勝利油田管內(nèi)分段壓裂技術(shù)及應用

伊西鋒，李玉寶，李 明，張 建

勝利油田管內(nèi)分段壓裂技術(shù)及應用

伊西鋒，李玉寶，李 明，張 建

（勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營257000）

勝利油田致密砂巖儲量豐富，是低滲透油藏上產(chǎn)的主要陣地，但由于其滲透率、孔隙度、應力等在縱向上存在較大差異，前期采用籠統(tǒng)壓裂改造效果差，因此逐漸發(fā)展了封隔器不動管柱分段壓裂、水力噴射分段壓裂、連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分段壓裂、泵送橋塞分段壓裂等管內(nèi)分段壓裂技術(shù)，并進行了現(xiàn)場應用，取得了較好的效果。為致密砂巖油藏的經(jīng)濟高效動用和規(guī)模化開發(fā)提供了強有力的技術(shù)手段。

勝利油田；管內(nèi)分段壓裂；技術(shù)；應用

勝利油田低滲透油藏儲量豐富，主要分布在52個油田，516個單元，至2012年底探明儲量11．6億t，動用8．05億t。主要分為一般低滲透、特低滲透及致密砂巖3類油藏，其中致密砂巖油藏探明儲量2．73億t，動用儲量0．183億t，“十二五”期間新增探明儲量中近70%為深層致密油儲量，致密砂巖油藏已成為低滲透油藏上產(chǎn)的主要陣地。

致密砂巖油藏單砂體厚度多在1～3 m，疊合厚度10～30 m，油藏埋深2 900～3 300 m，具有埋藏深、物性差、沙泥互層、厚度薄、砂體多、豐度低等典型地質(zhì)特征。其滲透率、孔隙度、應力等在縱向上存在較大差異，前期采用籠統(tǒng)壓裂難以均衡改造，開發(fā)效果較差。針對勝利油田致密砂巖油藏的開發(fā)難點，形成了封隔器不動管柱分段壓裂、水力噴射分段壓裂、連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分段壓裂、泵送橋塞分段壓裂等管內(nèi)分段壓裂技術(shù)，為致密砂巖油藏的經(jīng)濟高效動用和規(guī)?；_發(fā)提供了強有力的技術(shù)手段。

1 封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)

封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)在套管內(nèi)下入封隔器＋滑套組合分段壓裂管柱，壓裂時先坐封分段封隔器，然后投球打開滑套進行壓裂。

1．1 技術(shù)特點

1)可反洗井，利于解除砂卡，保證管柱順利起出。

2)可實現(xiàn)一次管柱完成分層（段）的壓裂施工。

3)設(shè)置有安全裝置，提高了安全性能。4)管柱在施工結(jié)束后可直接上提投產(chǎn)。

1．2 工藝管柱

封隔器不動管柱分段壓裂管柱由于采用不同的分段封隔器，可分為K344型封隔器分段壓裂管柱、Y341／Y241型封隔器分段壓裂管柱2類。管柱結(jié)構(gòu)如圖1～2所示。

圖1　K344型封隔器分段壓裂管柱結(jié)構(gòu)

圖2　Y341／Y241型封隔器分段壓裂管柱結(jié)構(gòu)

1．3 工藝過程

1)K344型封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)。

首先對套管進行射孔作業(yè)，然后下入分段壓裂管柱，從油管泵入壓裂液，只要存在節(jié)流壓差大于1 MPa，封隔器膠筒就會漲封，滿足分段封隔壓裂要求。第1段壓裂結(jié)束后，投球加壓，使滑套下移，將下面1層關(guān)閉，滑套封隔器露出噴砂循環(huán)孔，開始第2段壓裂。如此反復可實現(xiàn)不動管柱多層壓裂，所有層段壓裂完畢后，泄壓，封隔器解封，起出壓裂管柱。

2)Y341／Y241型封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)。

首先對套管進行射孔作業(yè)，然后下入分段壓裂管柱，投入密封球，當球落入球座后加壓坐封封隔器，然后繼續(xù)升高壓力，打掉球座，露出最底層噴砂器噴口，進行第1段的壓裂。第1段壓裂結(jié)束后，投球加壓，打開滑套噴砂器，開始第2段壓裂。如此反復可實現(xiàn)不動管柱多層壓裂，最后壓裂完畢后上提管柱，解封封隔器，起出壓裂管柱。

1．4 應用實例

自2012年以來，封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)已在勝利油田應用超過130口井，單井最大分段4段，單井最大加砂92 m3，最大深度4 378 m，最高溫度172℃。封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)應用井數(shù)占分層壓裂總井數(shù)的80%以上。

義183井是部署在渤南洼陷的1口勘探井，目的層為沙4段，埋深4 378 m，儲層溫度為172℃。因該井油層跨度超過50 m，2個小層間應力差異大，籠統(tǒng)壓裂無法實現(xiàn)2個小層的均衡改造。采用封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)分2段壓裂，壓裂共用壓裂液341 m3、支撐劑32 m3，最高排量4．5 m3／min，最高砂比50%。2012-07放噴投產(chǎn)，目前累產(chǎn)液2 722 t，累產(chǎn)油1 694 t。

