡拖動(dòng)分段壓裂工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：不管是在封隔器的坐封、解封還是耐壓性等方面，在施工過(guò)程中都能保持平穩(wěn)的工作狀態(tài)，其工作的靈活性和穩(wěn)定性也比較突出，而且都達(dá)到了應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)。另外，已完成的水平井重復(fù)壓裂的施工現(xiàn)場(chǎng)，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)正常，管柱工作性能也保持在穩(wěn)定狀態(tài)。施工完成后，對(duì)各個(gè)部件再次進(jìn)行了檢查與測(cè)量，其磨損狀況均能保持在正常范圍內(nèi)。大量實(shí)踐表明水平井選段重復(fù)壓裂工藝的每個(gè)工序設(shè)置得都比較合理，可以充分運(yùn)用到日常的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)節(jié)中。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，水平井選段重復(fù)壓裂工藝對(duì)各個(gè)層段均有特定的標(biāo)準(zhǔn)，要求每個(gè)層段具有較準(zhǔn)的針對(duì)性和較強(qiáng)的耐壓能力，達(dá)到一定條件時(shí)，可達(dá)到淺水平井層段和中水平井層段壓裂改造的標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)與其他技術(shù)對(duì)比，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、保障安全和操作方便等多方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳輝，孫秀芝，呂光.壓裂水平井裂縫布局研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2013（1）：141-144.

[2] 徐再紅.葡萄花油層水平井壓裂效果分析[J].中國(guó)科技博覽，2013（3）：31.

[3] 楊東蘭，王培義，張傲霜，等.中原油田水平井水力噴射壓裂技術(shù)研究及應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2011（9）：134-136.endprint