第31卷 第6期2009年12月石 油 钻 采 工 艺
OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY Vol. 31 No. 6Dec. 2009
文章编号：1000 – 7393（ 2009 ）
06 – 0013 – 06水平井压裂技术现状与展望
李 宗 田
（中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083）
摘要：水平井具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高、避开障碍物和环境恶劣地带等优点，在石油工业的科研和实践中成了人们关注的焦点。对于钻遇在低渗透油气藏的水平井，由于渗透率低、渗流阻力大、连通性差，产量达不到经济开发要求,必然要面临增产改造的问题。水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同。为此阐述了国内外水平井技术发展概况、水平井压裂设计、水平井分段压裂工艺、水平井压裂存在的主要问题及水平井压裂技术发展趋势，为同类油藏的改造提供了参考。
关键词：低渗透油气藏；水平井；压裂；现状；展望中图分类号：TE348；TE357.43 文献标识码：A
Prospect of horizontal well fracturing technology
LI Zongtian
（Exploration and Production Research Institute , SINOPEC , Beijing 100083, China ）
Abstract: Horizontal well has many advantages including large drainage area, high penetrating capacity, high recovery ratio, and the?ability?to?avoid?obstacles?and?harsh?environment?areas,?etc.?So?it?has?become?a?focus?of?people’s?attention?of?in?scientific?research?and?practice?of?petroleum?industry.?Because?of?the?low?permeability,?strong?filtrational?resistance,?poor?connection,?production?of?horizontal?wells in low permeability reservoirs cannot meet the requirement of economic development. So it is inevitable to tackle the problem of stimulating. Hydro-fracturing emphasis between horizontal and vertical wells is different. This paper presents domestic and overseas horizontal well technical state-of-the-art, design of hydraulic fracturing in horizontal well, the technique of segmentation fracturing for horizontal well, main problems in hydro-fracturing for horizontal well and development trend of hydraulic fracturing in horizontal well.
Key words: low permeability oil and gas reservoir; horizontal well; fracturing; current state; prospect
作者简介： 李宗田，1997年毕业于华东石油学院，现为教授级高级工程师，享受国家特殊津贴的专家，首席科学家。E-mail ：lizt@https://www.doczj.com/doc/6610149177.html, 。
国内外油气田开发的实践表明［1-5］：对于薄储
层、低渗透、稠油油气藏以及小储量的边际油气藏等，水平井开发是最佳的开发方式。水平井技术于20世纪20年代提出，40年代付诸实施，80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到工业化应用，并由此形成研究、应用水平井技术的高潮［6-7］。
近年来，水平井钻完井总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为5万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。在国内，水平井钻井技术日益受到重视，在
多个油田得以迅速发展，其应用油藏有低压低渗透砂岩油气藏、稠油油藏、火山喷发岩油气藏、不整合屋脊式砂岩油气藏等多种类型。中国石化从1991年开始发展水平井，2002年底共钻水平井325口，至2008年底，中国石化共完成水平井1711口。中国石油从2002年加大力度发展水平井，2006年当年完钻522口，2007年完成水平井600口，2008 年突破水平井1000口。中海油2000年以来每年水平井数量增
14石油钻采工艺 2009年12月（第31卷）第6期
长20%~30%，从最初2个油田扩大至目前的14个油田，共计126口，其中在生产水平井96口，分支水平井30口。
水平井虽然可以增加井筒与油层的接触面积、提高油气的产量和最终的采收率，但由于低渗透油藏的渗透率低、渗流阻力大、连通性差，有时水平井的单井产能也较低，满足不了经济开发的要求，还要对水平井进行压裂增产，提高水平井的产能。水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同［8］。国内外于20世纪80年代开始研究水平井的压裂增产改造技术，在水力裂缝的起裂、延伸，水平井压后产量预测，水力裂缝条数和裂缝几何尺寸的优化，储层保护，分段压裂施工技术与井下分隔工具等方面取得了一定进展，但总体来讲配套完善程度不足，特别是水平井分段压裂改造技术和井下分隔工具方面与实际生产需求还存在较大的差距，有待进一步加大投入人力、物力攻关研究。
1 水平井压裂技术现状
Current state of horizontal well fracturing technology
随着世界上水平井的快速增长，尤其是近几年油价居高不下，许多低渗难动储量的大量投入开发，迫切需要提高水平井单井产量。水力压裂是改善水平井效果和提高单井产量的重要手段，因此水力压裂由直井压裂技术转向水平井压裂技术，逐步形成了能够适用于水平井的不同压裂管柱和分段压裂技术，并在现场得到应用。
1.1 水平井压裂优化设计
Optimal design of horizontal well fracturing
水平井压裂后一般形成多条裂缝，在压裂过程中，由于地应力在水平井长度方向上的差异以及压裂技术的限制，使得形成的多条裂缝在长度、导流能力等方面不尽相同，而且在生产过程中各裂缝间相互干扰，进一步增加了水平井压裂优化设计的复杂性。目前压裂设计的优化主要考虑压裂参数带来的经济效果不同来优化。主要包括压裂水平井的渗流特点、压后产能预测、裂缝条数优化、裂缝导流能力优化、裂缝几何尺寸优化、裂缝间距优化、裂缝位置、裂缝布局优化等［9-20］。
常用的水平井压裂设计软件都是国外常规压裂设计软件，国内还没有具有自主知识产权的商业化软件。常用的Gohfer、FracproPT2007、Meyer2008、FracCADE5.1、E-StimPlan5.5、TerraFrac等6套国外的先进软件，可进行各种压裂设计的优化及预测。美国天然气研究所（GRI）授权PinnacleTechnolgoeis 开发的全三维压裂设计软件FracporPT正在改进，在设计的时候考虑了井筒的弯曲对压裂设计的影响，而且可以通过调整弯曲半径来模拟水平井的单裂缝延伸、温度场、支撑剂运移和施工压力预测等施工参数。StimPlan5.5H在大庆油田设计水平井限流压裂时进行了改进，新模型能够计算出不同射孔长度、射孔孔眼数量对裂缝参数的影响，提高了水平井压裂优化设计的能力。
1.2 液体胶塞隔离分段压裂技术
L iquid stopper-isolated staged fracturing tech-
nology
