不停泵連續(xù)投球裝置在老君廟塑料球選壓施工中的應(yīng)用

王亞軍 趙世龍 李茂青（中國(guó)石油玉門油田分公司油田作業(yè)公司，甘肅 酒泉 735000）

不停泵連續(xù)投球裝置在老君廟塑料球選壓施工中的應(yīng)用

王亞軍 趙世龍 李茂青（中國(guó)石油玉門油田分公司油田作業(yè)公司，甘肅 酒泉 735000）

以往在老君廟油田塑料球選擇性壓裂工藝實(shí)施時(shí)，投塑料球環(huán)節(jié)均采用停泵投球方式，此種方式存在過(guò)頂替和塑料球封堵效果不佳的缺點(diǎn)，影響壓裂改造效果。為解決這些問(wèn)題，研制出一種液動(dòng)不停泵連續(xù)投球裝置，經(jīng)過(guò)多口井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的增產(chǎn)效果。

不停泵投球裝置；塑料球；選擇性壓裂；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

目前，塑料球選擇性壓裂工藝就成為老君廟油田大跨度射孔段壓裂改造的首選的工藝技術(shù)，然而常規(guī)的頂替后停泵投入塑料球方式，需多次停泵和存在過(guò)頂替的弊端，為解決這一問(wèn)題，制作出了一套液動(dòng)控制投塑料球裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn)不停泵、避免過(guò)頂替、實(shí)現(xiàn)連續(xù)多次投球的要求，同時(shí)操作簡(jiǎn)單、安裝方便，經(jīng)過(guò)在老君廟油田多口井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，收到良好效果。

1 塑料球選擇性壓裂技術(shù)的基本原理

在多個(gè)壓裂層段內(nèi)，尤其是大跨度射孔壓裂層段內(nèi)，利用各層間破裂壓力不同，先壓開(kāi)破裂壓力較低的層段，壓裂液和支撐劑進(jìn)入低壓力層段，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓力層段的改造，達(dá)到一定的改造效果后，在開(kāi)始頂替時(shí)利用不停泵投塑料球裝置，投入一定數(shù)量高強(qiáng)度塑料球（堵塞球），塑料球達(dá)到射孔段后，開(kāi)始實(shí)現(xiàn)對(duì)高滲透層段射孔孔眼暫時(shí)封堵，此時(shí)井筒壓力開(kāi)始快速上升，在高壓力作用下壓開(kāi)破裂壓力較高的層段。也可利用各層滲透性的差異，在泵注的適當(dāng)時(shí)機(jī)泵入塑料球，改變液體進(jìn)入產(chǎn)層的分配狀況，將滲透性較差的層段壓開(kāi)，如此反復(fù)進(jìn)行，直到更多的層段被壓開(kāi)，以整體提高油井的導(dǎo)流能力。

2 不停泵連續(xù)投塑料球裝置的結(jié)構(gòu)和原理

2.1 投塑料球裝置的結(jié)構(gòu)

不停泵連續(xù)投塑料球裝置由2只3"105MPa T型高壓三通、1只105MPa液動(dòng)高壓旋塞閥、1只105MPa手動(dòng)高壓旋塞閥、1只105MPa轉(zhuǎn)70MPa的高壓轉(zhuǎn)換接頭、1根3"×2m 105MPa高壓直管等組成（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝和場(chǎng)地要求，增加旋塞閥、高壓直管等）。投塑料球裝置靠高壓T型三通連接在入井主壓裂管線中間，投球裝置另外一端用高壓轉(zhuǎn)化接頭（105MPa轉(zhuǎn)換70MPa）連接打壓推塑料球用的700型水泥車。接700型水泥車排出管線均用70MPa高壓硬管線連接。

2.2 投塑料球裝置的原理

該投球裝置采用手動(dòng)裝球，液壓自動(dòng)旋塞控制投入動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限次投球，投球數(shù)量也不受限制，投球裝置與壓裂入井主管線連接，依靠水泥車或壓裂泵車打壓送球，實(shí)現(xiàn)塑料球順利入井。壓裂施工前將投球裝置與壓裂入井主管線、水泥車（或單臺(tái)壓裂車）相連接，提前將塑料球填裝進(jìn)高壓直管內(nèi)，待到需要投球時(shí)，在水泥車（或單臺(tái)壓裂車）側(cè)，用高于施工壓力2～3MPa的壓力將提前填裝的塑料球擠入主管匯，實(shí)現(xiàn)投塑料球入井。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

