壓裂新技術(shù)在非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

壓裂新技術(shù)在非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

劉秉謙1，張遂安1，李宗田2，賀甲元2，盧凌云1

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249; 2.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

摘要：壓裂是非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要的技術(shù)措施，壓裂技術(shù)的創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣資源大規(guī)模開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。重點(diǎn)介紹了新型壓裂改造技術(shù)的技術(shù)原理及其在煤儲(chǔ)層、致密砂巖儲(chǔ)層、頁(yè)巖儲(chǔ)層等開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，包括同步壓裂技術(shù)、高速通道壓裂技術(shù)、纖維壓裂技術(shù)、穿層壓裂技術(shù)、固井滑套壓裂技術(shù)和泵送橋塞壓裂技術(shù)。并針對(duì)應(yīng)力疊加效應(yīng)、支撐劑異構(gòu)鋪置、鋪砂剖面優(yōu)化、裂縫穿層延伸、定點(diǎn)起裂、變粒徑變排量作業(yè)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)總結(jié)了各技術(shù)的設(shè)計(jì)原理及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，為非常規(guī)油氣的開(kāi)發(fā)與改造提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞:非常規(guī)油氣藏；同步壓裂；高速通道壓裂；纖維壓裂；穿層壓裂；固井滑套；泵送橋塞

中圖分類號(hào)：TE348

基金項(xiàng)目：山西省自然科學(xué)基金“煤層氣徑向井壓裂工藝研究”(AX20140006)。

作者簡(jiǎn)介：第一劉秉謙(1991年生)，男，在讀碩士研究生，油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)。郵箱：liubingqian129@163.com。

New Stimulation Technology for Unconventional Oil & Gas Development

Liu Bingqian1, Zhang Suian1, Li Zongtian2,He Jiayuan2, Lu Lingyun1

(1.ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China; 2.PetroleumExplorationand

ProductionResearchInstituteofSINOPEC,Beijing100038,China)

Abstract:Fracturing is an indispensable technique for unconventional oil and gas development, and its innovation is the key to large-scale development of unconventional oil and gas resources. Application of new fracturing technology for development of coalbed methane reservoir, tight sandstone reservoir, and shale reservoir was introduced, including simultaneous fracturing, channel fracturing, fiber fracturing, interlayer fracturing, cementing sleeve, and pumping bridge plug. Focusing on the technological advantages of stress superposition effect, non-uniform sanding section, optimizing of sanding section, extension of fractures through interface, the fixed initial point, and construction with variable proppant size and variable flowing capacity, designed principles and field application results were summarized, providing good reference for development and transformation of unconventional oil and gas reservoirs.

Key words: unconventional oil and gas reservoir; simultaneous fracturing; high-speed channel fracturing; fiber fracturing; interlayer fracturing; cementing sleeve; pumping bridge plug

近年來(lái)，隨著常規(guī)油氣資源的快速消耗及開(kāi)發(fā)難度的增加，非常規(guī)油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)出快速上升的趨勢(shì)。依托分段壓裂技術(shù)為主的增產(chǎn)改造技術(shù)，美國(guó)的煤層氣、頁(yè)巖氣、致密油和致密氣等非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)取得快速發(fā)展，2011年美國(guó)非常規(guī)氣產(chǎn)量達(dá)到全美天然氣總產(chǎn)量的67%以上[1]，率先實(shí)現(xiàn)了非常規(guī)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)的突破(圖1)。

圖1　2000—2011年美國(guó)非常規(guī)氣產(chǎn)量占全美 天然氣總產(chǎn)量比例統(tǒng)計(jì)圖 Fig.1　Statistics of the proportion of unconventional gas production to total gas production in the United States from 2000 to 2011

中國(guó)非常規(guī)油氣資源豐富，致密氣可采資源量為(8.8～12.1)×1012m3，頁(yè)巖氣可采資源量為(15～25)×1012m3，煤層氣可采資源量為10.9×1012m3，致密油可采資源量為(13～14)×108t[2]。目前，中國(guó)非常規(guī)油氣資源正處于快速發(fā)展的階段，預(yù)計(jì)至2015年，僅頁(yè)巖氣和煤層氣的產(chǎn)量就將突破225×109m3[3,4]。

