直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)的應(yīng)用研究

(秦川機(jī)床集團(tuán)寶雞儀表有限公司 陜西 寶雞 721006)

隨著壓裂技術(shù)的飛速發(fā)展,直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)已經(jīng)日趨成熟,該技術(shù)在低滲透油田中得到廣泛的應(yīng)用,如在大牛地氣田、中原油田及勝利油田中都得到廣泛的應(yīng)用，且可取得理想的效果。該技術(shù)具有造縫充分,節(jié)省時(shí)間,節(jié)省成本等特點(diǎn)，對(duì)降低油田成本有著非常重要的意義,同時(shí)對(duì)儲(chǔ)層的改造十分有利,促進(jìn)我國(guó)油氣儲(chǔ)層改造技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)也存在諸多的不足之處,如極易常出現(xiàn)封隔器砂卡現(xiàn)象,致使座封失敗,無(wú)法進(jìn)行大排量施工等問(wèn)題嚴(yán)重影響和制約直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,因此應(yīng)高度重視直井

機(jī)械分層壓裂技術(shù)存在的問(wèn)題,不斷優(yōu)化直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)的施工工藝,提升直井械分層壓裂的整體效果。

一、直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)存在的問(wèn)題

(一)直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)常見(jiàn)的施工問(wèn)題

目前，直井機(jī)械分層壓裂施工中,主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

(1)壓裂封隔器座封位置出現(xiàn)偏差

壓裂封隔器座封所處位置出現(xiàn)偏差,致使兩層分層壓裂無(wú)法完成。同時(shí),在分層壓裂過(guò)程中,應(yīng)盡可能地選擇合適的井段,不可過(guò)短也不可過(guò)長(zhǎng),尤其要注意避免長(zhǎng)井段的出現(xiàn),目的層之間也應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x,不宜太短也不宜太長(zhǎng),受上述條件的限制,必須嚴(yán)格要求座封位置,其封隔器應(yīng)選擇于兩層之間。若座封位置產(chǎn)生偏差,則可導(dǎo)致兩層合壓,或者封隔器座出現(xiàn)于壓裂層上，進(jìn)而導(dǎo)致施工風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生,最終無(wú)法完成分層[l]。對(duì)此,可選擇于下管柱座封過(guò)程中進(jìn)行有效的采磁定位,或者選擇其它測(cè)量方法進(jìn)行定位。

2.無(wú)法提出管柱

若封隔器被砂埋,或者套管及封隔器之間產(chǎn)生沉砂,當(dāng)對(duì)管柱進(jìn)行上提時(shí),砂子可夾在套管及封隔器之間,產(chǎn)生砂卡,因而大大增加摩擦力,致使管柱無(wú)法提出,這是直井機(jī)械分層壓裂存在的主要問(wèn)題之一,應(yīng)給予高度重視。上述砂子大部分來(lái)源于上層壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的沉砂,少部分來(lái)源于返排過(guò)程中產(chǎn)生的砂子。

3.封隔器座封座存在的問(wèn)題

在直井機(jī)械分層壓裂施工中,由于需要較多的封隔器,且所需的井段通常比較長(zhǎng),若井筒內(nèi)出現(xiàn)異物或者井斜較大時(shí),可對(duì)膠皮產(chǎn)生較大的破壞作用,通常只要其中一個(gè)封隔器存在問(wèn)題,其它封隔器也受到牽連,致使整個(gè)座封都存在問(wèn)題,因此應(yīng)給予高度重視[2]。以大牛地氣田為例,大牛地氣田DK23井屬于斜井,在直井機(jī)械分層壓裂施工中,下3 次封隔器都無(wú)法完成座封,座封失敗,通過(guò)調(diào)查分析,可知失敗原因與封隔器膠皮損壞有著密切的關(guān)系,封隔器膠皮損壞是導(dǎo)致座封失敗的主要原因,對(duì)此,可在直井機(jī)械分層壓裂施工前,依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或要求,嚴(yán)格實(shí)施洗井及通井,同時(shí)可在關(guān)鍵部位下扶正器,達(dá)到保護(hù)封隔器作用,提升直井機(jī)械分層壓裂的整體效果。

