精細(xì)分層壓裂工藝技術(shù)的研究應(yīng)用

孫書偉

【摘 要】文南油田位于東濮凹陷中央隆起帶文留構(gòu)造南部次級(jí)地塹內(nèi)，主要含油氣層位為古近系沙河街組，油藏受構(gòu)造巖性雙重控制，屬異常高壓低滲復(fù)雜斷塊油氣藏。油氣田構(gòu)造總體走向?yàn)楸睎|—南西向，文西斷裂帶、文東斷裂帶和徐樓斷裂帶控制了該區(qū)的基本構(gòu)造格局，形成東西分帶、南北分塊，壘塹相間的構(gòu)造格局，由西而東依次為文西地壘帶、文南地塹帶和文東斜坡帶。油區(qū)內(nèi)的次級(jí)斷層縱橫交錯(cuò)，形成眾多封閉的小斷塊。文南油田主體油藏具有的井深、高溫、高礦化度、高壓、低滲透等特點(diǎn)，決定了油氣田注水開發(fā)和提高采收率的難度大，對(duì)開采工程技術(shù)的要求高。

【關(guān)鍵詞】高壓低滲;分層壓裂;工藝技術(shù)

一、分層壓裂工藝技術(shù)研究的必要性

文南油田開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中后期開采階段，一類層開采難度越來越難以實(shí)施，二三類層級(jí)差異相帶挖潛即將成為油田開發(fā)的中心。從單井上分析，已經(jīng)打開的油層較多、跨距大、物性差異差別也很大。隨著地層壓力的下降，油田層間差異大的矛盾越來越制約油藏縱向?qū)娱g動(dòng)用的平衡。油井高滲層動(dòng)用程度大，出水多，低滲層動(dòng)用程度小甚至未動(dòng)用，層間矛盾十分突出。

由于以往常規(guī)壓裂工藝及效果限制，同層位長(zhǎng)井段只能進(jìn)行合層壓裂，由于采取合層壓裂首先處理的是高滲透層、厚層，其它低滲薄差層則難以得到同時(shí)處理，造成的后果是某些低滲薄層難以壓開或壓開程度有限，導(dǎo)致壓后增產(chǎn)幅度小，而高滲厚層卻因進(jìn)入大部分液量、砂量，實(shí)際縫長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)縫長(zhǎng)，導(dǎo)致壓后含水量增加。

二、取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)

分層壓裂工藝是針對(duì)縱向多產(chǎn)層，提高縱向改造強(qiáng)度的一種壓裂工藝。目前文南油田常用的分層壓裂工藝技術(shù)是采用封隔器將射孔層段分離開來，按設(shè)計(jì)液量和砂量分別注入處理層段。該工藝一般可以分為 2～3層，其可靠性較高，能準(zhǔn)確地控制注入各層段的注入量，適用于射孔層段間有一定距離的分層作業(yè)。用封隔器進(jìn)行分層壓裂針對(duì)性強(qiáng)、效果好，是目前國(guó)內(nèi)外普遍應(yīng)用的分層方法。

針對(duì)井況復(fù)雜的井在常規(guī)水力噴射壓裂單層的基礎(chǔ)上通過應(yīng)用滑套噴砂器，開發(fā)出了文南油田復(fù)雜井水力噴射雙層壓裂工藝技術(shù)。

（一）機(jī)械分層多層壓裂工藝技術(shù)

針對(duì)文南油田壓裂改造轉(zhuǎn)向二、三類油藏以及壓裂施工規(guī)模較大的現(xiàn)狀，依靠封隔器和井下輔助工具，可一趟管柱實(shí)現(xiàn)單封單層、單封雙層、雙封雙層及雙層三層壓裂。極大的縮短了作業(yè)周期、節(jié)約了施工費(fèi)用。

1、單封雙層壓裂工藝技術(shù)