国内外在20 世纪90年代初采用该技术，主要用于套管井。其基本做法是:射开第1段，油管压裂；接着用液体胶塞和砂子隔离已压裂井段；然后射开第2段，通过油管压裂该段，再用液体胶塞和砂子隔离。采用上述方法，依次压开所需改造的各个井段；施工结束后冲砂冲胶塞合层排液求产。液体胶塞和填砂分隔分段压裂方法施工安全性高，但所使用的液体胶塞浓度高，对所隔离的层段伤害大，同时压后排液之前要冲开胶塞和砂子，冲砂过程中对上下储层均会造成伤害，而且施工工序繁琐，作业周期长，使得综合成本高，因此，该技术在20 世纪90 年代初发展起来后没有得到进一步发展与推广应用。
1.3 水平井双封隔器上提多段压裂技术
D ouble take-up packer multi-stage fracturing
technology in horizontal well
该技术可以一次性分段射开所有待改造层段，压裂时利用导压喷砂封隔器的节流压差压裂管柱，先坐封压裂最端部的一段地层，解封上提到第2段，重复第1段工艺过程，一趟管柱完成各段的压裂。双封隔器分段压裂技术虽然具有分层改造目的性强、可控性强、提高井筒隔离效果、压裂效果好等特点，但容易出现封隔器砂卡不能解封，造成井下事故，还有压多段时封隔器反复坐封，胶筒易破裂，需重新起下管柱，有待进一步攻关。
1.4 封隔器 +机械桥塞分段压裂技术
S taged fracturing technology with packer and
mechanical plug
该项技术是采取逐段射孔、逐段压裂的技术，即从端部开始射开第1段，采取油管压裂施工，压后机
15李宗田：水平井压裂技术现状与展望
械桥塞坐封封堵；再射开第2段，油管压裂，机械桥塞坐封封堵，按照该方法依次压开所需改造的井段。全井段施工完成后，开始打捞桥塞，合层排液求产。封隔器 +机械桥塞分段压裂技术虽然具备双封分压的优点，而且一旦砂卡，处理事故比双封管柱容易，但是砂卡风险还是比较大；频繁起下管柱，对高压气井作业影响较大，施工周期比较长，使地层浸泡时间长，易造成污染。
1.5 环空封隔器分段压裂技术
Staged fracturing technology with annulus packer
环空封隔器分段压裂，第1段实施射孔，把封隔器下到设计位置，从油管内加一定压力坐封环空压裂封隔器，从油套环空完成压裂施工，解封时从油管加压至一定压力剪断解封销钉，同时打开洗井通道阀，洗井正常后起出压裂管柱。第二第三各段依次重复上述作业过程，实现分射分压工艺。但依然存在上面几种机械工具分段压裂存在的问题。
1.6 限流分段压裂技术
Staged fracturing technology with limited entry
限流法分段压裂是一种完井压裂技术，主要用于未射孔的新井。限流压裂技术机理是在压裂过程中，当压裂液高速通过射孔孔眼进入储层时会产生孔眼摩阻且随泵注排量的增加而增大，带动井底压力的上升，当井底压力一旦超过多个压裂层段的破裂压力，即在每一个层段上压开裂缝。如果多层多段同时压裂，物性差异以及地面设备能力限制等问题，就会导致各裂缝启裂和延伸不均衡，裂缝长度也受到一定限制，甚至有的层段不能压开，影响增产效果。但这种压裂方式不下工具，施工风险小，时间短，具有一定优势，在大庆油田部分应用。
1.7 单封压两层压裂技术
T wo-layer fracturing technology with single
packer
水平井滑套分压工艺管柱主要由井口专用投球器、油管、安全接头、分层压裂工具总成等组成。其基本原理是：水平井采取从趾端到跟端顺序射孔、压裂作业。首先下入射孔枪，同时射开最趾端处的2个压裂井段，起出射孔枪；下入水平井滑套分压工艺管柱至设计位置，装好压裂井口及井口专用投球器，油管内加液压坐封滑套分压封隔器，并打开第1射孔段的压裂通道，从油管完成第1段压裂施工；利用专用投球器,投入上层通道球棒，打开第2段压裂通道，并从油管完成第2段压裂施工；利用专用投球器，投入解封球棒，解封封隔器，起出压裂管柱；后续压裂井段按照环空分压施工工序进行。这种压裂管柱相对简单，卡工具的风险小，在长庆等油田有一定应用。
1.8 水力喷射加砂分段压裂技术
S taged fracturing technology with hydrojet and
sand
水力喷射分层压裂（HJF）是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产措施，利用专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，形成孔眼，随后流体在孔眼底部产生高于破裂压力的压力，造出单一裂缝。其技术原理是根据伯努利方程，将压力能转换为动能，在地层中射流成缝，通过环空注入液体使井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，环空泵注的液体在压差作用下进入射流区，与喷嘴喷射出的液体一起被吸入地层，驱使裂缝向前延伸，因井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，压裂下一层段时，已压开层段不再延伸，因此，不用封隔器与桥塞等隔离工具，实现自动封隔。通过拖动管柱，将喷嘴放到下一个需要改造的层段，可依次压开所需改造井段。
水力喷射压裂技术可以在裸眼、筛管完井的水平井中进行加砂压裂，也可以在套管井上进行，施工安全性高，可以用一趟管柱在水平井中快速、准确地压开多条裂缝，水力喷射工具可以与常规油管相连接入井，也可以与大直径连续油管（?60. 3 mm）相结合，使施工更快捷，国内外已有数百口井用此技术进行过酸压或加砂压裂处理。
2 水平井压裂技术存在的主要问题
Main problems in horizontal well fracturing technology
水平井的快速增长，推进了水平井压裂技术的进步，水平井压裂工具和压裂管柱在油田现场进行了试验应用，提高了油井的产量，形成了各具特色的水平井压裂技术。但仍存在一些问题，急需完善与提高。
2.1 水平井完井方式与后期压裂改造不匹配
T he horizontal well completion method does not
match post-fracturing
在低渗透油气藏，储层非均质比较严重，自然产能低，大多数水平井都需要进行分段压裂改造。水平井完井方式有裸眼完井、套管完井、筛管完井、管外封隔等多种完井方式，但很多完井设计时没有考虑后
16石油钻采工艺 2009年12月（第31卷）第6期
期的压裂改造，造成完井方式或完井管柱和压裂管柱不匹配，给后期的压裂改造带来很大的困难，甚至无法进行压裂改造。在水平井含水增高时也无法采取堵水措施。这种状况在国内尤为突出。
2.2 压裂裂缝起裂和延伸的机理研究不够
S tudy on initiation and propagation mechanism
of fractures is not enough
由于直井和水平井井筒轨迹不同，钻遇地层与直井相比较为复杂，其沿井筒地层的应力分布也不同；水平井井段长度一般是直井的几十倍，例如限流压裂要同时压开几段，裂缝的起裂和延伸尤为重要；由于受最大主应力方向的影响，在水平井段形成裂缝的几何形态将是更加复杂和难以控制。因此水平井压裂裂缝起裂和裂缝延伸规律以及形态等研究不够，设计参数与实际有差距，从而无法合理地控制水平井压裂施工参数。
2.3 水平井应力剖面方面的研究较少
Study on horizontal well stress profiles is less
水平井应力剖面和水平井井筒附近应力分布规律目前研究的比较少，尤其是水平井油气层纵向应力剖面，水平井应力剖面对水平井分段压裂设计优化却非常重要。井筒在垂向上位置的选择将优化穿过油气层垂向剖面的裂缝高度，与油气层的应力剖面、油气层厚度和计划的施工规模有关。如何优化水平井压裂裂缝高度是水平井压裂的一个主要问题。水平井井筒横向应力剖面反映在低渗油气层非均质性比较强，如何选择水平井压裂层段？采取哪种隔离技术进行分压？水平井分段压裂需要井筒应力剖面提供技术依据，深化这些研究十分重要。2.4 压裂优化设计参数与水平井真实参数的符合性
需提高
C orrespondent parameters of fracturing optimi-
zation design and true horizontal well param-
eters are required
目前压裂设计的优化主要考虑压裂参数带来的经济效果不同，而没有对整个系统来优化。对整个系统存在一个最优的油管尺寸、裂缝条数、裂缝导流能力、裂缝长度、裂缝位置、裂缝间距和裂缝布局的组合，必须把地层和压裂水平井井筒作为一个整体系统来考虑。目前，国内外在直井的单裂缝延伸模型的研究基础上，形成了众多的压裂设计软件，并没有全面考虑井筒弯曲、复杂的压裂工具与管柱、多裂缝温度场、复杂的地应力场等因素对压裂设计的影响。这些软件并不能专门针对水平井分级压裂进行设计，其产能预测结果亦与实际有较大差距。
2.5 水平井压裂技术和压裂材料还需进一步完善
