側(cè)鉆水平井分段壓裂完井工藝研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

側(cè)鉆水平井分段壓裂完井工藝研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

大部分陸地油田經(jīng)過幾十年的開發(fā)生產(chǎn)，油層壓力下降，產(chǎn)能降低。對于地質(zhì)巖石膠結(jié)致密的老井，側(cè)鉆井水平井分段壓裂完井工藝不失為一種很好的經(jīng)濟有效的恢復(fù)其產(chǎn)能的技術(shù)。本文介紹了側(cè)鉆水平井分段壓裂完井的工藝方案、壓裂完井管柱和相應(yīng)的壓裂配套工具等。該工藝能有效地對新開油層進行改造，最大程度地對剩余油進行開采。同時側(cè)鉆井相對于直接打新井也大大節(jié)省了費用。本文的研究結(jié)果表明，側(cè)鉆井分段壓裂完井工藝適合在地質(zhì)巖石膠結(jié)致密的油層中使用，為其進一步現(xiàn)場應(yīng)用提供了理論支撐。

側(cè)鉆；水平井；壓裂；完井

陸地油田特別是巖石膠結(jié)致密的巖層，這些油田在經(jīng)過多年的開采之后，產(chǎn)量大大降低，采用傳統(tǒng)的增產(chǎn)方式進行作業(yè)增油效果較差，特別是對于原井筒附近儲油不多的油藏尤為明顯。利用原井眼進行側(cè)鉆井［1］，開發(fā)附近新油藏不失為一種好的工藝方案。對于側(cè)鉆井眼，目前常用的完井方式有裸眼完井、篩管完井和壓裂完井［2］。對于巖石膠結(jié)致密的巖層，分段壓裂完井是一種常用的完井方式，該完井方式能提高油井的產(chǎn)油量。分段壓裂中的套管固井分段壓裂完井工藝采用在側(cè)鉆井眼中下入壓裂完井工具和套管串，然后進行固井，侯凝后進行分段壓裂。套管固井分段壓裂完井工藝在常規(guī)井中已有應(yīng)用，在側(cè)鉆井中由于受側(cè)鉆井眼內(nèi)徑的限制應(yīng)用較少［3］。但是相比之下，陸地油田由于受地表土地面積的限制和鉆新井的較高費用，側(cè)鉆井分段壓裂完井方式仍是使老井、廢棄井恢復(fù)產(chǎn)能的首選。因此有必要加強對側(cè)鉆井小井眼套管固井分段壓裂完井工藝及相關(guān)的配套工具進行研究，加快該工藝的現(xiàn)場應(yīng)用。

1 關(guān)鍵工具設(shè)計思路

（1）壓差滑套 壓差滑套是套管固井分段壓裂完井工藝中最為重要的完井工具之一，在井筒有油層連通之前只能用打開壓差滑套的方式進行連通，該工具主要由外筒1、壓裂通道2、剪釘3和滑套4構(gòu)成，如圖1所示。該設(shè)計主要是利用滑套4上端面的環(huán)形面積大于滑套4下端的環(huán)形面積，這樣當在壓差滑套內(nèi)部打入流體后憋壓，當壓力達到一定值時，滑套3向下移動，剪斷剪釘3，壓裂通道2開啟，即可進行壓裂作業(yè)。當在壓力P的作用下，壓差滑套受力計算公式為：

F=P×（A上-A下）

式中：F為滑套受外力總和；P為井筒內(nèi)流體壓力；A上為滑套

上端面環(huán)形面積；A下為滑套下端面環(huán)形面積。

從公式中可以看出，當井筒內(nèi)壓力值一定時，滑套上下環(huán)形面積差越大，滑套受力越大。當滑套上下環(huán)形面積差固定時，井筒內(nèi)流體壓力越高，滑套受力越大。

（2）球座滑套 當連接在壓裂完井管柱串下端的壓差滑套打開后，油層與油層連通，此時可以將壓裂球投入井中，坐在球座滑套的球座上，利用球座上下的壓差將滑套打開。該工具主要由外筒1、壓裂通道2、剪釘3、滑套4、壓裂球5和球座6組成。該工具在設(shè)計的時候?qū)⑶蜃?和滑套4固定在一起，二者的移動距離和相對位置是一致的，且二者之間采用硫化O型密封圈的設(shè)計，保證了結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，最大程度的確保密封效果。不同的壓裂段對應(yīng)的壓裂球和球座的大小都不一樣，越往上壓裂球和球座大小越大。這樣可以實現(xiàn)對不同的井段進行分段壓裂。

2 套管固井分段壓裂完井工藝

（1）套管固井分段壓裂完井管柱結(jié)構(gòu) 套管固井分段壓裂完井管柱從下到上為浮鞋+短套管+浮箍+短套管+壓差滑套+套管+球座滑套（據(jù)壓裂段數(shù)設(shè)計）+套管+懸掛器+鉆桿至井口。

（2）施工步驟和注意事項①該技術(shù)將側(cè)鉆井技術(shù)和套管固井分段壓裂完井技術(shù)巧妙地結(jié)合在一起，為老井恢復(fù)產(chǎn)能提供了較好的參考。②利用老井眼進行側(cè)鉆井大大降低了施工投資成本，又能對相應(yīng)的地表設(shè)施進行充分利用。③壓差滑套的設(shè)計方便地解決了井筒與油層連通之前一級壓裂滑套的開啟問題。④側(cè)鉆井分段壓裂完井技術(shù)能有效地對油層剩余油進行開發(fā)。施工步驟 施工前做好準備工作，側(cè)鉆井開窗前對原井筒進行通井處理，開窗后要對窗口處進行修整，避免對下入工具造成劃傷或損害。a.用鉆桿下入分段壓裂完井管柱串。b.下到預(yù)定位置后，開泵大排量循環(huán)泥漿至通暢，注入緩凝水泥（水泥量為環(huán)空容積+鉆桿容積）。c.投球，憋壓坐封懸掛器，丟手懸掛器。d.用鉆桿下入小直徑?jīng)_管用泥漿替出井筒內(nèi)水泥漿。e.水泥凝固到要求硬度后進行分段壓裂施工，首先打開壓差滑套，進行一級壓裂。f.一級壓裂結(jié)束后投球，進行二級壓裂。g.再次投球，進行三級壓裂。h.全部井段壓裂結(jié)束后，下入六棱鉆頭鉆除壓裂球及對應(yīng)球座。i.最后進行多層合采。②施工注意事項 a.下入壓裂完井管柱串每三根灌一次泥漿。b.壓裂完井管柱到達側(cè)鉆開窗位置時，要求限速下入。

3 結(jié)語

圖1 壓差滑套結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 球座滑套結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 側(cè)鉆井分段壓裂完井

［1］高立軍，王廣新，等.大慶油田小井眼開窗側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)［J］.斷塊油氣田，2008，15（4）：94-96.

［2］劉言理、聶上振、楊延征.水平井完井方法研究和優(yōu)選［J］.價值工程，2015，10，34（378），94-95.

［3］劉言理.大斜度井免鉆塞分段壓裂完井技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用分析［J］.化工管理，2015，06，223-224.