套損井小直徑分層壓裂技術(shù)

胡少圓（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

受地層巖性、斷層、地層傾角等地質(zhì)薄弱面影響，地層滑移擠壓套管使其變形，成為套損井[1-5]，其顯著特征是套管遭地層剪切力損壞，通徑變小，起下油管管柱遇阻，無法繼續(xù)維持生產(chǎn)。套損后，一部分井只能報廢或通過側(cè)鉆、更新處理，另一部分套損井經(jīng)大修找通道、縮徑整形處理后可恢復(fù)生產(chǎn)[6]，大修后套管通徑一般可整形至φ108～112 mm。

1 現(xiàn)狀

隨油田產(chǎn)量衰減日益嚴重，除新井投產(chǎn)外，對老井進行措施增產(chǎn)是保證穩(wěn)產(chǎn)十分重要的舉措。A油田為保證持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)自2008 年后加大了油水井措施壓裂力度，壓裂井次逐年增加，已逐步增至年壓 裂 施 工 300 井 次， 年 增 油達 4×104～5×104t。由于壓裂一次性投資較高，例如3 封2 噴的壓裂費用達20 余萬元，對于5 封4 噴的壓裂費用可達40 萬元。為取得較高的產(chǎn)出投入比，增大了對剩余儲量的分析挖潛工作，考慮套損井由于套損后通徑縮小，一般僅能允許φ110 mm 左右的管柱通過；而相應(yīng)的常規(guī)措施在技術(shù)上很難達到該要求，這部分井因而一直未上增產(chǎn)措施，其措施增油效果將會優(yōu)于同類已重復(fù)措施井，因而可作為首選壓裂井采用。目前的常規(guī)坐壓55 MPa 壓裂管柱要求套管內(nèi)徑不小于φ120 mm 方能通過順利施工。因此，為解決壓裂管柱過套損變點問題，實現(xiàn)套損井壓裂管柱順利起下，滿足油田挖潛要求，應(yīng)用了套損井小直徑分層壓裂管柱。

2 常規(guī)壓裂管柱特點

壓裂井主要結(jié)合精細地質(zhì)研究成果并依據(jù)單井實際情況（油層段的長度、縫間干擾、穩(wěn)定產(chǎn)能及成本投入等因素），確定待壓裂儲層，篩選適宜的壓裂造縫方式，并根據(jù)隔層分布確定適宜的封隔器卡點位置。實際中，為降低施工壓力，需要進一步分析和找出難壓儲層，對預(yù)測難壓儲層進行壓前酸浸和優(yōu)化壓裂卡段，提高小層壓開率[7]。A 油田自壓裂技術(shù)推廣應(yīng)用以來，一直沿用壓力等級為55 MPa的坐壓多層壓裂管柱施工。如圖1 所示，該壓裂管柱主要由5 個封隔器、4 個噴砂器以及工作筒、絲堵等其他部件組成，適用井深小于1 500 m 的井。壓裂投資費主要由壓裂施工費、工具使用費、壓裂液、支撐劑、磁定位等一系列費用組成[8]。根據(jù)所選擇的壓裂液和支撐劑種類和用量的不同，單井壓裂合計總投資介于38 萬元～50 萬元。

圖1 55 MPa 常規(guī)坐壓多層壓裂管柱

3 小直徑壓裂工藝

目前的55 MPa 普通壓裂管柱要求套管內(nèi)徑不小于φ120 mm，方能施工。對于套損井，其套管內(nèi)通道僅φ108～112 mm，普通壓裂管柱無法起下完成壓裂，因此引進了2 種小直徑壓裂管柱：JX 新型和CY 雙封單卡管柱。

3.1 JX 新型小直徑工具

該管柱是在原小直徑壓裂工藝管柱上改進而來， 原井下小直徑壓裂管柱適應(yīng)套管內(nèi)徑φ108～120 mm，井溫50 ℃，采取不動管柱坐壓2層，單支噴砂器最大加砂量12 m3，僅能上提一次，上提后只能再壓1 層，即最多能壓3 層。而目前的新型小直徑壓裂管柱坐壓層數(shù)由原來2 層提高到4 層，單支噴砂器可過砂量由12 m3提高到36 m3，降低了施工成本，提高了工作效率。工作溫度達到120 ℃，工作壓力達到50 MPa，適應(yīng)套管最小內(nèi)徑φ105 mm?？缮咸嵋淮危訅? 層，即最多壓5 層（上提后壓的層噴砂器加砂量最多為36 m3與上提前噴砂器已過加砂量之差）。如圖2 所示，井下新型小直徑壓裂工藝管柱主要由安全接頭、水力錨、5級K344-100 封隔器、4 級小直徑噴砂器以及油管和絲堵等組成，管柱可坐壓4 層，上提一次外多加壓1 層即最多壓裂5 個卡段。

