長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂中樹脂球的應(yīng)用研究

李靜瑞 張爭(zhēng) 侯浩 王國(guó)丞

摘要：長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂過程中，可以鋼球打滑套的方式進(jìn)行施工作業(yè)，在完成壓裂動(dòng)作后，則需要將壓裂鋼球排出井口，但是，在實(shí)現(xiàn)這一操作的過程中，由于高速壓裂液的推動(dòng)，極容易導(dǎo)致地面管線、閥門等方面的破損?；诖耍瑥臉渲驊?yīng)用的角度進(jìn)行分析，結(jié)合長(zhǎng)慶油田水平井的實(shí)際情況，以高強(qiáng)度工程塑料為材料，實(shí)現(xiàn)樹脂球滿足長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂的施工技術(shù)要求，旨在實(shí)現(xiàn)氣井返排質(zhì)量的綜合提升。

關(guān)鍵詞;長(zhǎng)慶油田水平井;酸化壓裂;樹脂球

引言：長(zhǎng)慶油田水平井壓裂施工過程中，以不動(dòng)管柱的方式進(jìn)行施工，壓裂施工則是以投球的方式，打開多級(jí)壓裂工具滑套，并完成對(duì)應(yīng)層位施工，在實(shí)際應(yīng)用中，可以以水力加砂壓裂、酸化壓裂兩種方式。其中，酸化壓裂則是按照酸液的化學(xué)溶蝕作用，實(shí)現(xiàn)地層滲透性能的綜合提升。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，需要進(jìn)行放噴排液，鋼球的返排難度高，所以，需要以高強(qiáng)度工程塑料制作壓裂求，從而進(jìn)行壓裂處理，實(shí)現(xiàn)氣井排放質(zhì)量的綜合提升[1]。

1技術(shù)要求

1.1材料特性與技術(shù)分析

高強(qiáng)度工程塑料本身具有剛性大、形變小、機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性比較高，而且，具有一定的電絕緣性，其主要的原料是樹脂。其中，聚醚醚酮樹脂的性能相對(duì)比較高，在實(shí)際應(yīng)用中，具有明顯優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂過程中，其區(qū)域主要在鄂爾多斯盆地，具有地層結(jié)構(gòu)、壓裂方式、設(shè)備特點(diǎn)等因素，樹脂球在實(shí)際應(yīng)用中，其密度需要小于1.8g/cm?，標(biāo)準(zhǔn)球的承受壓力需要達(dá)到45MPa，穩(wěn)壓30分鐘后，壓力下降幅度變化需要在5MPa以內(nèi)。樹脂球在100℃中，其熱膨脹系數(shù)相對(duì)較小，而且，隨著溫度變化其球體尺寸并沒有明顯變化，樹脂球在20%的鹽酸溶液內(nèi)，其具有較強(qiáng)的抗酸腐蝕性[2]。

1.2樹脂球承壓試驗(yàn)分析

長(zhǎng)慶油田水平井的最大工作層為10段，壓裂管柱則是以投球的方式并進(jìn)行多級(jí)壓裂滑套完成施工操作，在實(shí)際操作中，選擇KPS-90水力噴射器為工具，壓裂求的直徑尺寸相差為1/8。鋼球的最小為19.04mm，最大的數(shù)值為50.7mm，結(jié)合長(zhǎng)慶油田水平井的壓裂施工要求，重點(diǎn)針對(duì)樹脂球密度、耐腐蝕等方面進(jìn)行測(cè)試與分析。一方面樹脂球密度測(cè)試方面，其密度值在1.8g/cm?一下，基本符合長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂施工的實(shí)際需求。另一方面，針對(duì)樹脂球的耐腐蝕性方面進(jìn)行試驗(yàn)分析，將兩套樹脂球浸入到20%鹽酸溶液中，浸泡時(shí)間控制為3h，樹脂球表面并沒有出現(xiàn)腐蝕的情況，可以滿足酸化壓裂施工需求。此外，在對(duì)樹脂球的耐高溫方面進(jìn)行試驗(yàn)分析中，基于長(zhǎng)慶油田水平井的儲(chǔ)層比較深，溫度在100℃左右，但是，在壓裂液的應(yīng)用下，可以對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行降溫，所以，在試驗(yàn)中，將樹脂球放置在100℃水中進(jìn)行持續(xù)加熱，樹脂球的尺寸變化在0.02mm之間，基本符合長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂的綜合需求。從承壓試驗(yàn)的角度進(jìn)行分析，承壓在45MPa，不同級(jí)別樹脂球，樹脂球的最大承受壓力可以達(dá)到70MPa以上，而且，返排壓差的壓力差值在5MPa以內(nèi)，脫離過程中并沒有卡球的情況，可以滿足長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂施工的預(yù)期效果。

