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水平井分段压裂工艺技术与应用
作者：王昊
来源：《中国科技博览》2014年第06期
摘 要：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，其技术已在油田得到了广泛的应用。对于钻遇在低渗透油气藏的水平井和产量达不到经济开发要求的其他水平井，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，
就国内外化学隔离分段压裂、机械封隔分段压裂、限流分段压裂、水力喷射分段压裂等水平井分段压裂改造工艺技术进行了论述，展望了水平井分段压裂改造技术的发展趋势，以期为国内水平井分段压裂改造技术攻关方向提供参考。
主题词：水平井；压裂；隔离；水力喷射；封隔器；发展趋势
中图分类号：R472.6
前 言
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，分段压裂施工工艺技术与井下分隔工具等方面取得了一定进展，但总体来讲不配套、不完善，特别是水平井分段压裂改造工艺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 水平井压裂水力裂缝形态与优化的水力裂缝条数
水力裂缝方位垂直最小主地应力方位，因此，依据水平井井筒方向与最小主地应力方位的关系，水平井压后水力裂缝形态一般有横向裂缝、纵向裂缝和复杂裂缝三种类型。对于一口水平井，水力压裂后将形成哪一种形态的水力裂缝，取决于地应力状态与水平井井筒方位的相互关系，如果井筒平行最小主应力方向，则产生与井筒相垂直的横向裂缝，如果井筒与最小主应力方向垂直，则产生与沿井筒方向延伸的纵向裂缝。研究表明，水平井压后各条裂缝的流态为线性流和径向流并存的复杂流态，在生产一定时间后，水平井中多条裂缝会相互干扰，影响各裂缝的产量。因此，水平井中裂缝条数的优化非常重要，它不仅影响水平井的产能，同时也影响压裂施工的安全性和最终经济效益。研究认为，对于垂向渗透率小于或等于水平渗透率的储层，优化的横向裂缝条数为3～5条。但水平井究竟需要多少条裂缝与之匹配，须依据实际的储层状况进行优化。
科学管理
232 2020年第4期1 背景从1980年代开始，我国逐渐认识到水平井分段压裂工艺技术的重要性。在过去，我国主要是需要依靠国外先进技术和引进先进的工艺，但是这些年我国水平井分段压裂工艺技术已经取得了快速发展，逐渐摆脱了我国对于国外技术地依赖，大大提高了我国在油气行业地地位。水平井分段压裂工艺提升能够有效提高我国对于对于低渗油气储层的开发，提升了我国石油开采的质量和效率。目前水平井压裂工艺技术和实际生产要求很有很大的差距，很多设备和技术也很难满足实际生产要求。因此本文在此基础上就水平井分段压力工艺技术相关问题做了一些探索，从而更好促进我国石油行业地发展。2 水平井分段压裂工艺技术现状2.1 机械封堵逐层压裂的分段压裂技术机械封堵逐层压裂技术是目前常见的一种水平井分段压裂工艺技术，主要是利用封隔器来进行相应的分层。压裂管柱能够对于水平井段进行有序分段进行分段进行压裂，从而能够满足油层开采的要求。因此油层在分布上呈现着纵向上分布的情况以及施工排量的要求，在分段和压裂过程中可以利用压裂管柱来讲所需要压裂的目的层分成若干个压裂层段，每一个压裂层段都可以形成一个独立的压裂层段，同时也可以根据不同的独立压裂层段来合成一个新的压裂层段。但是如果其中一个分裂层处在两个封隔器之间时，这种情况就是一种常见的双封隔器单卡分层压裂。如果在实行水平井压裂工艺技术过程中，多个目标层被分割在不同的分割器之间时，这时候可以通过配套使用不同的压裂技术来压裂不同层级，从而使得目的层能够完全被压裂开来，常见的压裂技术主要有限流法压裂技术或是堵球法技术。