H orizontal well fracturing technology and mate-
rials need to be further improved
目前用于水平井压裂的已有好几种压裂工艺和管柱组合，都有不同的适应性和优缺点，现场施工经常出现工具管柱卡在井下，而中断施工的情况，或达不到设计目的，达不到增产效果。目前应用的水平井压裂工艺和管柱还不成熟，没有形成生产能力。例如先进的遇油膨胀封隔管柱，因其膨胀周期长、造价高而制约应用。另外，水平井多在低渗油气层应用，又采取分段压裂作业，周期长、压裂液返排难度大，因此易造成储层伤害。水平井筒和裂缝的相对关系要求支撑剂充填层需要具有更高的稳定性和较好的导流能力，压裂液对储层有更低的污染。因此压裂材料需要进一步提高性能，降低成本。
3 水平井压裂技术发展趋势
Development trend of horizontal well frac-turing technology
由于水平井具有许多直井不可比拟的优势，水平井数必将快速增加，尤其是复杂结构井的增加，给水平井储层改造技术提出更高要求。依据国内外的研究与需求，近几年水平井压裂技术的发展趋势应主要是水平井井眼轨迹的研究设计、水平井钻井过程中的储层保护、完井方式与完井工艺、水平井压裂的基础理论突破与方法的解决、水平井压裂方式与压裂工艺、压裂工具与压裂管柱、压裂液与添加剂的改进等。
3.1 水平井技术发展必将促使水平井压裂技术快速
进步
R apid development of horizontal well fracturing
technology comes from the development of hori-
zontal well technology
水平井与直井相比，有绝对的优势，尤其在低渗透油气田开发中更能凸现其优势。目前投入开发的储量接近50%都是低渗难采储量，预计未来几年水平井每年将以5%~10%的速度增长，并且多分支井、鱼骨井等复杂结构井将增长更快。由此给水平井压裂提出更高的要求，促使水平井压裂技术快速进步，为水平井提供更加广阔的应用前景。水平井从设计、钻井、完井、储层改造到后期堵水等作为一项系统工
17李宗田：水平井压裂技术现状与展望
程将引起更多关注。
3.2 水平井压裂的基础理论与方法将得到解决
B asic theories and methods for horizontal well
fracturing will be solved
近几年，水平井基础理论问题已引起世界学术界广泛关注，正在应用物理模拟和数值模拟的方法开展研究。不久的将来在水平井产能预测与评价、压裂材料的完善进步、水平井压裂多段多裂缝起裂的物理模拟实验以及裂缝起裂和裂缝延伸的规律、水平井油气层纵向地应力剖面和横向地应力剖面的分布、形成多裂缝时的裂缝几何尺寸和裂缝导流能力、数学模型建立等方面都将取得进展与突破。这将为水平井的优化设计软件修正完善打下基础，使设计参数更加符合水平井的实际，为水平井施工提供可靠保证。
3.3 不动管柱多次水力喷射分段压裂技术将有好的
应用前景
S taged fracturing technology with immobile
string and multiple water jet will have broad
prospect for application
该技术既可以用于裸眼井和筛管完井，也可以用于水泥完井。在水力喷射辅助压裂的基础上，对工具和管柱结构进行改进，对水平井进行一趟管柱压裂施工多段的压裂技术。管柱主要由喷枪和滑套组成。比如压裂3层，就在一趟管柱上把3层所需要的喷枪和滑套连接下到位，第1层采用普通水力喷射压裂，后2层采用滑套水力喷射压裂，压完第1层后打开上一层的滑套喷枪压上层，这样也能实现分层压裂。该管柱结构简单，施工风险小，将会得到快速发展完善，形成主导技术。
3.4 定点分段多级封隔器分段改造完井技术将有好
的应用前景
S taged fracturing technology with fixed-point
and multi-level packer will have broad prospect
for application
定点分段多级封隔器分段改造完井技术主要由遇烃膨胀封隔器和滑套式喷砂器等组成，可以用于裸眼井，也可以用于水泥固井完井。假如压裂4层，则一趟管柱上把4段所需要的封隔器（8套）连接下到位，第1段采用普通喷砂器，后3段采用滑套喷砂器，压完第1段后打开上一段的滑套喷砂器压上段，实现多段分段压裂。最多可以对10 个层段进行不动管柱的分段压裂施工处理。该管柱结构简单，性
能可靠，适用面宽。再进一步缩短遇油膨胀时间，并适当降低造价后将会得到大面积应用。
3.5 水平井连续油管分段压裂技术将得到快速发展
S taged fracturing technology with coiled tubing
will witness rapid development
20世纪80年代，国外就已将连续油管应用在油气层改造上，并形成了配套技术。在国内由于受制造、操作、维修配套技术的制约，起步较晚。连续油管作业具有起下速度快、操作简单、施工周期短等优点，适用于水力喷射、限流、滑套等不同压裂管柱。近几年，随着大直径连续油管的引进，以及国产化速度的加快，井下压裂工具和管柱的研究配套，连续油管在水平井分段压裂技术中的应用将得到快速发展。连续油管压裂必将形成一种适合于不同压裂方式的独特压裂技术。
3.6 高性能压裂液与支撑剂技术
H igh-performance fracturing fluid and proppant
technology
由于水平井压裂施工周期较长，要求压裂液低伤害或无伤害。当前清洁压裂液虽然低伤害，但价格较高。为适应长期关井降低伤害的要求，水平井压裂液应加强超低表界面张力技术、无滤饼或滤饼可降解滤饼技术、超稳定长效破胶剂技术，智能层内增能助排技术，低成本清洁压裂液、无固相压裂液等研究。近年来，国外支撑剂回流控制技术不断完善，包胶支撑剂的适应能力、应用范围和性能指标也在不断提高。正在开展低密度支撑剂、纤维与热塑膜覆膜等技术研究开发。
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（收稿日期 2009-11-01）
〔编辑 薛改珍〕
压裂技术现状及发展趋势 (长城钻探工程技术公司) 在近年油气探明储量中，低渗透储量所占比例上升速度在逐年加大。低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。 1、压裂技术发展历程 自1947年美国Kansas的Houghton油田成功进行世界第一口井压裂试验以来，经过60多年的发展，压裂技术从工艺、压裂材料到压裂设备都得到快速的发展，已成为提高单井产量及改善油气田开发效果的重要手段。压裂从开始的单井小型压裂发展到目前的区块体积压裂，其发展经历了以下五个阶段[1]：（1）1947年-1970年：单井小型压裂。压裂设备大多为水泥车，压裂施工规模比较小，压裂以解除近井周围污染为主，在玉门等油田取得了较好的效果。 （2）1970年-1990年：中型压裂。通过引进千型压裂车组，压裂施工规模得到提高，形成长缝增大了储层改造体积，提高了低渗透油层的导流能力，这期间压裂技术推动了大港等油田的开发。 （3）1990年-1999年：整体压裂。压裂技术开始以油藏整体为单元，在低渗透油气藏形成了整体压裂技术，支撑剂和压裂液得到规模化应用，大幅度提高储层的导流能力，整体压裂技术在长庆等油田开发中发挥了巨大作用。 （4）1999年-2005年：开发压裂。考虑井距、井排与裂缝长度的关系，形成最优开发井网，从油藏系统出发，应用开发压裂技术进一步提高区块整体改造体积，在大庆、长庆等油田开始推广应用。 （5）2005年-今：广义的体积压裂。从过去的限流法压裂到现在的直井细分层压裂、水平井分段压裂，增大储层改造体积，提高了低渗透油气藏的开发效果。 2、压裂技术发展现状 经过五个阶段的发展，压裂技术日趋完善，形成了三维压裂设计软件和压裂井动态预测模型，研制出环保的清洁压裂液体系和低密度支撑剂体系，配备高性能、大功率的压裂车组，使压裂技术成为低渗透油气藏开发的重要手段之一。 2.1 压裂工艺和技术