單封上下層壓裂管柱施工基本操作規(guī)程

A、井筒預(yù)處理和B、分壓壓裂管柱管柱下井作業(yè)基本操作規(guī)程同單封壓裂下層相同。

C、壓裂施工：

a）按壓裂施工設(shè)計(jì)直接壓裂第一層;

b）第一層壓裂結(jié)束后，由井口向油管內(nèi)投入一直徑46mm鋼球，球到位之后打壓20MPa左右打開滑套，壓裂第二層;

D、封隔器解封操作：

a）、從滑套噴砂器處用密度為1.03g/cm?的污水60m?以上大排量反循環(huán)洗井至返出液不含壓裂砂;

b）、卸井口，上提封隔器管柱，大約超出管柱原懸重50-200KN，封隔器解封。在起管作用過程中打好備鉗，防止井下油管或工具脫落。

c）、如果采取所有措施封隔器仍不能解封，由井口向油管內(nèi)投入直徑55mm鋼球，打斷丟手接頭剪釘，使丟手接頭丟手，起出以上的油管，以便后續(xù)處理。

E、注意事項(xiàng)

a）、壓裂后在放壓的過程中必須關(guān)緊套管閘門，不允許從套管放壓，避免壓裂砂落到水力錨處，使之不能正?；厥?

b）、放壓結(jié)束后洗井過程中必須反循環(huán)洗井，使井筒內(nèi)的可能存在的

2、單封封下壓上壓裂工藝技術(shù)

（1）工藝優(yōu)點(diǎn)

針對(duì)多層合采井，對(duì)壓裂目的層以下層段，主要通過打灰塞或填砂措施實(shí)施封堵;對(duì)壓裂目的層以上開采層段，通過卡封分層壓裂，確保壓裂目的層能按設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)改造，堵水卡封護(hù)層工藝，目的是使壓裂目的層跨度控制在15m以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)壓裂。

采用一套封隔器配套輔助工具進(jìn)行機(jī)械分層，既保護(hù)了上部的油層和套管，又使得壓裂目的層明確，針對(duì)性強(qiáng)，壓裂效果好;頂替量比較小，降低了施工風(fēng)險(xiǎn);與反洗井閥配套使用，一旦施工中出現(xiàn)異常，可以反洗井，不會(huì)造成大修事故;與滑套噴砂器配合使用，可以實(shí)現(xiàn)兩套層系一趟管柱一起壓裂，縮短了作業(yè)周期，節(jié)約了作業(yè)和壓裂費(fèi)用;

目前采用的壓裂封隔器最高耐壓可以達(dá)到80Mpa，封隔器膠筒抗溫度達(dá)到150℃，能夠滿足文南油田高壓油井壓裂的需要，也是目前文南油田采用最多的壓裂方式。

3、雙封雙層壓裂工藝技術(shù)

針對(duì)長(zhǎng)井段開采的老井，可以利用一趟管柱對(duì)下部的兩套層系同時(shí)進(jìn)行壓裂施工。代替了原來的長(zhǎng)井段分層籠統(tǒng)壓裂，壓裂目的層跨度小，一方面節(jié)約了大量的作業(yè)壓裂費(fèi)用;同時(shí)壓裂目的層集中，改造效果好;

井下管柱的優(yōu)點(diǎn)滑套噴砂器過流面積大，施工不受排量和砂量的限制。封隔器采用旋轉(zhuǎn)加壓座封，上提解封，同時(shí)上下封隔器有帶有水力錨和伸縮補(bǔ)償器，解決了換層過程中管柱的蠕動(dòng)，可適用于大跨距的分層壓裂。最上部安裝有安全丟手接頭，一旦發(fā)生大修事故，則可以投球打掉丟手，使上部的油管能夠順利起出，減少了大修的難度和費(fèi)用。

4、雙封三層壓裂工藝技術(shù)