圖2 JX 新型小直徑管柱

3.2 CY 小直徑工具

該管柱采用雙封單卡分層壓裂工藝，如圖3 所示。管柱由2 個小直徑封隔器、水力錨、扶正器等工具組成，采用逐步上提管柱完成目的層壓裂[9-11]。該工藝僅要求對全井砂量控制在200～230 m3，而對噴砂器單層一次噴砂量沒有要求。封隔器在地面預(yù)配3～10 m 間距，封隔器和噴砂器外徑最小可縮至φ100 mm 和φ98 mm，最小能對φ104 mm 的套變井進行壓裂施工。其他參數(shù)如下：封隔器1 m 左右，膠筒20 cm，噴砂器60 cm，耐溫120 ℃，承壓差70 MPa。

圖3 CY 小直徑雙封單卡管柱

3.3 兩種工藝對比

從兩套管柱的基本情況來看，JX 新型小直徑工具一般只壓4 個層，上提管柱可多壓裂1 層，但多壓的1 層因為和原壓層共用1 個噴砂器，總過砂量不能超過36 m3，因此加壓層和原壓層的排量均受到限制。但該管柱的優(yōu)點在于其采用坐壓工藝，每個壓裂層上下的封隔器卡距可以獨立設(shè)計，無須統(tǒng)一設(shè)計相同的距離。

而對于CY 雙封單卡分層壓裂工藝管柱，由于其對于全部層段的壓裂均共用一套封隔器和噴砂器組合，因而封隔器卡距值必須滿足所有壓裂層段對卡距的要求，雙封隔器經(jīng)地面組裝后下入井內(nèi)使用，除非起出管柱更改卡距，否則只能壓裂固定厚度的地層。當壓裂多個卡距不同的儲層時，需要將部分儲層合并或舍棄，以便使卡距完全一致，否則就需要調(diào)整卡距后二次下入管柱壓裂。但其優(yōu)點也較為顯著，即相比JX 新型小直徑壓裂管柱（目前最多也只能壓裂5 個層段，單級噴砂器最大過砂不大于36 m3，最大總砂量也才144 m3），CY 小直徑壓裂管柱僅要求全井砂量限制在200～230 m3以內(nèi)即可，對壓裂層段數(shù)和單層加砂量均沒有限制，因此可以完全滿足于壓裂5～12 個卡段的精控多層壓裂需要。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

對于JX 新型小直徑工具更適用于4 個層段以下的壓裂井；而CY 雙封單卡分層壓裂管柱更適用于各層段卡距均勻的施工井。針對以上特點，對通徑φ108～112 mm 套損井進行了2 種小直徑壓裂工藝現(xiàn)場應(yīng)用?，F(xiàn)場對8 口φ108～112 mm 通徑套損修復(fù)井的33 個卡段進行了壓裂施工，應(yīng)用JX 新型小直徑壓裂管柱3 口、CY 雙封單卡小直徑壓裂管柱5 口。壓裂井施工管柱起下順利，單井壓裂均在5 天內(nèi)順利完工。

現(xiàn)場在有增產(chǎn)潛力的6 口套損井上應(yīng)用了JX 和CY 兩種小直徑壓裂技術(shù)，試驗井基本情況及壓裂效果（油井） 見表1，均見到了良好的增油效果。平均單井措施前后對比日增油3.94 t，措施有效期內(nèi)累計增油3 523.3 t，油價按照2 107 元/t 計算，經(jīng)濟效益達742.36 萬元。

表1 試驗井基本情況及壓裂效果（油井）

另外，現(xiàn)場對2 口套變水井進行了小直徑壓裂試驗，其中M 井長期不吸水和N 井為長期欠注井。試驗井基本情況及壓裂效果（水井）見表2。對壓前和壓后數(shù)據(jù)進行對比，單井儲層改造效果良好，不吸水M 井和欠注N 井均見到了良好的吸水效果，日增注合計66.5 t，截至目前累計增注6 510 m3。套損水井壓裂后注入量的恢復(fù)將有利于井組中連通油井的剩余油挖潛和整個開發(fā)區(qū)的平面調(diào)整。

表2 試驗井基本情況及壓裂效果（水井）

5 結(jié)論

1） 常規(guī)55 MPa 壓裂管柱無法對變徑小于φ120 mm 套損井施工，采用的兩種小直徑壓裂工藝管柱能實現(xiàn)φ105 mm 以上通徑套損井儲層壓裂改造，滿足現(xiàn)場需要。

2） JX 小直徑壓裂管柱能壓裂不超過5 個層段，各層上下封隔器卡距可獨立設(shè)計，避免合層或棄層；CY 雙封單卡小直徑壓裂管柱不受壓裂層段數(shù)限制，全井砂量可達200 m3，需對封隔器卡距控制，有時需要層段合并或棄壓。

3）兩種小直徑壓裂工藝管柱均能較好地實現(xiàn)套損井壓裂施工，現(xiàn)場試驗8 口井順利完工，增油挖潛效果顯著，宜進一步推廣使用。