水平井分段多簇压裂工艺的应用 【摘要】鸭平4井位于玉门油田鸭西白垩系是典型的低渗透储层，井深3456m，水平段210m，实施了2段6簇的压裂，同步实施了裂缝监测，取得了理想的效果；压裂共入井液量1961.4 m3，总沙量159 m3，最高砂比26.2%，平均砂比14.5%；该井是玉门油田实施多段多簇压裂工艺的第一口井，是开发低渗透油藏水平井的新突破，探索了一条中深水平井压裂改造的新途径。 【关键词】玉门油田压裂低渗透油藏 1 鸭平4井油藏储层特征 鸭平4井水平段方位角基本在NW280-290°之间，二者基本呈90°夹角，因此有利于沿井筒形成横切裂缝。图1？鸭平4井裂缝方位及体积改造裂缝形 态 对比邻井，该井具有储层厚度较大，缝高易扩展，储层物性较好，液体效率低的特点。该井水平段较短，为提高储层动用程度及施工效率，采用水平井分段多簇压裂工艺，实现体积改造（SRV）。在水平井筒周围储层，形成一定密度的裂逢网络；从而提高增产改造体积。 2 实施分段多簇压裂设计方案 根据该井施工排量的要求，本井分两段进行压裂，每段3簇，每簇射孔段1m，孔密16孔/米，每段共计射48孔，具体射孔参数见表1。 2.1 第一段采用油管传输射孔 采用102枪127弹，孔径10.2mm，穿深680mm，相位角60°。该射孔条件下，8 m3/ min的施工排量，总孔眼摩阻小于1MPa；若压裂施工时仅1簇进液，则计算显示其孔眼摩阻将大于8MPa，则第二层被压开，这时有两簇进液，理论计算出的孔眼摩阻超过2Mpa。 2.2 第二段采用电缆射孔 采用86枪，22.7g深穿透射孔弹，孔径8.12m，穿深为729mm，相位角60°。该射孔方式在8m3/min的施工排量下，总孔眼摩阻小于3MPa；仅1簇进液时孔眼摩阻将高达20MPa，则第二簇被压开，两簇进液时的孔眼摩阻超过5MPa，同样，这种情况能够保证第三簇也能够被压开。 采用分簇射孔工艺，根据摩阻预测，每段射孔孔眼数为48孔，3簇施工时8m3/min的排量较为适宜，既能保证总孔眼摩阻很低，又能起到限流作用（限流摩阻＞12MPa）从而保证压开每个射孔簇。
水平井完井方式 完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程。目前，常用的水平井完井方式有裸眼完井、射孔完井、割缝衬管完井，带套管外封隔器（ECP）的割缝衬管完井、带套管外封隔器（ECP）的滑套开关完井、预充填砾石筛管完井、阶梯水平井完井、多分支水平井完井等。 1、裸眼完井 适用于碳酸盐岩及其它不坍塌硬地层，特别是一些垂直裂缝地层，如美国奥斯汀白垩系地层。该完井方式工艺简单，钻水平井费用相对较低，但容易引起气、水窜流，修井测井困难，无法进行油层改造，目前使用较少。 2、割缝衬管完井 完井工序是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外个环形空间。割缝衬管要加扶正器，以保证衬管在水平井眼中居中，适用于有气顶、无底水、疏松砂岩地层。国外油田采用该种完井方式完井时，都在衬管下井前用油溶树脂或石蜡将割缝涂死，生产时靠地温自动化开，免除割缝被钻井液堵死。塔中四油田402高点CIII油组主力部位5口水平井，其中4口都用割缝衬管完井，初产都在千吨以上，临界产量也都在700t/d以上。 图1 割缝衬管完井示意图
3、带管外封隔器（ECP）割缝衬管完井 用割缝或钻孔尾管带多级管外封隔器下入水平井段后，从末端开始逐级将管外封隔器用水泥挤膨胀后固定，可分段进行小型作业措施。 这种完井方式是依靠管外封隔器实施分段的分隔，下一根盲管，以便实现管内封隔。可以分段进行作业和生产控制，这对于注水开发的油田尤为重要。管外封隔器的完井方法可以分为三种形式：套管外封隔器间连接割缝衬管、套管外封隔器间连接可开关的滑套和套管外封隔器间进行射孔完成。管外封隔器逐级通过定位槽定位，用油管或连续油管待双封隔器对准管外封隔器的定压单流阀将水泥浆挤入皮囊内凝固封隔器后分段隔开。 图2 套管外封隔器及割缝衬管完井示意图 这种完井方法适用于各类油层，目前用的较广，可进行分段压裂改造、可酸化解除油层污染、便于测井和修井，尤其对多条垂直裂缝油藏用多级管外封隔器完井，将十分理想。新疆油田分公司，在一口水平井下6只管外封隔器，其中5只检封密封良好。 4、带ECP管外封隔器的滑套开关完井 这种完井方式与前种基本相同，只是将割缝衬管换成多级滑套，用连续油管逐级开关，其关键技术是内径保持一致的滑套开关工具。某油田三叠系长6到长8低渗透层打水平井未取得预期效果，分段压裂一直是困扰低渗透油藏水平井开发的关键技术，曾用液体胶塞加填砂的方法分段压裂，但封隔的有效性难以保证，并可能对油层造成伤害。如果采用滑套完井方式实现低渗透油层分段压裂，可有
油气藏评价与开发 第7卷第5期2017年10月 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 页岩气水平井分段压裂复杂缝网形成机制 许文俊，李勇明，赵金洲，陈曦宇，彭瑀 （西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500） 摘要：水平井分段压裂是页岩气高效开发的重要技术手段，有意识地利用水力裂缝沟通页岩储层中的天然裂缝，使其闭合的部分重新开启，开启的部分又相互连通，从而在地层中形成具有较大规模的复杂裂缝网络，有利于实现地层中页岩气向井筒的高效流动。为了合理优化页岩储层压裂设计方案，提高页岩储层压裂改造效果，需先认清页岩水平井分段压裂复杂缝网形成机制。基于位移不连续理论，建立了水平井分段压裂多裂缝干扰模式下的地应力场模型，分析了天然裂缝在复杂地应力场和存在压裂液滤失作用的情况下，发生张开或剪切破裂形成复杂缝网的机理。分析表明：水力裂缝诱导应力虽能降低地层原始水平应力差，但也会增加地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂的难度，不利于复杂裂缝网络的形成。压裂液滤失是导致地层中天然裂缝发生张开和剪切破裂形成复杂裂缝网络的关键因素，天然裂缝的剪切破裂区域要远大于张开破裂区域，多条水力裂缝滤失效应的叠加更有利于形成具有较大波及区域的复杂裂缝网络。充分考虑压裂液滤失对复杂裂缝网络形成的影响，对提高页岩气水平井分段多簇压裂改造效果具有重要意义。 关键词：分段压裂；位移不连续理论；剪切破裂区域；张开破裂区域；复杂缝网 中图分类号:TE357文献标识码:A Formation mechanism of complex fracture network under horizontal well staged fracturing in shale gas reservoir Xu Wenjun,Li Yongming,Zhao Jinzhou,Chen Xiyu and Peng Yu (State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China) Abstract:Horizontal well staged fracturing is an important technology for shale gas production,whose essence is to use hydraulic fracture to activate natural fractures.The natural fractures can make closed parts reopen and opened parts interconnect,and then form complex fracture network in shale reservoirs,accordingly,shale gas will flow to the wellbore through complex fracture network efficiently.In order to optimize shale reservoir fracturing design and improve the effects of shale reservoir fracturing,it is necessary to fully understand the formation mechanism of complex fracture network in staged fractured shale horizontal wells.Based on the displacement discontinuity theory,a complex stress field calculation model which takes into consideration hydraulic fracture inter?ference is established,which analyzes the mechanism that natural fractures occur open and shear fracture,and then the complex fracture network under the circumstance of complex ground stress field and fracturing fluid leak-off was formed.The results demon?strate that although the hydraulic fracture induced stress field can reduce the original horizontal stress difference,it