2長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂中樹脂球的應(yīng)用分析

2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

長(zhǎng)慶油田水平井橫跨陜、甘、寧等地，在進(jìn)行試驗(yàn)分析的過程中，結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，選擇5口氣井進(jìn)行試驗(yàn)分析。試驗(yàn)井的基本數(shù)據(jù)情況如下：靖平44-17完鉆井深5861m，水平段垂直深度3535 m，段數(shù)8段;榆42-5H3完鉆井深5631，水平段垂直深度3477，段數(shù)8段;榆42-5H2完鉆井深5458，水平段垂直深度3501，段數(shù)7段;榆42-5H1完鉆井深5466，水平段垂直深度3361，段數(shù)6段;靖平9-21完鉆井深5692，水平段垂直深度3484 ，段數(shù)8段。

2.2壓裂施工分析

5口試驗(yàn)井在壓裂施工過程中，其銷釘剪切變化比較明顯，在注射前職業(yè)以及酸化壓裂的操作中，套壓的平均值為21MPa，壓力數(shù)值變化在合理范圍內(nèi)。在進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)與分析中，部分位置出現(xiàn)油壓波動(dòng)，但是，并沒有超過設(shè)計(jì)的臨界值。其中，靖平44-17的平均油壓數(shù)值為54MPa，套壓的最高值為25MPa，榆42-5H3的平均油壓數(shù)值為66MPa，套壓的最高值為27MPa，榆42-5H2的平均油壓數(shù)值為62MPa，套壓的最高值為25MPa，榆42-5H1的平均油壓數(shù)值為63MPa，套壓的最高值為23MPa，靖平9-21的平均油壓數(shù)值為66MPa，套壓的最高值為24MPa，結(jié)合上述結(jié)果，在進(jìn)行研究與分析的過程中，則需要從地層溫度變化、壓力變化等角度進(jìn)行分析，這對(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)返排質(zhì)量提升方面有積極作用[3]。

2.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析

在對(duì)長(zhǎng)慶油田水平井進(jìn)行測(cè)試與分析中，則需要結(jié)合施工工藝進(jìn)行操作，平均施工周期則為120min。酸化壓裂的實(shí)際施工過程中，本次所選長(zhǎng)慶油田水平井部分位置的前置液交聯(lián)配比系數(shù)比較低，注液排量比較大，滑套雖然可以正常操作，但是，剪切銷釘方面并沒有明顯變化，銷釘剪切的平均壓力差值為12MPa。結(jié)合酸化壓裂施工操作需求，油壓方面并沒有出現(xiàn)直觀下降的情況，這說明樹脂球本身的承壓效果比較高，并沒有出現(xiàn)碎裂的情況，而且，在實(shí)際應(yīng)用，具有良好的密封性，基本可以滿足長(zhǎng)慶油田水平井的酸化壓裂施工需求。從放噴的角度進(jìn)行分析，樹脂球可以返排出地面管線，而且，并額米有出現(xiàn)卡球的情況。從測(cè)量與檢驗(yàn)分析的角度進(jìn)行分析，樹脂球的表秒比較完整，在壓裂過程中，承壓前后并沒有明顯差異，這說明，長(zhǎng)慶油田水平井酸化壓裂過程中，可以通過樹脂球的應(yīng)用，提高壓裂操作質(zhì)量。

結(jié)論：綜上所述，樹脂球本身具有良好承壓性、密封性，而且，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，在地層復(fù)雜溫度環(huán)境下，熱膨脹系數(shù)相對(duì)較小，可以替代實(shí)心鋼球，并進(jìn)行酸化壓裂施工。此外，樹脂球本身的密度比較小，重量比較輕，可以解決長(zhǎng)慶油田水平井實(shí)心鋼球難以返排的施工問題，這對(duì)改善氣井返排效果，提高產(chǎn)量等方面有積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]何火華，黃偉，王鵬.水平井前置酸加砂壓裂技術(shù)優(yōu)化研究[J].非常規(guī)油氣，2020，7（02）：109-113.