2 水力噴射分段壓裂技術(shù)

水力噴射分段壓裂技術(shù)根據(jù)水動力學動量-沖量原理，利用噴槍高速沖擊套管和巖石，射穿套管和近井地層，形成一定直徑和深度的射孔孔眼，然后加大壓力和砂比，沿孔眼擴張成裂縫。

2．1 技術(shù)特點

1)根據(jù)水動力自密封原理，保證分段可靠性。

2)采用投球打開滑套方式，?139．7 mm（5英寸）套管內(nèi)不動管柱完成2～4段射孔壓裂聯(lián)作。

3)適應性強，可在裸眼、篩管、套管等多種完井方式中實施。

4)適用中小規(guī)模的壓裂。

2．2 工藝管柱

水力噴射分段壓裂管柱為：（自井底向上）絲堵＋篩管＋單流閥＋噴槍＋滑套噴槍＋扶正器＋水力錨＋安全接頭＋油管到井口，如圖3所示。

圖3　水力噴射分段壓裂管柱結(jié)構(gòu)

2．3 工藝過程

首先利用油管將壓裂管柱下入預定位置，然后從油管內(nèi)泵入射孔砂液，射孔砂液通過第1段噴槍射開套管和油層，再從油套環(huán)空泵入壓裂液壓裂第1段。第1段壓裂完畢后，投球打開第2段滑套噴槍，重復射孔和壓裂操作，完成該段壓裂。重復投球、射孔、壓裂步驟，完成所有層段的壓裂。

2．4 應用實例

牛東8-6井屬于火山巖油藏，平均孔隙度9．38%，平均滲透率1．77×10－3μm2，采用篩管完井，利用水力噴射分段壓裂管柱分2段壓裂，累計泵入壓裂液324 m3，支撐劑29．332 4 m3，最高砂比50%，平均砂比23%。壓裂前日產(chǎn)液2．44 t，日產(chǎn)油1．89 t，壓裂后日產(chǎn)液18．98 t，日產(chǎn)油12．38 t，取得了較好的效果。

3 連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分段壓裂技術(shù)

連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分段壓裂技術(shù)采用連續(xù)油管噴砂射孔、套管環(huán)空加砂壓裂的方式，管柱底部帶有封隔器，可進行有效分段，完成多級、連續(xù)壓裂施工。

3．1 技術(shù)特點

1)壓裂施工段數(shù)不受限。

2)連續(xù)作業(yè)，施工周期短（每天施工3～4段）。

3)利用封隔器封隔各段，分段可靠性高。

4)實時監(jiān)測井底壓力，降低施工風險。

5)壓裂完畢后井筒無殘留，便于后期作業(yè)。

6)壓裂工具可帶壓起出，立即放噴投產(chǎn)，降低油層污染。

3．2 工藝管柱

連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分段壓裂管柱為：（自井底向上）套管接箍定位器＋錨定封隔器＋平衡閥＋水力噴射器＋扶正器＋丟手接頭＋連續(xù)油管到井口，如圖4所示。

圖4　連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分段壓裂管柱結(jié)構(gòu)

3．3 工藝過程

首先利用連續(xù)油管將工具串下入井內(nèi)，利用套管接箍定位器定位，將錨定封隔器下入指定位置，試壓合格；然后按照設(shè)計好的射孔速率從連續(xù)油管泵入攜砂液建立循環(huán)，通過水力噴射器射穿套管、地層；最后從油套環(huán)空泵入攜砂液完成壓裂。壓裂完1層后打開平衡閥，解封錨定封隔器，上提到下一層段坐封。采用同樣的方式，完成下一段的坐封、射孔、壓裂過程。

3．4 應用實例

義104斜12井位于渤南洼陷北部，平均孔隙度11．5%，平均滲透率0．23×10－3μm2，為低孔特低滲型儲層。采用連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分5段壓裂，單段規(guī)模60～80 m3，總加砂量362．1 m3，總液量2 702 m3，最高砂比44%～45%。壓裂前日產(chǎn)液4．6 t，日產(chǎn)油4．2 t，壓裂后日產(chǎn)液20．2 t，日產(chǎn)油18．8 t，累產(chǎn)液10 089 t，累產(chǎn)油8 376 t。

4 泵送橋塞射孔分段壓裂技術(shù)

泵送橋塞射孔分段壓裂技術(shù)采用可鉆橋塞＋射孔聯(lián)作工藝實施多級分段，進行套管壓裂，壓后直接投產(chǎn)或鉆掉所有橋塞恢復井筒通徑后投產(chǎn)。