would also in?crease the difficulty of natural fractures opening and shearing,which is unbeneficial for the formation of complex fracture network. Moreover,it is attained that fracturing fluid leak-off is the key factor that leads to the open and shear fracture of natural fractures in the formation of complex fracture network and the shear rupture zone of natural fractures is much larger than the open rupture zone, furthermore,the superposition of multiple hydraulic fracture filtration effect is more favorable for the formation of complex fracture network with a larger spread area.The impacts of fracturing fluid leak-off on complex fracture network have important significance for improving staged fracturing transformation of shale horizontal wells. Key words:staged fracturing,displacement discontinuity theory,shear rupture zone,open rupture zone,complex fracture network 收稿日期：2016-10-31。 第一作者简介：许文俊（1991—），男，在读博士研究生，油气田增产改造理论与技术方面的研究。 基金项目：国家自然科学基金重大项目“页岩地层动态随机裂缝控制机理与无水压裂理论”（51490653）；国家重点基础研究发展计划“中国南方海相页岩气高效开发的基础研究”（2013CB228004）。
关于水平井分段压裂的研究及探讨 【摘要】能源作为现代社会的稀缺资源，直接影响着人们的生产生活，对能源的开发也是极为重要的工程。在石油储存量较小且渗透性较差的油田内，水平井是较为有效的开发方式。如果遇到油气层渗流阻力较大、渗透率极低的情况，则需要将其压开数量不等的裂缝，加强油气的渗透性及减少渗流阻力。本文简单阐述了水平井分段压力技术的原理，各种类型的分段压裂技术，包括封隔器分段压裂、段塞分段压裂、封隔器配合滑套喷砂器分段压裂、水力喷射分段压裂、TAP 分段压裂技术等，为从事能源行业的人员提供一定的技术参考。 【关键词】水平井分段压裂技术研究 由于各个油田的地质情况不一样，在开发的过程中许多特殊情况，如低渗透油气藏、稠油油气藏、储量较小、渗透阻力大等情况，需要采用水平井，其优势在于生产效率高、泄油面积大、储量的动用度较高。为了达到进一步提高水平井的产量，需要对水平井进行压裂，从而形成数量较多的裂缝，提高油气的产量，提升生产效率，但是由于水平井的跨度较大，要达到理想的压裂效果要求分段工具具有性能良好、体积合适、操作性强等特征，才能有效的提高单位油井的油气产量，实现经济效益及资源的充分开发[1]。 1 水平井分段压裂工艺的基本原理 水平井压裂后，其裂缝的形状、性能均有所区别，主要和水平井筒轴线方向及地层的主要应力的方向有着较为密切的关系。该项工艺能够提高产量的原理为压裂使石油的渗流方式发生了改变。进行压裂处理之前，石油的径向流流线主要处于井底的位置，渗透受到较大的阻力，压裂完成后，径向流流线与裂缝壁面呈平行关系，渗流受到的阻力较小。裂缝的主要形态有以下几种：①横向裂缝：当水平井筒和主要应力的方向为呈垂直关系时，即会形成横向裂缝；②纵向裂缝：当水平井筒与主要应力的方向呈平行关系时，即会形成纵向裂缝；③扭曲裂缝：当水平井筒和主要应力有一定的角度时，即会构成扭曲裂缝。压裂后形成的横向裂缝适用于渗透性较差储藏层，其可以明显的促进油井改造。而渗透性好、裂缝性的储藏层则需要利用纵向裂缝来提升改造效果[2]。 2 各种类型的分段压裂工艺2.1 段塞分段压裂 段塞分段压裂工艺是在水平井施工进入尾声时，采用年度较高的物质植入井筒中，使之形成堵塞现象，在利用其它材料，如浓度较高的支撑剂、填砂液体胶塞或者超粘完井液等，进行填充性裂缝。该工艺的优势在于对于工具的要求较低，不需要特殊工具即可以安全设计方案进行施工活动，但是其缺陷在于施工时间较长，在进行冲胶塞施工时容易出现损伤，且由于胶塞强度的限制，在深度较大的水平井中不能达到理想的封隔效果，因此逐渐被新的分段压裂技术所取代[3]。 2.2 TAP分段压裂工艺
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910304847.1 (22)申请日 2019.04.16 (71)申请人 中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东直门北大街9 号中国石油大厦 (72)发明人 常笃 齐银 陆红军 张矿生 卜向前 任勇 苏良银 汪澜 刘兴银 赵广民 (74)专利代理机构 西安吉盛专利代理有限责任 公司 61108 代理人 赵娇 (51)Int.Cl. E21B 43/267(2006.01) E21B 33/134(2006.01) E21B 33/13(2006.01) (54)发明名称 一种小井眼侧钻水平井分段多簇压裂方法 (57)摘要 本发明公开了一种小井眼侧钻水平井分段 多簇压裂方法，根据储层情况确定压裂段数和射 孔位置，每段采用多簇射孔，完成第一段多簇压 裂，接着通过水力泵送小直径可溶桥塞实现第二 段和以后多段的分段压裂，其中压裂施工过程中 通过泵入可溶解暂堵转向颗粒，堵塞已起裂的 簇，迫使压裂液进入未起裂的簇，实现段内多簇 有效起裂，压裂施工完成后，小直径可溶桥塞、暂 堵转向颗粒在地层条件下自行溶解，不影响改造 效果，重复上述步骤，直至完成小井眼侧钻水平 井所有段的压裂，本发明可解决小直径可捞式桥 塞施工工序复杂、笼统压裂各簇开启率较低的问 题，本发明具有不钻塞、施工效率高、成本低的特 点，实现了小井眼侧钻水平井分段多簇压裂的目 的。权利要求书2页 说明书10页CN 110130867 A 2019.08.16 C N 110130867 A
第31卷 第6期2009年12月石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY Vol. 31 No. 6Dec. 2009 文章编号：1000 – 7393（ 2009 ） 06 – 0013 – 06水平井压裂技术现状与展望 李 宗 田 （中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083） 摘要：水平井具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高、避开障碍物和环境恶劣地带等优点，在石油工业的科研和实践中成了人们关注的焦点。对于钻遇在低渗透油气藏的水平井，由于渗透率低、渗流阻力大、连通性差，产量达不到经济开发要求,必然要面临增产改造的问题。水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同。为此阐述了国内外水平井技术发展概况、水平井压裂设计、水平井分段压裂工艺、水平井压裂存在的主要问题及水平井压裂技术发展趋势，为同类油藏的改造提供了参考。 