在非常規(guī)油氣資源尤其是頁(yè)巖氣和煤層氣的開(kāi)發(fā)中，壓裂技術(shù)起到重要的作用，本文主要介紹新型壓裂改造技術(shù)和新型水平井壓裂完井技術(shù)在非常規(guī)油氣中的應(yīng)用情況，為非常規(guī)油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)提供借鑒。

1 新型壓裂改造技術(shù)

1.1 同步壓裂技術(shù)

同步壓裂技術(shù)[5-8]主要是對(duì)多口相鄰水平井同時(shí)進(jìn)行壓裂施工作業(yè)，利用壓裂過(guò)程中儲(chǔ)層應(yīng)力場(chǎng)的改變?cè)谙噜徚芽p間形成裂縫疊加區(qū)域，并充分利用疊加區(qū)域的疊加效應(yīng)使儲(chǔ)層內(nèi)微裂縫、天然裂縫開(kāi)啟、溝通，形成對(duì)儲(chǔ)層的整體改造。

水平井井組HZ-S-6是鄂爾多斯盆地致密砂巖氣水平井井組，該井組共有6口井，為井口在一個(gè)平臺(tái)的叢式水平井組，南北各布置3口井(圖2中1～3號(hào)和4～6號(hào))，排列布局呈米字形(圖2)。采用同步壓裂和常規(guī)分段壓裂對(duì)1～6號(hào)這6口井進(jìn)行壓裂改造，設(shè)計(jì)方案采用1—2—1—2的方式(即：最先對(duì)1號(hào)井進(jìn)行壓裂施工，其次對(duì)分別2號(hào)井和3號(hào)井進(jìn)行同步壓裂施工，然后再對(duì)4號(hào)井進(jìn)行壓裂，最后對(duì)5號(hào)井和6號(hào)井同步壓裂)，壓裂過(guò)程利用微地震技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖2　水平井組井位示意圖 Fig.2　Well position of horizontal well group 數(shù)字1～6為井號(hào)

將井組HZ-S-6中同步壓裂和常規(guī)壓裂的效果進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)同步壓裂具有兩個(gè)明顯的特征：一是施工壓力明顯升高；二是在應(yīng)力疊加區(qū)域中，微地震信號(hào)顯著增強(qiáng)。與井距較大的同步壓裂段和采用常規(guī)壓裂的單井段相比，井距較小的同步壓裂段中間區(qū)域的微地震監(jiān)測(cè)信號(hào)明顯增強(qiáng)。經(jīng)分析認(rèn)為，在同步壓裂過(guò)程中，裂縫的壓力波產(chǎn)生疊加效應(yīng)，改變同步壓裂井段中間區(qū)域的應(yīng)力場(chǎng)，應(yīng)力值增加，導(dǎo)致這一區(qū)域的微地震監(jiān)測(cè)信號(hào)增強(qiáng)。同時(shí)，由于同步壓裂過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力疊加效應(yīng)，區(qū)域內(nèi)應(yīng)力值成倍增加，而地層向外擴(kuò)散壓力的速度基本不變，導(dǎo)致同步壓裂施工壓力顯著升高(表1)。應(yīng)力疊加效應(yīng)有利于開(kāi)啟地層中的天然裂縫和微裂縫，改善壓裂區(qū)的滲流效果，進(jìn)一步提高壓裂的效果。

表1　水平井組施工壓力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖3所示為相鄰的4號(hào)井、5號(hào)井和6號(hào)井3口井的壓裂后生產(chǎn)情況，壓裂后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用同步壓裂的6號(hào)井產(chǎn)量最高，采用同步壓裂的5號(hào)井初期產(chǎn)量高于常規(guī)壓裂的鄰井4號(hào)井，但長(zhǎng)期生產(chǎn)產(chǎn)量較4號(hào)井偏低。分析認(rèn)為是施工原因，5號(hào)井同步壓裂過(guò)程中，第一段壓裂施工過(guò)程中將第4段的壓裂滑套打開(kāi)，導(dǎo)致5號(hào)井最后實(shí)際有效壓裂段減少，只有第5段至第9段成功實(shí)施同步壓裂作業(yè)。3口井的壓裂后生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，同步壓裂使儲(chǔ)層的改造效果得到提升，證明了同步壓裂技術(shù)的有效性。