4．1 技術(shù)特點

1)特別適合大排量、大液量特點的頁巖氣壓裂。通過簇式射孔實現(xiàn)定點、多點起裂，裂縫位置精準。

2)橋塞與射孔聯(lián)作，帶壓作業(yè)，施工快捷，井筒隔離可靠性高。

3)井筒完善程度高。橋塞由復合材料制成，密度較小，鉆磨后的橋塞碎屑可隨氣液流排出井外，為后續(xù)作業(yè)和生產(chǎn)留下全通徑井筒。

4)受井眼穩(wěn)定性影響相對較小。采用套管固井完井，井眼失穩(wěn)段對橋塞坐封可靠性無影響，優(yōu)于裸眼封隔器分段壓裂工藝。

5)分層壓裂段數(shù)不受限制。通過逐級泵入橋塞進行封隔，與多級滑套投球工藝相比，分段數(shù)不受限制，理論上可實現(xiàn)無限級分段壓裂。

6)下鉆風險小，施工砂堵易處理。與裸眼封隔器相比，管柱下人風險較小，施工砂堵發(fā)生后，壓裂段上部保持通徑，可直接進行連續(xù)油管沖砂作業(yè)。

4．2 工藝管柱

泵送橋塞射孔分段壓裂工藝管柱為電纜下入橋塞＋射孔聯(lián)作管串，結(jié)構(gòu)依次為：（自井底向上）復合可鉆橋塞＋坐封工具＋射孔槍＋送入電纜到井口，如圖5所示。

圖5　泵送橋塞射孔分段壓裂工藝管柱結(jié)構(gòu)

4．3 工藝過程

首先進行通井、刮管，保證井筒內(nèi)干凈、暢通，利用連續(xù)油管傳輸或爬行器拖動射孔槍下入，進行第1段射孔，射孔完畢后利用光套管注入，進行第1段壓裂作業(yè)；然后通過電纜下人橋塞＋射孔聯(lián)作管串，將管串泵送至設(shè)計位置，點火坐封橋塞，上提射孔槍至預定位置進行射孔，起出射孔槍和橋塞坐封工具后利用光套管注入進行第2段壓裂作業(yè)；再按照同樣的方式，根據(jù)分壓段數(shù)要求，依次下入橋塞、射孔、壓裂。最后待各段壓裂完成后，采用連續(xù)油管鉆除橋塞進行排液、生產(chǎn)。

4．4 應用實例

樊116-5井位于大蘆湖油田的東北部，主力含油砂體為沙三中二砂組22砂體。屬于致密砂巖油藏，儲層滲透率低，未動用儲量大，采用泵送橋塞射孔分段壓裂技術(shù)壓裂。該井完鉆井深4 071 m，共分7段壓裂施工，壓裂共用壓裂液2 360 m3、支撐劑260 m3，最高排量7 m3／min，最高砂比50%。目前正在放噴，累產(chǎn)液9 580 t，累產(chǎn)油3 398 t。

5 結(jié)論

1)勝利油田管內(nèi)分段壓裂技術(shù)主要以封隔器不動管柱分段壓裂技術(shù)為主，該技術(shù)施工效率較高、應用規(guī)模最大，也是未來一段時間勝利油田管內(nèi)分段壓裂技術(shù)的主導技術(shù)。

2)水力噴射分段壓裂技術(shù)在中小規(guī)模壓裂施工中優(yōu)勢明顯，在噴嘴質(zhì)量進一步提高的基礎(chǔ)上，在老井改造和新井小規(guī)模壓裂上具有推廣前景。

3)連續(xù)油管噴砂射孔拖動封隔器分段壓裂技術(shù)和泵送橋塞射孔分段壓裂技術(shù)以其施工效率高、施工規(guī)模大的優(yōu)勢，將是下步技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，但仍需要進一步降低施工費用。

4)勝利油田目前已形成了完整的管內(nèi)分段壓裂技術(shù)系列，為低滲透油藏的高效開發(fā)提供了強有力的技術(shù)支撐。但由于開發(fā)所面臨的油藏條件日益復雜，還需要繼續(xù)攻關(guān)分段壓裂新技術(shù)，以更有效地提高低滲透油藏的開發(fā)效果。

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Staged Fracturing Technology and Its Application in Inner Tubing in Shengli Oilfield

YI Xifeng，LI Yubao，LI Ming，ZHANG Jian
（Research Institute of Production Technology，Shengli Cilfield Company，Dongying 257000，China）

Shengli Oilfield has abundant dense sandstone reservoirs．Dense sandstone reservoirs are the major produce position．But dense sandstone reservoirs have different permeability，porosity，stress in vertical orientation and lead to worse effect when using general fracture method early stage．Recently，many staged fracturing technology have been developed，such as packer staged fracturing technology，hydraulic jetting staged fracturing technology，coiled tubing pulling packer staged fracturing technology and pumping bridge plug staged fracturing technology．These techniques acquire preferable effect and provide exploitation methods for dense sandstone reservoirs．Keywords：Shengli Oilfield；tube sectional fracture；techniques；application

TE934．2

B

10．3969／j ．issn．1001-3482．2015．04．021

1001-3482（2015）04-0086-05

2014-10-11

國家重大科技專項“勝利油田薄互層低滲透油田開發(fā)示范工程”（2011ZX05051）

伊西鋒（1980-），男，山東東營人，工程師，主要從事水平井修井完井研究，E-mail：cyrjyxf＠163．com。