关键词：低渗透油气藏；水平井；压裂；现状；展望中图分类号：TE348；TE357.43 文献标识码：A Prospect of horizontal well fracturing technology LI Zongtian （Exploration and Production Research Institute , SINOPEC , Beijing 100083, China ） Abstract: Horizontal well has many advantages including large drainage area, high penetrating capacity, high recovery ratio, and the?ability?to?avoid?obstacles?and?harsh?environment?areas,?etc.?So?it?has?become?a?focus?of?people’s?attention?of?in?scientific?research?and?practice?of?petroleum?industry.?Because?of?the?low?permeability,?strong?filtrational?resistance,?poor?connection,?production?of?horizontal?wells in low permeability reservoirs cannot meet the requirement of economic development. So it is inevitable to tackle the problem of stimulating. Hydro-fracturing emphasis between horizontal and vertical wells is different. This paper presents domestic and overseas horizontal well technical state-of-the-art, design of hydraulic fracturing in horizontal well, the technique of segmentation fracturing for horizontal well, main problems in hydro-fracturing for horizontal well and development trend of hydraulic fracturing in horizontal well. Key words: low permeability oil and gas reservoir; horizontal well; fracturing; current state; prospect 作者简介： 李宗田，1997年毕业于华东石油学院，现为教授级高级工程师，享受国家特殊津贴的专家，首席科学家。E-mail ：lizt@https://www.doczj.com/doc/6610149177.html, 。 国内外油气田开发的实践表明［1-5］：对于薄储 层、低渗透、稠油油气藏以及小储量的边际油气藏等，水平井开发是最佳的开发方式。水平井技术于20世纪20年代提出，40年代付诸实施，80年代相继在美国、加拿大、法国等国家得到工业化应用，并由此形成研究、应用水平井技术的高潮［6-7］。 近年来，水平井钻完井总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为5万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。在国内，水平井钻井技术日益受到重视，在 多个油田得以迅速发展，其应用油藏有低压低渗透砂岩油气藏、稠油油藏、火山喷发岩油气藏、不整合屋脊式砂岩油气藏等多种类型。中国石化从1991年开始发展水平井，2002年底共钻水平井325口，至2008年底，中国石化共完成水平井1711口。中国石油从2002年加大力度发展水平井，2006年当年完钻522口，2007年完成水平井600口，2008 年突破水平井1000口。中海油2000年以来每年水平井数量增
280 水力压裂技术又称水力裂解技术，是开采页岩气时普遍采用的方法，先多用于石油开采和天然气开采之中，其原理时利用水压将岩石层压裂，从而形成人工裂缝，然后让裂缝延伸到储油层或者储气层，从而提高油气层中流体流动能力，然后通过配套技术使石油天然气在采油井中流动，从而被开采出来。这项技术具有非常广泛的应用前景，可以有效的促进油气井增产。 1?水力压裂技术的出现和发展 水力压裂技术是1947年在美国堪萨斯州实验成功的一项技术，其大规模利用是出现在1998年，在美国开采页岩气的时候，作为一项新的技术使用，而这项技术的运用，使美国美国页岩气开发的进程和效率大大加快。 水力压裂技术在中国的研究和开发开始于二十世纪五十年代，而大庆油田于1973年开始大规模使用这项技术，迄今已有30年历史。而随着时代的发展，中国的压裂技术已经有了长足进步，已经非常接近国际先进水平。而在技术方面，由于不断引进和开发相关的裂缝模拟软件等，通过多次的实验研究，在很大程度上实现了裂缝的仿真模拟。而相应的技术也使用在了低渗透油气田的改造工作中，并且在中高渗透性油田也有广泛应用。这项技术在低渗透油田的应用技术已经非常接近国际水平，相比较差距非常小。 2?水力压裂技术的发展现状 随着时代的发展，水力压裂技术也随之不断发展，逐渐成为一项成熟的开采技术。而这项技术具有一定的进步性，主要表现在以下方面： （1）从单井到整体的优化。最开始的时候，由于受技术限制，水力压裂技术只能针对一口井来使用，难以考虑到整体的效益。而随着技术的逐渐成熟，这项技术可以广泛的运用到整个油藏之中，可以对整个油藏进行优化设计，实现油藏的有效合理开发。 （2）在低渗透油藏的开发运用。由于受各种因素的影响，低渗透油藏大都难以有效的开发利用，虽然在各项新技术的使用下得到了一定得好转，但是低渗透油藏的开发依旧是举步维艰。而水力压裂技术的日益成熟，很大程度上改善了这一状况。通过综合考虑水利裂缝的位置和导油能力，使用水力压裂技术使油藏的流体流动能力进一步增强，从而实现低渗透油藏的最大程度的开采利用。 （3）水力裂缝的模型逐渐从二维转变为拟三维。水力裂缝的拟三维模型可以适用于各种不同的地层，可以非常真实的模拟水力压裂的过程，可以更好的更为直观的预测和观测水力压裂的使用进度，更好的对水力压裂过程进行控制，不但提高了效率，还可以在很大程度上节约成本。 （4）水力压裂规模扩大。随着技术的成熟和配套设施的完善，水力压裂的作业规模也随之变大，从最初的几立方米到现在几十甚至上百立方米，在很大程度上提高了效率，也提高了低渗透油藏的采油率，实现了油藏的有效利用，因而成为开采作业中非常重要的技术之一。 3?水力压裂技术的发展方向和前景 水力压裂技术具有广阔的发展前景，因为随着石油资源的逐年开采，低渗透油藏广泛出现，水力压裂技术之外的技术虽然可以一定程度上改善低渗透油藏难以开采的现状，但是随着时代的发展，水力压裂技术逐渐广泛使用在低渗透油藏之中，使低渗透油藏的开采效率大大增加。 （1）在低渗透油藏重复压裂促进采油率。主要的发展研究方向主要是加强对油藏状况的研究，建立科学的压裂模型，还要做到实时监测水力裂缝，对裂缝进度进行模拟和控制，其次利用高排量和大输砂量的泵注设备，进行注入作业，从而实现低渗透油藏的有效开发。 （2）做好拟三维化模型向全三维化模型的转换，全三维化模型可以非常有效的、更为直观的模拟和观测地下裂缝的进度，可以非常有效的控制水力压裂技术的科学使用。还要做好油气藏模拟技术的研发，配合三维化模型，更好的观测和了解油藏状态，从而做出合理的高效的开采计划。 （3）针对传统的水力压裂技术会出现污染地下水的问题，可以在无水压裂液体系做出研究，实现高能气体压裂技术和高速通道压裂技术等新技术的开发和利用，实现提高开采效率和环境保护的双赢。 有水压裂到无水压裂，从直井压裂到水平井分段压裂，从常规的压裂技术到现在的体积改造技术，压裂技术不断进步的同时，为人类带来了丰富的油气资源。而随着油藏开发，大量低渗透油藏的出现，给水力压裂技术的使用带来了广阔的空间，因而水力压裂技术拥有非常好的发展前景。 4?结束语 水力压裂技术是油气开发中所需要的非常重要的配套技术，而水力压裂技术和开采开发之间的结合，很大程度上提高了采油效率，降低了成本，在很大程度上提高了开采水平，使低渗透油藏得以稳定生产。而我国在这一技术上进行了大量投入，从研究人员和设施上，为技术的发展提供了很好的支持。而这一技术的逐步发展，在很大程度上提高了我国油气的开发效率，也很大程度改善了我国的石油供应紧张的现状，为我国的可持续发展做出了重大贡献，而作为油气开发的重要技术，水力压裂技术也会进一步发展，实现更高效率的油气开采。 国内水力压裂技术现状 续震?1，2 卢鹏?1，3? 1.西安石油大学 陕西 西安 710000 2. 延长油田股份有限公司杏子川采油厂 陕西 延安 717400 3.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂 陕西 延安 716100 摘要：最早的水力压裂技术出现于1947年，而现代使用的水力压裂技术则是1998年首次使用。这项技术的出现，是油气井增产出现了新的希望，帮助石油开采取得了很好的技术成就和经济效益，从而使这项技术在我国石油开采上广泛应用，并取得了很好的成果。本文针对我国水力压裂技术的现状和发展前景做出研究。 关键词：水力压裂?现状?前景
