關(guān)于水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)的國(guó)內(nèi)外調(diào)研

于文博　蘭佩文　李瑞東

摘 要：隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油這一不可再生資源在社會(huì)發(fā)展中的作用日益顯著，石油的開采方式也在不斷的突破與創(chuàng)新。水平井分段壓裂技術(shù)自2002年開始，經(jīng)過數(shù)年的快速發(fā)展，形成了可以與不同完井條件相適應(yīng)的水平井分段壓裂技術(shù)。作為非常規(guī)油氣開發(fā)的主要技術(shù)，水平井分段壓裂技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，可以大幅提高采收率，同時(shí)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展，世界上專門研究該技術(shù)的公司也屢見不鮮，可以說得到了國(guó)際與社會(huì)的廣泛關(guān)注。本文主要介紹封隔器滑套分段壓裂技術(shù)。通過對(duì)其國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)介紹、優(yōu)化方法等方面進(jìn)行研究，以期為水平井分段壓裂技術(shù)的發(fā)展與探索提供參考。

關(guān)鍵詞：水平井；分段壓裂；封隔器滑套；國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀；優(yōu)化

1 前言

近幾年石油開采技術(shù)的發(fā)展在全球都備受關(guān)注，越來越多的探明儲(chǔ)量都屬于低滲透儲(chǔ)層，開采難度大，經(jīng)濟(jì)效率低，水平井的發(fā)展大大提高了集水建筑物與地下水非飽和帶中的氣體、地下油氣的接觸面積，有效地提高了流體的抽取效率。本文主要選取水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)作為范例，來介紹水平井分段壓裂技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，關(guān)鍵技術(shù)和分析優(yōu)化等方面，希望可以對(duì)水平井分段壓裂技術(shù)的發(fā)展有所幫助。

2 水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

我國(guó)在2011年2月，完成了懸掛封隔器，壓縮式裸眼封隔器，錨定封隔器，回插管及機(jī)械可開關(guān)滑套等工具的研制，隨后幾年先后完成水平井裸眼封隔器滑套10段壓裂管柱地面整體試驗(yàn)，HG油田紅平3井完成2開井身結(jié)構(gòu)裸眼封隔器12段壓裂試驗(yàn)，CL氣田D組致密砂巖氣藏CSD20井完成3500m井身裸眼封隔器滑套10段壓裂試驗(yàn)[1]。

哈里伯頓公司的遇油膨脹封隔器是通過投直徑不同的球逐段打開滑套，并可以后期關(guān)閉不太理想的產(chǎn)層；支持連續(xù)泵注，節(jié)約作業(yè)周期。

貝克休斯公司的封隔器滑套技術(shù)是通過液壓坐封封隔器不固井、不射孔來實(shí)現(xiàn)的。其特點(diǎn)有：一趟管柱安裝完，節(jié)省時(shí)間；可以更好地控制裂縫的延伸；通過小規(guī)模、有選擇性地處理來降低壓裂成本；最多可處理 11 段[2]。

3 水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)介紹

（1）水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)簡(jiǎn)介：水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)可分為固井水平井套管內(nèi)封隔器滑套分段壓裂技術(shù)和裸眼水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)。水平井套管內(nèi)封隔器相對(duì)來說比較適合低滲透油田油井開發(fā)，能實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)不動(dòng)管柱一次完成多段壓裂，具有全過程液壓動(dòng)作、不泄壓投球、儲(chǔ)層改造針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前可以滿足的最高壓裂段數(shù)是15段，150℃耐溫，70MPa耐壓差，其施工作業(yè)效率得到有效提高，具有先進(jìn)，安全，可靠，高效的特點(diǎn)[3]。水平井裸眼封隔器滑套分段壓裂工藝是新興的水平井壓裂改造技術(shù)，在頁巖氣，致密油氣藏水平井中得到了廣泛的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和成功的礦場(chǎng)效果。該工藝主要有遇油膨脹式裸眼封隔器、機(jī)械封隔式裸眼封隔器、錨定封隔器和懸掛封隔器等配套工具。