圖3　水平井組相鄰井4～6號(hào)井生產(chǎn)數(shù)據(jù)圖 Fig.3　Production data of adjacent No.4～6 wells

1.2 高速通道壓裂技術(shù)

高速通道壓裂技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用于低滲透儲(chǔ)層改造的新型壓裂技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)支撐劑在地層中的異構(gòu)鋪置，在支撐劑充填區(qū)內(nèi)部創(chuàng)造開(kāi)放性的流動(dòng)通道，使整個(gè)支撐劑填充區(qū)形成高速通道網(wǎng)絡(luò)，從而顯著提高裂縫的導(dǎo)流能力(圖4)。

高速通道壓裂技術(shù)整合了完井工藝、填砂工藝、流體控制工程，以保證施工后在水力裂縫中形成穩(wěn)定的高速滲流通道[9]。為了實(shí)現(xiàn)此目的，高速通道壓裂技術(shù)在壓裂設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了幾點(diǎn)改進(jìn)。

(1)在射孔方式方面，高速通道壓裂技術(shù)采用多簇射孔代替常規(guī)壓裂的射孔等間距排列的方式(圖5)，其目的在于通過(guò)多簇射孔提高進(jìn)入裂縫的支撐劑段塞之間的分流效果，利于在裂縫中形成獨(dú)立的支撐劑塊，保證裂縫到井筒間的通道具有最佳的導(dǎo)流能力。

圖4　支撐劑均勻鋪置(左)與支撐劑 異構(gòu)鋪置(右)示意圖 Fig.4　Uniform (left) and nonuniform (right) sanding section

圖5　常規(guī)壓裂與高速通道壓裂射孔方式對(duì)比示意圖 Fig.5　Comparison of the perforation mode of conventional fracturing and channel fracturing

(2)在壓裂液的泵注方面，高速通道壓裂技術(shù)采用較高頻率交替循環(huán)泵送含支撐劑壓裂液和純壓裂液脈沖段(圖6)，使支撐劑在裂縫中形成穩(wěn)定的支撐劑塊，這種段塞方式的壓裂液泵注程序更有利于在支撐劑的充填區(qū)域形成高速滲流的通道網(wǎng)絡(luò)。

圖6　常規(guī)壓裂與高速通道壓裂壓裂液泵注方式對(duì)比示意圖 Fig.6　Comparison of pump injection of conventional fracturing and channel fracturing

(3)在壓裂液的配制方面，研究發(fā)現(xiàn)，向壓裂液中添加纖維可以顯著降低支撐劑段塞的分散程度，從而提高不連續(xù)充填層的穩(wěn)定性[10,11]。

美國(guó)Eagle Fold頁(yè)巖含有大量的天然氣，同時(shí)又富含石油和凝析油資源，然而該區(qū)儲(chǔ)層致密，孔隙度為7%～10%。井底溫度和儲(chǔ)層壓力較高，巖石楊氏模量為13800～31050MPa[12]。為了更好地試驗(yàn)高速通道壓裂技術(shù)的應(yīng)用效果，在該區(qū)選擇了兩口井作為評(píng)估井：1號(hào)井位于產(chǎn)氣區(qū)，2號(hào)井位于凝析油產(chǎn)區(qū)。并將這兩口井的壓裂后生產(chǎn)效果同鄰井進(jìn)行對(duì)比。

對(duì)比結(jié)果顯示(圖7)，兩口井的生產(chǎn)狀況明顯好于鄰井，1號(hào)井的初始產(chǎn)量比最高產(chǎn)量的鄰井高37%，180天后的累計(jì)產(chǎn)量比鄰井高76%；2號(hào)井的初始產(chǎn)量比鄰井高32%，180天后的累計(jì)產(chǎn)量比鄰井高54%。該技術(shù)表現(xiàn)出良好的效果，可以顯著提高最終采收率。