水平井分段压裂技术总结 篇一：水平井分段压裂技术及其应用 水平井分段压裂技术及其应用 摘要：水平井分段压裂工艺技术为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量提供了技术支持。本文从我国水平井分段压裂技术的发展现状入手，以应用最为广泛的裸眼水平井封隔器分级压裂技术为重点，以该技术在长庆油田苏里格气田苏75区块的现场应用为例，对水平井压裂技术及其现场应用情况进行了分析与总结。 关键词：水平井分段压裂封隔器苏里格气田 水平井因其具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高等优势，在薄储层、低渗透、稠油油气藏及小储量的边际油气藏等的开发上表现出了突出的优势，成为提高油气井产量和提升油田勘探综合效益的重要手段之一，近年来在我国得到了快速的发展。然而在低渗透油藏开采中因其渗透率较低、渗透阻力大、连通性较差，导致水平井单井产量也难以提升，难以满足经济开发的要求，水平井增产改造的问题便摆在了工程技术人员的面前。而水平井分段压裂工艺技术的推广应用为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量提供了技术支持。 一、我国水平井分段压裂技术现状 我国的水平井分段压裂技术及配套工具的研究起步较晚，国内三大石
油公司对于水平井分段压裂技术开展广泛的研究开始与“十一五”期间，近几年得到了大力的推广应用。目前国内应用规模较大的水平井分段压裂技术主要包括以下三种： 1.裸眼封隔器分段压裂技术。20XX年我国在四川广安002-H1-2井第一次实施了裸眼封隔器分段压裂试验，当时是由Schlumberger提供的技术。目前该技术在我国的现场应用仍然以国外技术为主，主要采用由BakerHughes、weatherford、Packersplus等公司提供的装置系统，我国应用总规模约300～500口，占去了水平井分段压力工艺实施的1/3左右，分段数最多达到20段。我国在该技术方面上处于研发和现场试验阶段，现场试验分段数能达到10段，所采用的压裂材质、加工工艺等方面和国外相比还有一定差距。 2.水平井水力喷射分段压裂技术。1998年，首先由Surjaatmadja提出了水力喷射压裂工艺方法，并将其应用于水平井压裂。我国于20XX 年在长庆油田引进Halliburton配套技术，首次成功的完成了靖平1井的分段压裂。目前该技术在我国大部分油田都得到了广泛的现场试验和应用，总实施口数达到200口以上，分段数在10段以内。 3.套管完井封隔器分段压裂技术。该技术在我国应用和研发的规模较大，且技术以区域成熟，尤其是在中石油吉林油田国内研发和应用规模较大。此外应用较为广泛的还有：吉林油田的油套两段压裂技术、大庆油田实施的双封单卡拖动 篇二：国内外水平井分段压裂技术研究 国内外水平井分段压裂技术进展
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?１４４?中国石油大学学报（自然科学版）２０１０年８月 有限元分析，采用轴对称模型对其简化，建立的管柱模型及网格划分如图６所示。胶筒材料为橡胶，材料常数Ｃ１０＝１．８７ＭＰａ，Ｃｏ．＝ｏ．４７ＭＰａ；其余材料定义为钢，其弹性模量Ｅ＝２０６ＧＰａ，泊松比／ｚ＝０．３；网格划分中心管、套管和护套采用ＣＡＸ４Ｒ单元，胶筒采用ＣＡＸ４ＲＨ单元划分；定义中心管与压缩式封隔器的护套摩擦系数为０．１，其他接触摩擦系数定义为０．３；扩张式封隔器的护套与中心管定义为绑定约束，护套与长胶筒的顶部和底部也定义为绑定约束。 图６模型装配图（左）及网格划分（右） №．６Ａｓｓｅｍｂｌｙｄｒａｗｉｎｇｏｆｍｏｄｅｌａｎｄｇｒｉｄ ｍａｐｏｆｓｅａｌｒｕｂｂｅｒ 管柱力学分析分两步进行，加载方式为先在长胶筒的内部逐渐施加３０一５０ＭＰａ的内压力，使扩张式长胶筒与套管接触密封，管柱锚定套管不动。胶筒与套管的接触应力值如图７所示，最大接触压力为３３．３ＭＰａ。然后对管柱进行加载，包括管柱的内部压力和管外压力，以及封隔器对管柱的摩擦力，封隔器附近中心管的应力值如图８所示。 图７长胶简接触应力曲线 Ｆｉｇ．７Ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｃｕｒｖｅ ｏｆｌｏｎｇｒｕｂｂｅｒ从图８应力曲线可以看出，中心管在与封隔器接触处的应力值最大，中心管的最大应力值为１６８．２ＭＰａ，发生在封隔器与中心管的结合处。压裂施工时该部位最容易被拉断，因此在工具设计时对该类部件选取高强度材料（选用３５ＣｒＭｏ材料），增加抗拉强度。 图８中心管处应力曲线 Ｆｉｇ．８Ｓｔｒｅｓｓｃｌｌｌｒｖｅｏｆｃｅｎｔｒａｌｔｕｂｅ ４创新点与优点 ４．１创新点 （１）工艺管柱的无卡瓦锚定设计，设计封隔器长胶筒摩擦锚定，降低了安全事故的发生，可有效避免卡瓦式锚定工具卡钻的问题。 （２）密封胶筒内加入了特殊材料，增强密封耐压性能和抗疲劳破坏性能。 （３）设计工具挡砂传液机构，有效避免了工具内腔进砂引起的事故。 （４）综合应用不动管柱＋分段压裂＋可洗井等技术。 ４．２技术优点 （１）可以在不动管柱的情况下，实现水平井２—３段的分段压裂；可以对水平井的长井段进行均匀布酸和有效的措施改造，大大提高水平井的压裂措施效益。 （２）一般情况，整个压裂施工可以在ｌｄ内完成，节省了泵注时间和费用，加快了返排时间，降低了残酸或压裂液对油层的污染伤害，有利于保护油气层。 （３）管柱具有反洗井功能，砂卡时可以进行反洗井作业。 ５结束语 力学分析证明该新型水平井封隔器分段压裂工艺管柱达到设计要求，其中心管在与封隔器接触处的应力值最大，是应力破坏薄弱处，设计时进行了充分考虑。该技术提高了我国套管完井水平井分段压裂的工艺技术水平和配套工具水平，具有良好的推 广应用前景。万方数据
[收稿日期]2010 07 02 [基金项目]国家油气重大专项(2008ZX05006 005 002)。 [作者简介]曾凡辉(1981 ),男,2004年大学毕业,博士,讲师,现主要从事压裂酸化理论与现场应用研究工作。 水平井压裂工艺现状及发展趋势 曾凡辉 (西南石油大学地质资源与地质工程博士后科研流动站,四川成都610500) 郭建春,苟 波 (西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500) 袁 伟 (塔里木油田分公司开发事业部油藏工程部,新疆库尔勒841000) [摘要]水平井是薄、低渗透以及小储量边际油气藏开发的有效方式。对于渗透率极低、渗流阻力大、连 通性差的油气藏,往往压开多条裂缝来增加油气渗流能力。水平井段跨度大,压裂时如何实现各段间的 有效封隔,是保证水平井改造有效性需要考虑的重要方面。广泛调研了国内外水平井现有压裂工艺,对 限流法、封隔器分段、封隔器+滑套分段、水力喷射分段、不动管柱滑套式水力喷射分段压裂工艺的特 点、适应性及关键问题进行了讨论,并列举了相关应用实例。针对不同的水平井完井情况,推荐了相适 应的分段压裂改造工艺,对以后水平井压裂改造工艺的选择具有借鉴意义。 [关键词]水平井;压裂;分段压裂;工艺现状;适应性 [中图分类号]T E357 1[文献标识码]A [文章编号]1000 9752(2010)06 0294 05 水平井在开发油气藏过程中具有泄油面积大、单井产量高、储量动用程度高等优点,它是薄储层、低渗透、稠油油气藏以及小储量边际油气藏的有效开发方式。为了进一步提高开采效果,往往需要采取水力压裂工艺对水平井压裂形成多条裂缝增加油气井产量。水平井分段压裂改造的难点在于水平段跨度大,为了实现各改造段间有效封隔,要求分段工具能够 下得去、封得住、取得出 。为此,笔者广泛调研了目前各种水平井分段压裂改造的工艺现状,分析了各种工艺的优缺点,对分段工艺的发展进行了展望,对以后水平井分段压裂工艺的选择具有指导意义。 1 水平井压裂增产机理 水平井压裂后的裂缝形态主要取决于水平井筒轴线方向与地层最大主应力方向的关系。水平井压裂后裂缝形态主要有3种:水平井筒与最大主应力方向平行,形成纵向裂缝;水平井筒与最大主应力方向垂直,形成横向裂缝;水平井筒与最大主应力方向有一定的夹角,形成扭曲裂缝[1]。水平井压裂的增产机理在于压裂改变了渗流模式:压裂前的径向流流线在井底高度集中,井底渗流阻力大;压裂后的流线平行于裂缝壁面,其渗流阻力相对小很多。高渗透、裂缝性储层水平井压裂后形成纵向裂缝有利于提高改造效果,低渗透储层水平井压裂形成横向裂缝对改造有利[2]。 2 水平井压裂工艺现状 为了充分利用水平井开发低渗透油气藏,水平井的压裂施工一般是沿着水平井筒压开多条裂缝。与单裂缝压裂工艺相比,需要解决压开多条裂缝的有效隔离问题。目前压开多裂缝的技术主要有限流法压裂和分段压裂两类。 2 1 限流法压裂 采用套管作为压裂管柱,在低密度布孔前提下,压裂液高速通过射孔孔眼进入储层时会产生摩阻, 294 石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2010年12月 第32卷 第6期 Journal of Oil and Gas Technology (J JPI) Dec 2010 Vol 32 No 6