3.1 不停泵連續(xù)投球效果與停泵投球效果對(duì)比

B146H井為2013年部署在老君廟M油藏外排區(qū)的一口水平井，2013年7月首次采用復(fù)合橋塞分段分簇射孔壓裂工藝分4層進(jìn)行壓裂改造，目前水平段974-1230m已全部打開(kāi)。2015年10月9日再次采用停泵塑料球重復(fù)壓裂進(jìn)行改造。投入塑料球后施工壓力沒(méi)有明顯變化，施工效果并不理想。

I317-2-3井為老君廟I317沖斷帶東翼一口新鉆井，2016年9月13日采用投塑料球及橋塞分段工藝對(duì)N2S1儲(chǔ)層壓裂求產(chǎn)。采用不停泵投球裝置投球后，塑料球到達(dá)目的地層后壓力有一個(gè)明顯的上升階段，而且施工壓力較第一段有明顯提高。當(dāng)時(shí)第一段施工壓力為：13.16～14.72Mpa，投入塑料球后壓力為16.70～19.82Mpa，壓力升高明顯，說(shuō)明塑料球起到堵塞孔眼的效果，驗(yàn)證了投球裝置的實(shí)用效果。

從上述兩口井施工情況看，在使用了連續(xù)不停泵投球裝置后，縮短了壓裂投球時(shí)間，提高了施工效率，同時(shí)由于不存在過(guò)頂替現(xiàn)象，減弱了對(duì)地層的損傷，壓裂施工效果顯著。

3.2 老君廟E257H井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

E257H井為2011年5月24日完鉆的一口水平井，該井位于老君廟油田君M層外排區(qū)，2011年5月26日使用89C10-2-10射孔槍射開(kāi)982.0-992.0m、1027.0-1043.0m，射孔層厚26.0m∕2層，該井經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)采產(chǎn)量下降明顯，為了提高單井產(chǎn)量，增加儲(chǔ)層泄油面積，2016年6月13日對(duì)該井實(shí)施塑料球選擇性壓裂改造，為充分壓開(kāi)各層段，決定利用不停泵投塑料球裝置連續(xù)投塑料球3次，每次各投塑料球60個(gè)，整個(gè)施工累計(jì)入井液量270.1m3，入井砂量33.4m3，施工排量4.94～5.49m3∕min，施工壓力6.89～19.53MPa，平均砂比21.6%。

在連續(xù)施工的情況下分別投入3次塑料球完成了4段加砂壓裂施工。每一段塑料球到達(dá)射孔段后，施工壓力立即出現(xiàn)上升現(xiàn)象.這4段施工破裂壓力分別為11.94MPa、12.62MPa、

19.53 MPa、15.83MPa。每段施工壓力和投塑料球之前的一段比較，很明顯不在同一壓力系統(tǒng)，證明投入塑料球后起到封堵高滲透層段，二次改造低滲透率的層段的作用，達(dá)到了讓各個(gè)層段都能充分進(jìn)液，增加壓裂效果的目的。

4 下一步改進(jìn)的方向

總結(jié)分析不停泵連續(xù)投塑料球裝置在老君廟多口井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐情況，下一步將從以下幾個(gè)方面對(duì)投球裝置進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

①目前投球裝置內(nèi)部壓力只能靠觀察水泥車上機(jī)械式壓力表，用對(duì)講機(jī)與儀表車匯報(bào)得知，今后我們將在投球裝置上加裝壓變式壓力傳感器，將壓力信號(hào)連接至儀表車檢測(cè)軟件，這樣將會(huì)更加直觀和安全可靠。

②投球裝置目前投球動(dòng)作靠人工操作方式，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)控制投塑料球旋塞閥開(kāi)關(guān)和塑料球自動(dòng)填裝是下一步改進(jìn)的重點(diǎn)。

③增加超壓自動(dòng)保護(hù)裝置。投球過(guò)程中一旦投球裝置液動(dòng)旋塞的開(kāi)關(guān)動(dòng)作發(fā)生錯(cuò)誤，將存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。增加一套超壓保護(hù)裝置，如果發(fā)生誤操作，當(dāng)檢測(cè)到投球裝置內(nèi)部的壓力高于超壓保護(hù)值，投球裝置打壓設(shè)備將自動(dòng)停機(jī)。