圖7　兩口井與鄰井生產(chǎn)情況對(duì)比圖 Fig.7　Production data of the two wells and adjacent wells

1.3 纖維壓裂技術(shù)

水力壓裂過(guò)程中，支撐劑的沉降速率對(duì)支撐裂縫的幾何形態(tài)具有重要的影響，沉降速率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致支撐劑主要聚集在裂縫的底部，導(dǎo)致其不能充滿裂縫，影響壓裂增產(chǎn)效果。同時(shí)，支撐劑返排是壓裂施工過(guò)程中的重要問(wèn)題。支撐劑返排嚴(yán)重，不僅會(huì)影響裂縫的導(dǎo)流能力，而且有可能損壞套管和井口設(shè)備等[13]。針對(duì)這些問(wèn)題，斯倫貝謝公司研制了FiberFRAC纖維基壓裂液，并在美國(guó)加利福尼亞和墨西哥北部等地區(qū)的應(yīng)用中取得了明顯效果。

纖維壓裂技術(shù)的主要原理是利用可降解纖維基壓裂液懸浮能力強(qiáng)的特點(diǎn)，降低支撐劑的沉降速率，改善支撐劑的沉降剖面(圖8)。同時(shí)，壓裂液中的纖維可以有效連接支撐劑，防止支撐劑在壓裂液返排過(guò)程中回流。

纖維壓裂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)為：①降低壓裂液的黏度，有效控制水力裂縫的高度；②具有較好的懸砂特性(圖9)，降低支撐劑的沉降速率，改善裂縫的鋪砂剖面，增加裂縫閉合后的有效長(zhǎng)度；③防止支撐劑回流；④壓裂閉合后纖維可降解，減小纖維對(duì)導(dǎo)流能力的影響。

圖8　常規(guī)壓裂與纖維壓裂鋪砂剖面對(duì)比示意圖 Fig.8　Sanding section comparison between conventional fracturing and fiber fracturing

圖9　常規(guī)壓裂與纖維壓裂液懸砂效果對(duì)比圖 Fig.9　Effect of suspended sand by conventional fracturing and fiber fracturing

纖維壓裂技術(shù)已在美國(guó)Barnett頁(yè)巖中進(jìn)行了應(yīng)用[14]。為了檢驗(yàn)其應(yīng)用效果，將FiberFRAC壓裂液處理的井和用減阻水處理的井的產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：FiberFRAC試驗(yàn)井的產(chǎn)量是減阻水處理井產(chǎn)量的兩倍，證明了纖維壓裂技術(shù)能夠有效提高低滲透氣藏的開(kāi)發(fā)效果(圖10)。

SD44-42C3井、SD45-32C4井和SD45-33井是蘇里格氣田的3口井[15]，為了檢驗(yàn)纖維壓裂技術(shù)在防止支撐劑回流方面的效果，SD44-42C3井的S12、S21層采用纖維壓裂技術(shù)，將壓裂作業(yè)后的效果同SD45-32C4井、SD45-33井進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表2。

圖10　纖維壓裂試驗(yàn)井與減阻水處理井生產(chǎn)情況對(duì)比圖 Fig.10　Production data of fiber fracturing wells and reducing-drag surfactant wells

井號(hào)層位射孔井段(m)壓裂參數(shù)加砂量(m3)排量(m3/min)平均防噴排量(L/min)返排砂量(m3)SD44-42C3S123276.0～3280.030.02.7S213310.0～3314.020.02.58200.1125SD45-32C4H63210.0～3213.028.52.6H83290.0～3293.026.52.55501.0324SD45-33H63163.0～3167.012.02.5S13286.0～3289.022.02.4S23305.0～3308.028.02.65301.2163

1.4 穿層壓裂技術(shù)

穿層壓裂技術(shù)[16-18]是通過(guò)對(duì)虛擬儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂，在虛擬儲(chǔ)層中形成高導(dǎo)流能力的裂縫，并與目標(biāo)層有效溝通，間接實(shí)施對(duì)目標(biāo)層的改造。目前，穿層壓裂技術(shù)在煤層氣的開(kāi)發(fā)中得到應(yīng)用，由于煤儲(chǔ)層段水平井井壁穩(wěn)定性差，鉆完井時(shí)極易因井壁失穩(wěn)造成起鉆遇卡、下鉆遇阻，甚至埋掉井眼等井下復(fù)雜事故，穿層壓裂技術(shù)可有效避免這些問(wèn)題的發(fā)生，提高煤層氣開(kāi)發(fā)生產(chǎn)效果。