（1）封隔器管柱坐封方式為依次上提、右旋、下放管柱，使下級(jí)Y221封隔器坐封。上級(jí)封隔器依靠壓裂施工第一層時(shí)的正壓差來坐封。采用機(jī)械和液壓混合坐封方式的兩級(jí)卡封壓裂三層的管柱更容易驗(yàn)證下級(jí)封隔器坐封密封性能。

（2）不動(dòng)管柱，一次連續(xù)施工分壓三層?；臼┕すば?yàn)橹苯訅毫训谝粚?，投鋼球后壓裂第二層（投球?0mm憋壓將水力錨噴砂器滑套總成的滑套打開），投鋼球后壓裂第三層（投球Φ46mm憋壓將水力錨噴砂器滑套總成的滑套打開）。

（3）封隔器管柱解封方式為直接上提管柱。

（4）壓裂施工后可以不動(dòng)卡封壓裂管柱，直接作為完井生產(chǎn)管柱合層采氣、采油。

（5）反洗井循環(huán)閥連接于頂封上端，抗含固相顆粒高速流體磨損，可以重復(fù)開啟及關(guān)閉，解封上提卡封壓裂管柱之前通過反洗井閥反循環(huán)洗井，能夠清洗出油套環(huán)空內(nèi)沉降的固相雜質(zhì)，平衡油套壓差，降低解封阻力，從而提高了卡封壓裂管柱的解封成功率。

（6）在兩級(jí)封隔器之間串接有管柱伸縮補(bǔ)償器、在壓裂時(shí)可緩解由壓差產(chǎn)生的干擾、在管柱接封時(shí)可實(shí)現(xiàn)由上到下逐級(jí)接封、降低卡封壓裂管柱解封阻力、進(jìn)而降低作業(yè)機(jī)提升負(fù)荷。

（7）壓裂管柱適用最大井斜為35°。

（二）水力噴射多層壓裂工藝技術(shù)的研究應(yīng)用

隨著文南油田的不斷開發(fā)，因投入開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，開發(fā)層系較多，井下技術(shù)狀況比較復(fù)雜，許多井因井況原因、壓裂層隔層小、固井質(zhì)量差、4吋套內(nèi)無法卡封等原因，導(dǎo)致常規(guī)水力壓裂工藝技術(shù)無法實(shí)施。這一方面導(dǎo)致地質(zhì)措施目的不能滿足，同時(shí)許多剩余油不能夠有效的利用。另一方面即使應(yīng)用常規(guī)壓裂措施后，因井況復(fù)雜，導(dǎo)致壓裂目的層不能得到有效改造，措施效果差。同時(shí)針對(duì)水平井壓裂，存在著許多瓶頸，特別是因井斜大射孔費(fèi)用高。因此，解決井況復(fù)雜井壓裂和水平井壓裂是目前文南油田亟待解決的生產(chǎn)開發(fā)難題。

三、結(jié)論及下步認(rèn)識(shí)

精細(xì)分層壓裂工藝技術(shù)的研究實(shí)現(xiàn)了分層壓裂工具管柱技術(shù)的配套和完善，滿足文南油田二三類層開發(fā)工作的需要，在最深井深3850 m井深、5 1/2″、4″、跨距 20 m以內(nèi)形成了一趟管柱實(shí)現(xiàn)多段壓裂的工藝技術(shù)。分層壓裂具有較好的推廣應(yīng)用前景，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)施工井證實(shí)，封隔器分層壓裂管柱技術(shù)基本上可以滿足文南油田壓裂工藝需要，達(dá)到提高壓裂效果、節(jié)約成本、縮短作業(yè)時(shí)間、降低油層污染，實(shí)現(xiàn)油田經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)的目的，分層壓裂技術(shù)有較好的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙蒙，陳廣輝，李兵.關(guān)于采油工程分層注水的工藝應(yīng)用分析[J].化工管理，2017，0（17）：30-30.

[2]傳偉.連續(xù)油管精細(xì)分層壓裂技術(shù)在三次加密新井的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2019，0（8）：175-176