水平井分段压裂技术总结 百度最近发表了一篇名为《水平井分段压裂技术总结》的范文，这里给大家转摘到百度。 篇一：水平井分段压裂技术及其应用水平井分段压裂技术及其应用摘要：水平井分段压裂工艺技术为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量了技术支持。 本文从我国水平井分段压裂技术的发展现状入手，以应用最为广泛的裸眼水平井封隔器分级压裂技术为重点，以该技术在长庆油田苏里格气田苏区块的现场应用为例，对水平井压裂技术及其现场应用情况进行了分析与总结。 关键词：水平井分段压裂封隔器苏里格气田水平井因其具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高等优势，在薄储层、低渗透、稠油油气藏及小储量的边际油气藏等的开发上表现出了突出的优势，成为提高油气井产量和提升油田勘探综合效益的重要手段之一，近年来在我国得到了快速的发展。 然而在低渗透油藏开采中因其渗透率较低、渗透阻力大、连通性较差，导致水平井单井产量也难以提升，难以满足经济开发的要求，水平井增产改造的问题便摆在了工程技术人员的面前。 而水平井分段压裂工艺技术的推广应用为改善水平井水平段渗流条件、提高单井产量了技术支持。 一、我国水平井分段压裂技术现状我国的水平井分段压裂技术及
配套工具的研究起步较晚，国内三大石油公司对于水平井分段压裂技术开展广泛的研究开始与十一五期间，近几年得到了大力的推广应用。 目前国内应用规模较大的水平井分段压裂技术主要包括以下三种：裸眼封隔器分段压裂技术。 年我国在四川广安--井第一次实施了裸眼封隔器分段压裂试验，范文当时是由的技术。 目前该技术在我国的现场应用仍然以国外技术为主，主要采用由、、等公司的装置系统，我国应用总规模约～口，占去了水平井分段压力工艺实施的/左右，分段数最多达到段。 我国在该技术方面上处于研发和现场试验阶段，现场试验分段数能达到段，所采用的压裂材质、加工工艺等方面和国外相比还有一定差距。 水平井水力喷射分段压裂技术。 年，首先由提出了水力喷射压裂工艺方法，并将其应用于水平井压裂。 我国于年在长庆油田引进配套技术，首次成功的完成了靖平井的分段压裂。 目前该技术在我国大部分油田都得到了广泛的现场试验和应用，总实施口数达到口以上，分段数在段以内。 套管完井封隔器分段压裂技术。 该技术在我国应用和研发的规模较大，最全面的范文写作网站且
水平井分段压裂改造技术的发展现状研究 水平井目前已成为提高油田勘探开发综合效益的重要途径，其技术已在国内的大部分油田得到了广泛的应用。水平井作为一种有效提高油气产量的重要方法，在油气田开发中扮演着越来越重要的角色，特别在“低压力、低渗透率、低丰度”三低油气藏。本文主要阐述目前国内水平井压裂改造技术现状进行探讨。 标签：水平井；分段压裂；展望 近年来随着各大油气田不断开发，油气藏综合开发难度逐渐增大，低渗透、超低渗透、致密油气藏等非常规油气藏开发面临难题突显，而制约超低渗、致密油气田等经济有效开发的关键技术就是储层改造技术的突破，实现油气藏纵横剖面有效动用，提高单井产量。 1 水平井压裂技术现状 1.1 双封单卡上提管柱压裂技术 该技术首先将待压裂改造层段一次性分段射孔，压裂管柱由双封隔器中间夹一导压喷砂器构成，在压裂过程中利用导压喷砂器的节流压差进行压裂，通过压裂一层上提一次管柱完成多段压裂。双封单卡上提管柱压裂技术虽然压裂目的性强，操作简单，单层改造效果彻底，但是根据实际施工过程中，该技术出现砂卡概率较高，而且一旦出现砂卡不宜解卡，同时因多段压裂过程中封隔器反复坐封、解封，导致封隔器胶筒易破裂失效，从而经常起下钻具延长施工周期。该技术有待完善。 1.2 可钻式复合桥塞分段压裂技术 利用可钻式复合桥塞进行分级改造，通过连续油管或电缆下入桥塞和射孔枪，爆炸射孔后取出电缆或连续油管，通过套管泵注。该技术适合于套管完井的分级改造，由于第一段没有泵送通道，多采用爬行器或连续油管带桥塞和射孔枪下入。改造完毕后钻磨桥塞，即可多层返排、合采。该技术施工周期较长，地层伤害较大。 1.3 限流压裂技术 限流压裂技术是在压裂过程中，当压裂液高速通过射孔孔眼进入储层时会产生孔眼摩阻且随泵注排量的增加而增大，带动井底压力的上升，当井底压力一旦超过多个压裂层段的破裂压力，即在每一个层段上压开裂缝，它要求各个段破裂压力基本接近，可用孔眼摩阻来调节。该技术多用于形成纵向裂缝的水平井，分段的针对性相对较差 1.4 投球打滑套分段压裂技术
《现代完井工程》水平井分段压裂完井技术调研报告
目录 1 研究目的及意义.............................................................. 错误！未定义书签。 2 水平井分段压裂技术...................................................... 错误！未定义书签。 2.1 国外水平井分段压裂技术研究现状................... 错误！未定义书签。 2.1.1 斯伦贝谢公司——Stage FRACTM系统错误！未定义书签。 2.1.2 哈里伯顿公司——固井滑套分段压裂系统错误！未定义书签。 2.1.3 贝克·休斯公司——Frac Piont System分段压裂系统错误！未 定义书签。 2.2 国内水平井分段压裂技术研究现状................... 错误！未定义书签。 2.2.1 水力喷射分段压裂技术............................ 错误！未定义书签。 2.2.2 双卡上提压裂多段技术............................ 错误！未定义书签。 2.2.3 分段环空压裂技术.................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 液体胶塞隔离分段压裂技术.................... 错误！未定义书签。 2.2.5 机械桥塞隔离分段压裂技术.................... 错误！未定义书签。 2.2.6 限流压裂技术............................................ 错误！未定义书签。 2.3 本章小结............................................................... 错误！未定义书签。 3 水平井分段压裂数值模拟方法...................................... 错误！未定义书签。 3.1 笛卡尔网格的加密法........................................... 错误！未定义书签。 3.2 PEBI网格加密法.................................................. 错误！未定义书签。 3.3 表皮因子法........................................................... 错误！未定义书签。 3.4 直角网格加密法................................................... 错误！未定义书签。 3.5 本章小结............................................................... 错误！未定义书签。 4 水平井完井技术.............................................................. 错误！未定义书签。 4.1 筛管分段完井技术............................................... 错误！未定义书签。 4.2 水平井砾石充填防砂技术................................... 错误！未定义书签。 4.3 鱼骨状水平分支井完井技术............................... 错误！未定义书签。 4.4 膨胀管完井技术................................................... 错误！未定义书签。 4.5 套管射孔分段压裂完井技术............................... 错误！未定义书签。 4.6 裸眼分段压裂完井技术....................................... 错误！未定义书签。 4.7 本章小结............................................................... 错误！未定义书签。参考文献.............................................................................. 错误！未定义书签。