圖11　CBM-1H井水平井眼與煤層位置關(guān)系示意圖 Fig.11　Positional relationship between CBM-1H well and coal seam 紅色豎線代表穿層裂縫

CBM-1H井是我國(guó)第一口在煤層頂板進(jìn)行水平井穿層壓裂技術(shù)開(kāi)發(fā)的煤層氣試驗(yàn)井(圖11)，根據(jù)前期的勘探資料，煤層具有低彈性模量、高泊松比的特點(diǎn)，目標(biāo)層3號(hào)煤層頂板主要為細(xì)粒砂巖，具有良好的滲透性和隔水性。煤層與頂板的應(yīng)力差約為4MPa，破裂應(yīng)力差達(dá)到近10MPa。為避免水平井鉆井過(guò)程中煤層坍塌，設(shè)計(jì)水平段在目標(biāo)煤層3號(hào)煤層以上10m處，水平段長(zhǎng)度為900m(圖12)，完井方式采用一開(kāi)和二開(kāi)套管固井，三開(kāi)裸眼完井，后期采用穿層壓裂改造技術(shù)溝通3號(hào)煤層，并采用井下微地震技術(shù)對(duì)壓裂過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖12　CBM-1H井穿層壓裂震源事件三維顯示圖 Fig.12　Top view on interlayer fracturing source events of CBM-1H well

微地震監(jiān)測(cè)的裂縫長(zhǎng)度和高度結(jié)果顯示，6段壓裂產(chǎn)生的裂縫均由頂板擴(kuò)展延伸到3號(hào)煤層，實(shí)現(xiàn)了頂板與目標(biāo)煤層的有效溝通，達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)目的。

1.5 固井滑套壓裂技術(shù)

為達(dá)到固井完井工藝中射孔措施減少，并能保障水平井起裂位置的目的，提出了水平井固井滑套壓裂技術(shù)[19-21]。該技術(shù)主要利用可開(kāi)關(guān)式固井滑套選擇性放置在油層位置，固井完成后，利用鉆桿、油管或連續(xù)油管等開(kāi)關(guān)工具將滑套打開(kāi)，然后利用同一套管柱進(jìn)行壓裂作業(yè)。

3.1.3 區(qū)域水資源支撐的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模 它是區(qū)域農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值與生產(chǎn)這些產(chǎn)值所消耗的農(nóng)業(yè)用水量之比。用公式表示為：

在加拿大艾伯塔中心區(qū)域白堊系Glauconitic地層致密氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，選取一口水平井作為固井滑套+連續(xù)油管分段壓裂試驗(yàn)井。為檢驗(yàn)其效果，與該井相鄰的水平井采用裸眼封隔器+投球滑套技術(shù)進(jìn)行壓裂，并利用井下微地震技術(shù)進(jìn)行裂縫監(jiān)測(cè)，檢驗(yàn)兩口水平井水力壓裂裂縫擴(kuò)展情況。

采用固井滑套壓裂的水平井共分4段，裸眼完井壓裂的水平井共分8段，施工排量均在3m3/min左右，采用相同的泵注程序。微地震監(jiān)測(cè)的裂縫數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。對(duì)微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，固井滑套壓裂技術(shù)能夠有效避免裸眼完井條件下壓裂裂縫延伸重疊的現(xiàn)象，增大有效壓裂改造的儲(chǔ)層體積。

對(duì)比表3的兩口水平井的裂縫高度發(fā)現(xiàn)，固井滑套壓裂下裂縫平均高度在29m左右，而裸眼完井條件下壓裂裂縫平均高度為86m，說(shuō)明固井滑套壓裂技術(shù)在促進(jìn)裂縫延伸的同時(shí)，對(duì)裂縫在裂縫高度方向的延伸具有控制作用，進(jìn)一步證明固井滑套壓裂技術(shù)的有效性。