但是在采取这种技术手段过程中，有些水平井的目的层数较多、层级之间的纵向分布间隔间隔大，同时受到施工技术和施工排量地影响，往往需要根据实际情况来进行分段压裂施工。2.2 水力喷砂分段压裂技术水力喷砂分段压裂技术也是另外一种水平井分段压裂技术，和其他压裂技术相比，这种技术最大的特点就是其拥有独特的定位技术，在效率和准确度方面具有更大的优势，能够准确快速地进行机械密封的多层压裂。这种技术的主要原理是利用伯努利方程来有效实现压力与动能之间有效地转化。在工艺开展过程中，主要存在着以下的环节：首先利用相关原理来讲压力的势能来有效转换为动能，进而通过水力射流过程中从而产生相应的负压作用。高速流体在运转过程中会形成很大的孔洞，从而有效成为相应的压力势能，这样能够破裂目的层。而当每一层被破裂过程中，水力能够使得自己能够有效被隔离，而新的被破坏的那一层就不会被扩展。2.3 水平井裸眼封隔器分段压裂技术水平井裸眼分段压裂技术和其他技术相比，它技术最大特点就是工艺简单、技术难度低，而且操作容易，但是这种技术有一定的应用功能范围和应用情景。特别适用于那种低孔、低渗、低压的油气资源。将压裂管柱连接到水平井分段压裂工艺管柱在现场分段压裂工艺，把它放在好，降低到预定坐在球座坐所有的压力密封垫片。利用足够的压力对滑套上的销进行切割，将压力推入内滑套下方，启动锁紧机构，通过喷砂孔压裂分段压裂工艺。分段压裂工艺过程中，按顺序放入低密度球，打开所有设计裂缝。分段压裂工艺在开展完成之后，当液体排除完之后，需要及时回收那些低密度球，从而使得油管更加通畅。3 影响水平井分段压裂工艺技术的几点因素3.1 分段压裂工艺人员素质有待提高近些年各种先进的分段压裂工艺技术被广泛应用到水平井的分段压裂工艺过程中，但是新技术和新材料应用过程中对于分段压裂工艺人员提出了更高的要求。很多路基分段压裂工艺过程中很多分段压裂工艺人员没有严格按照相应的要求来开展分段压裂工艺，导致水平井分段压裂工艺过程中存在着很多问题。尤其对于一些特殊路基分段压裂工艺，很多工序都要严格执行相应的标准，但是很多分段压裂工艺人员没有相关质量意识和责任意识，导致最终分段压裂工艺项目难以满足相应的要求。另外很多企业在管理员工过程中存在着很多问题，没有真正意识到提高分段压裂工艺人员综合素质的重要性，在日常分段压裂工艺过程中没有加强对于分段压裂工艺人员的培训，导致很多分段压裂工艺项目难以达到相应的要求。分段压裂工艺企业在发展过程中不能够只是单纯考虑企业的利益，需要将分段压裂工艺人员培训纳入到企业发展过程当中，只有加强了日常培训工作，更好地提高分段压裂工艺人员的综合素质，更好方便分段压裂工艺现场管理。3.2 对监管管理制度存在的问题很多水平井项目存在着质量问题，一方面是分段压裂工艺企业在开展分段压裂工艺技术过程中存在着很多问题。另外一方面很多企业对于制度监督存在着水平井分段压裂工艺技术现状及展望张明伟大庆油田有限责任公司井下作业分公司工程地质技术大队 黑龙江 大庆 163453摘要：随着油气开发难度不断增加，如何更好地进行低渗透油田地开采是油气开发面临的重要难题，尤其是一些低渗透油田地开发。水平井分段压裂工艺技术是其中最重要的一种技术，本文主要分析了水平井分段压裂工艺技术现状以及这项技术未来发展的趋势，从而更好推进我国油田的开发。关键词：水平井 分段压裂 工艺技术
浅谈水平井压裂工艺
摘要：本文简述了油田水平井压裂工艺的发展历史，国内外发展现状，已经施工工艺的进展与展望。
关键词：水平井 压裂
0前言