(二)直井機(jī)械分層原理產(chǎn)生的問(wèn)題

1.分層管柱節(jié)流問(wèn)題

多級(jí)壓裂封隔器可通過(guò)多個(gè)直徑不同的鋼球?qū)撉虼蜷_(kāi),若管柱孔徑越小,說(shuō)明其級(jí)數(shù)越多,可導(dǎo)致嚴(yán)重的節(jié)流問(wèn)題,對(duì)施工排量有著直接的影響,可阻礙壓裂規(guī)模,因此在施工過(guò)程中必須采取有效措施解決節(jié)流問(wèn)題。這是目前分層壓裂技術(shù)面臨的首要問(wèn)題,對(duì)此,可選擇多級(jí)封隔器座封方式,多級(jí)封隔器座封方式可有效解決節(jié)流問(wèn)題,促進(jìn)各項(xiàng)工作的順利發(fā)展。

2.壓后多層出現(xiàn)同時(shí)返排現(xiàn)象

若儲(chǔ)層間地層處于相同的壓力系統(tǒng)是,則產(chǎn)生返排問(wèn)題的可能性比較小; 若儲(chǔ)層間地層未能保持相同的壓力系統(tǒng),則可能出造成嚴(yán)重的返排問(wèn)題,降低返排效果,因此有必要加強(qiáng)返排機(jī)制的研究,不斷改革返排方式,盡可能地減少或者避免返排問(wèn)題的產(chǎn)生。

二、分層壓裂施工工藝設(shè)計(jì)

由于分層壓裂是一次管柱多次壓裂,因此對(duì)于每一次壓裂都要求不能出現(xiàn)砂堵,一旦出現(xiàn)砂堵,后續(xù)的沖砂等工序較為繁瑣,使分層壓裂失去意義,如果有砂子進(jìn)入封隔器與套管的間隙,將會(huì)直接影響壓裂管柱的起出。因此工藝設(shè)計(jì)尤為重要。

(一)恰當(dāng)?shù)氖┕ひ?guī)模及施工參數(shù)

優(yōu)化施工規(guī)模和施工參數(shù),確保壓裂效果的同時(shí),避免規(guī)模過(guò)大造成砂堵或者裂縫上下過(guò)度延伸造成裂縫相竄。

(二)避免封隔器出現(xiàn)砂卡

盡可能的利用攜砂性能高的液體,設(shè)計(jì)頂替液時(shí)應(yīng)有一定的余量保證砂子盡可能少的停留在管柱中。

(三)在施工結(jié)束后,控制放噴速度

在壓力足夠低時(shí)全部敞開(kāi)放噴,以免壓裂殘液帶出砂子影響封隔器的解封。放噴結(jié)束后,立即用清水返洗井,以免在封隔器在上提的過(guò)程中被殘留的砂子卡住造成砂卡。

(四)設(shè)計(jì)座封位置

下部封隔器距上部油層的距離不宜過(guò)長(zhǎng),避免封隔器與油層之間的空隙太大給沉砂創(chuàng)造條件。

三、壓裂封隔器的改進(jìn)

封隔器的工作可靠性關(guān)鍵取決于密封元件(即膠皮)的物理機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇[3]。

(一)封隔器膠皮的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

除封隔器膠皮材質(zhì)配方的選取外，還應(yīng)從膠皮的結(jié)構(gòu)參數(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)井身參數(shù)，套管內(nèi)徑與封隔器之間間隙設(shè)計(jì)合理的膠皮外徑。

(二)封隔器膠皮的防突設(shè)計(jì)

封隔器膠皮的損壞主要發(fā)生在肩兩端肩部，在膠皮端部增加阻擋環(huán)或支撐件等保護(hù)結(jié)構(gòu)，從而提高和保持膠皮的接觸應(yīng)力，以獲得良好的密封性能。

綜上所述,直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)具有其它技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又存在諸多的不足之處,只有高度重視直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)存在問(wèn)題,不斷優(yōu)化直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)的施工工藝,才能更好地促進(jìn)直井機(jī)械分層壓裂技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。