表3　水平井組微地震監(jiān)測(cè)裂縫解釋數(shù)據(jù)對(duì)比表

根據(jù)表4中數(shù)據(jù)可知，固井滑套壓裂的單條裂縫壓裂后產(chǎn)量具有明顯的優(yōu)勢(shì)，原因是固井滑套有效地控制儲(chǔ)層裂縫高度延伸，保障裂縫長(zhǎng)度方向上的擴(kuò)展，增大了壓裂裂縫對(duì)儲(chǔ)層的控制，從而使單條裂縫的產(chǎn)量更高。

表4　水平井組不同壓裂技術(shù)壓裂后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

1.6 泵送橋塞壓裂技術(shù)

泵送橋塞壓裂技術(shù)[22，23]是頁(yè)巖氣壓裂增產(chǎn)的主要應(yīng)用技術(shù)，該技術(shù)在中國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)中成功取得突破并得到充分應(yīng)用。

泵送橋塞壓裂技術(shù)的主要原理為：利用地面泵壓推動(dòng)橋塞工具串下行，把橋塞以下的流體擠入已射孔層段，從而聯(lián)作管柱到達(dá)預(yù)定位置；先點(diǎn)火坐封橋塞、同時(shí)丟手，封隔已射孔層；上提電纜到指定射孔位置，并按射孔方案多次點(diǎn)火分簇射孔。提出電纜后，進(jìn)行壓裂；壓裂完畢后，重復(fù)上述步驟對(duì)各段進(jìn)行施工，施工完成后，下磨銑管柱鉆掃橋塞，進(jìn)行放噴、排液。

泵送橋塞壓裂技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于：可實(shí)現(xiàn)全通徑、段數(shù)無(wú)限制的壓裂作業(yè)。SG1-H井為較早采用泵送橋塞壓裂工藝的一口頁(yè)巖氣水平井，該井儲(chǔ)層巖性為灰黑色粉砂質(zhì)頁(yè)巖及灰黑色碳質(zhì)頁(yè)巖，主要地層特征為：

(1)水平應(yīng)力差異系數(shù)大。測(cè)試最小水平主應(yīng)力為48MPa，兩向水平應(yīng)力差異大，約為34%。

(2)頁(yè)巖頁(yè)理發(fā)育，頂板裂縫發(fā)育，目的層裂縫不發(fā)育，但地層偏脆性。目的層孔隙度范圍為1.17%～7.72%，滲透率為0.002～0.004mD；脆性礦物含量較高，平均脆性指數(shù)約為60%，但上部泥質(zhì)含量高，脆性較差。

(3)井筒方位與最小主應(yīng)力方向夾角為37°，近井摩阻較大。

基于以上特征，該井采用泵送橋塞壓裂技術(shù)時(shí)進(jìn)行了以下幾項(xiàng)有針對(duì)性的設(shè)計(jì)：

(1)壓裂前開(kāi)展小型壓裂測(cè)試，測(cè)試目的層的濾失性質(zhì)和裂縫擴(kuò)展性質(zhì)。由于目的層水平應(yīng)力差異大，層理發(fā)育，且上部頂板裂縫發(fā)育，因此壓裂裂縫易縱向擴(kuò)展連通上部裂縫發(fā)育帶，不利于裂縫向遠(yuǎn)處擴(kuò)展。通過(guò)小型壓裂測(cè)試可以有針對(duì)性地調(diào)整施工排量和降濾措施。

(2)采用不同粒徑的支撐劑作為前置液段塞打磨地層，封堵近井微裂縫，促進(jìn)裂縫擴(kuò)展延伸。設(shè)計(jì)粉陶(70/140目，149μm)與樹(shù)脂覆膜砂(40/70目，425～212μm)作為前置液段塞，攜砂液階段支撐劑選擇樹(shù)脂覆膜砂(30/50目，395～600μm)。

(3)在主壓裂開(kāi)始階段注入鹽酸。鹽酸的注入有效降低了破裂壓力及施工壓力，提高作業(yè)成功率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