油田水平井技术上世纪二十年代出现在西方，经过四十年代开始实践，经过漫长的发展过程，到上世纪八十年代工艺趋于成熟，水平井数量在全世界油田中迅速增长，到2010年据不完全统计，全球水平井总数已经突破8万口，主要分布在北美，俄罗斯等国家，进入新世纪后，水平井在我国越发受到重视，已经发展出岩层油气，稠油油田等多个类型，目前我国油田中水平井数量已经接近1000口。多年的实践表明，水平井对浅储层，小渗透，稠油藏油等边界类油气藏的开发有很强的适应性和安全，高效，可靠等特点，优势性明显高于其他方式，但是由于工程技术复杂，对各方面要求较高，国内会水平井的施工与建设和存在很多问题，下面就油田水平井工艺已经常见问题予以分部讨论。
1 水平井压裂工程原理
水平井压裂后的裂缝状态决定因素是水平井筒轴线方向和地表的上限主应力方向的关系。水平井压裂后裂缝主要模式有三种。首先是水平井筒与最大主负荷方向水平对齐，出现一个纵向裂口。其次是水平井口金额最大负荷力方向垂直，构成一个横向的开口，最后是水平井筒与最大负荷力方向有一定的角度，形成扭曲裂缝。水平井压裂的工程机理主要是压裂过程让渗流模式发生改变，压裂之前的径流流向是在井底一定高度集中，井底渗流阻力较大；压裂后的流线垂直与于裂缝侧面，渗流阻力随之减小。高渗透的裂缝让水平井压裂后出现纵向开口更利于提高生产水平，对低渗透的储层水平井压裂后出现横向开口十分改造有利。
2国内压裂技术现状
近年来世界上水平井数量快速增长，特别是近年油价明显升高，导致低渗难动储量的加大投入和开发，提高水平井单井产量就成了当今要务。水力压裂是提升水平井效率和提高单井产出的重要途径，所以水力压裂逐渐直井压裂技术向水平井压裂技术发展，现在已经初步形成了能够适应于水平井的复杂压裂管柱与分段压裂技术环境，并得到广泛应用。
■■Ｈ Ｈ Ｉ石油工程技术
４．应用效果分析
２０１４年６月，该软件在大港油田进行部署并开始试用， 客户端程序部署在各采油厂、工区的调度员和采油工程师
计算机上，油水井实时生产参数监控及诊断结果中产生的
报警信息，被及时推送给相关责任人，通过对报警信息进 行分析和确认，及时安排故障排除工作，使得油水井的维
护工作真正做到了及时发现问题、解决问题，大大地提高
了生产井的开井时率，提高了工作效率。
５．结论与认 通过该软件的研制及应用，得出如下结论：
（１）该软件实现了油水井报警信息的实时获取、主动 通知功能，便于油田工作人员及时对报警信息进行处理； （２）通过使用Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ中间层与数据库交互，减
轻ｒ数据库的压力，提高＿ｒ整个系统的稳定性。
同时，该软件不仅可以作为ｉＰＥＳ的报警客户端软件，
在更换相应报警数据源后，可作为通用报警客户端，在各 行业（如：天燃气、煤矿、化工、钢铁、森林防火等）类似
系统（实时监控及诊断分析系统）中进行应用。
作者简介：徐国安，高级工程师，１９９０年毕业于江汉石
油学院，２００１年获工学硕士学位。多年来一直在大港油刚
从事工程技术研究和管理工作，现任大港油田公司采油工 艺研究院总工程师。正圈
摘要：本文概述了水平井压裂工艺技术在国内外的发
展情况，对比分析了不同水平井压裂工艺的适用性以及技 术特点，重点介绍了分段压裂主流工艺技术，包括裸眼封
隔器加滑套分段压裂技术、水力喷射分段压裂技术、可钻
桥塞分段压裂技术；最后展望压裂技术越来越向智能化、一 体化、配套化、经济化发展。
关键词：水平井封隔器滑套分段压裂
１．概述
随着高效油气田不断开发，高品位油藏日益减少，低
渗、特低渗、稠油油气田、致密气、页岩气等一些非常规油 气田必将成为开发主力，经过实践证明，开发这些高难度的
油气田的最经济有效的方式便是水平井分段压裂【３ｌ。国外在
２０世纪８０年代中期开始致力于水平井压裂增产改造技术的 研究，最初是沿水平井段进行笼统压裂。１ ９ ９ ８年