（2）封隔器滑套分段壓裂管柱及工具：套管內(nèi)封隔器滑套：封隔器滑套分段壓裂管柱及工具是水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)的核心。套管內(nèi)封隔器滑套于2006年研發(fā)，封隔器被設(shè)計(jì)為液壓坐封和液壓解封Y444型封隔器，其目的是為了提高井下動(dòng)作的安全可靠性，但套管內(nèi)封隔器滑套分段壓裂工藝技術(shù)的壓裂段數(shù)級(jí)差排布受到限制，使得一趟管柱最多只能壓裂6段[3]。裸眼封隔器滑套：機(jī)械封隔式裸眼封隔器，錨定封隔器，懸掛封隔器等關(guān)鍵工具的研制是為了提高深層氣藏單井產(chǎn)量，增大井筒與儲(chǔ)層接觸面積，降低井口施工壓力，形成了三套裸眼水平井完井壓裂工藝管柱，能夠滿足最高壓裂段數(shù)29段，耐溫150℃，耐壓差70MPa的裸眼水平井多段壓裂要求。

4 水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)參數(shù)保障及預(yù)防

施工參數(shù)要求不足會(huì)造成遇阻，出砂壓裂管柱遇卡，井口及套管刺漏失控，壓裂砂堵等不利局面。為了保證施工順利進(jìn)行，對(duì)于參數(shù)的要求和預(yù)測(cè)應(yīng)注意幾個(gè)方面：壓力，排量，優(yōu)化裂縫，預(yù)測(cè)摩阻。（1）壓裂施工參數(shù)最主要的就是壓力，在井底壓力大于底層破裂壓力的時(shí)候才可以壓開底層；（2）排量則是不容忽視的因素，裂縫壓力的變化受排量和壓裂液性能共同影響，還可以改變支撐劑輸送方式以及裂縫的幾何形狀；（3）當(dāng)施工凈壓力處于臨界壓力時(shí)，在施工時(shí)滿足造縫與輸砂條件下，不希望裂縫壓力超壓從而引起濾失嚴(yán)重；（4）應(yīng)該用合理的施工總量，前置液用量，不同支撐劑加砂順序，加砂濃度和注入方式等，達(dá)到優(yōu)化裂縫的要求；（5）為了達(dá)到施工安全、順利，并降低成本的目的，對(duì)預(yù)測(cè)分段分裂壓力應(yīng)給予重視，其影響參數(shù)有：地層閉合壓力，裂縫延伸壓力，管柱摩阻，液柱壓力等，主要區(qū)別參數(shù)為近井裂縫彎曲摩阻；（6）裂縫的條數(shù)、長(zhǎng)度、導(dǎo)流能力以及位置布置組合都會(huì)對(duì)產(chǎn)量有影響。隨著裂縫條數(shù)、長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力的增加 ， 壓裂水平井的累計(jì)產(chǎn)量總體上逐漸增加 ， 但增幅卻在不斷減小。（例如水平井長(zhǎng)度為 600m的情況下，最佳裂縫條數(shù)為 4 ～ 5 條， 最佳裂縫半長(zhǎng)為120 ～ 140 m）[4]。當(dāng)外部的裂縫間距小而內(nèi)部的縫間距大時(shí)產(chǎn)量最高， 均勻分布裂縫產(chǎn)量居中。

5 總結(jié)

水平井分段壓裂技術(shù)在未來會(huì)趨于完善，它的出現(xiàn)解決了一些直井所不能解決的問題，對(duì)提高現(xiàn)有的一些特殊和難以應(yīng)用的地質(zhì)儲(chǔ)量，確實(shí)是一項(xiàng)技術(shù)上的突破。它既有提高油田最終采收率、單井控制儲(chǔ)量多、泄油體積大、產(chǎn)能高、油藏適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，也特別適于陡峭油層、垂直裂縫、稠油和氣頂、底水等油層中使用。但它不會(huì)替代直井，而是對(duì)直井的補(bǔ)充和發(fā)展。各國(guó)對(duì)水平井的開發(fā)越來越重視，水平井分段壓裂技術(shù)也在不斷的探索中迸發(fā)出璀璨的火花。在未來，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用與推廣，技術(shù)也會(huì)有新的突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]段文廣.國(guó)內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)現(xiàn)狀[J].西部鉆探克拉瑪依鉆井工藝研究院，2012（03）.

[2]張煥芝.國(guó)外水平井分段壓裂技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].石油科技論壇，2012（06）.

[3]吳奇.水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2013（01）：53-54.

[4]馬飛.水平井封隔器分段壓裂技術(shù)在川西油氣田的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2010，24（06）.

作者簡(jiǎn)介：于文博（1993-），男，吉林敦化人，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。endprint