SG1-H井設(shè)計(jì)了15段壓裂。施工排量為8～12m3/min，泵注液體超過(guò)18000m3；支撐劑為1551m3；單段液體使用量達(dá)1363m3，支撐劑加量最大達(dá)到182.67m3。施工過(guò)程主要有以下情況：

(1)濾失量大，縫內(nèi)凈壓力較高。通過(guò)測(cè)試壓裂的分析，發(fā)現(xiàn)該井在壓裂時(shí)濾失量大，濾失系數(shù)分析已達(dá)到1×10-4cm/min1/2。在壓裂第1段時(shí)，主壓裂泵注40/70目支撐劑時(shí)，地層進(jìn)液困難，壓力上升明顯，出現(xiàn)砂堵。

(2)變排量、變粒徑施工，壓裂效果提升。第1段壓裂后，認(rèn)為12m3/min的施工排量易使壓裂裂縫縱向擴(kuò)展連通上部裂縫發(fā)育帶，從而阻礙裂縫縫長(zhǎng)方向的擴(kuò)展，提高了進(jìn)砂難度。因此，降低施工排量至9m3/min左右，并選擇100目粉陶作為前置液段塞。調(diào)整保證了壓裂施工的順利進(jìn)行。

采用泵送橋塞壓裂的SG1-H井壓裂后無(wú)阻流量為16.74×104m3/d，生產(chǎn)一年后，穩(wěn)產(chǎn)仍達(dá)6×104m3/d，壓裂增產(chǎn)效果明顯

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)技術(shù)原理總結(jié)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用，認(rèn)為新型壓裂改造技術(shù)和新型水平井壓裂完井技術(shù)對(duì)非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)起到重要的作用。

(1)水平井組同步壓裂應(yīng)力疊加效應(yīng)明顯，可有效開(kāi)啟微裂縫、宏觀裂縫，改善儲(chǔ)層滲流通道。同步壓裂過(guò)程中存在疊加效應(yīng)，施工壓力上升超過(guò)2MPa，壓裂后增產(chǎn)效果明顯，壓裂后的初期產(chǎn)量最大可比常規(guī)壓裂提高20%以上。

(2)通過(guò)多簇射孔和間歇式壓裂液泵注方式，高速通道壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)支撐劑在裂縫區(qū)域的分離異構(gòu)鋪置，明顯提高支撐區(qū)域的滲流特性。試驗(yàn)井初期產(chǎn)量與累計(jì)產(chǎn)量均明顯高于常規(guī)壓裂改造的鄰井，穩(wěn)產(chǎn)效果良好。

(3)纖維壓裂技術(shù)可明顯改善裂縫區(qū)支撐劑鋪砂剖面，并且有效抑制壓裂液返排過(guò)程中支撐劑回流現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明，纖維壓裂技術(shù)具有良好的增產(chǎn)效果，且防砂效果明顯，可有效避免因出砂引起的減產(chǎn)、油套管損傷。

(4) 穿層壓裂技術(shù)為煤層氣的開(kāi)發(fā)提供了新思路，穿層壓裂技術(shù)避免了水平井在煤層氣儲(chǔ)層中壓裂易垮塌、易砂堵等現(xiàn)象的發(fā)生，通過(guò)在煤層頂板布井、穿層壓裂至目標(biāo)層的方式實(shí)現(xiàn)了煤層的壓裂開(kāi)發(fā)，壓裂監(jiān)測(cè)表明，穿層壓裂可對(duì)煤儲(chǔ)層進(jìn)行有效改造。

(5)固井滑套壓裂技術(shù)可實(shí)現(xiàn)壓裂過(guò)程定點(diǎn)起裂，有利于控制裂縫縱向擴(kuò)展?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該壓裂技術(shù)可成功控制起裂點(diǎn)和裂縫高度，提高壓裂對(duì)儲(chǔ)層的改造效果。

(6)泵送橋塞壓裂技術(shù)是頁(yè)巖氣壓裂取得突破的關(guān)鍵。在全通徑的水平井筒中，泵送橋塞壓裂技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大液量、大排量、大支撐劑加量的大規(guī)模壓裂改造，形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，使單井產(chǎn)量獲得顯著提升。

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