水平井分段压裂技术

水平井分段压裂技术的研究与应用

摘要：腰英台油田属于低渗透油田类型，直井压裂后开采有”三快三低”特征，即三快包括产量下降速度快，含水上升速度快，自然递减速度快；三低包括开采程度低，开采速度低，开采产能低。围绕低渗透油田开发技术问题，腰英台油田试验水平井分段压裂改造低渗透储层的应用研究，其中主要包括滑套式封隔器分段压裂的应用研究，水力喷射分段压裂的应用研究，腰英台油田现场试验3口井，压裂改造后单井产量最高达到相邻直井的4.5倍，积累了大量的现场经验，为在低渗透油藏大规模应用水平井创造了条件。

关键词：低渗透油田 水平井 压裂改造 分段压裂

一、水平井分段压裂发展历程及技术现状[1]

国内从1994年开展了水平井的压裂改造试验研究，国内各油田（大庆油田、胜利油田、吉林油田等）已对多口水平井进行了压裂改造的试验，制约水平井分段压裂的关键技术初步得到突破，分段压裂优化设计、分段压裂工具上基本配套完善，保证了水平井压裂技术在低渗透油气藏的应用[2]。目前国内水平井分段压裂施工工艺有三种：水力喷射分段压裂技术、双封单卡分段压裂技术、滑套式封隔器分段压裂技术。

二、水力喷射分段压裂技术的应用

1.水力喷射分段压裂机理

1998年，surjaatmadja提出水力喷射压裂方法，并应用于水平井压裂。水力喷射分段压裂 （hjf） 是集射孔、压裂、隔离一体

化的增产措施，专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，形成孔眼，孔眼底部流体压力增高，超破裂压力起裂，造出单一裂缝（如图1）。

1—引鞋；2—多孔管；3—单流阀；4—扶正器；5—喷枪：6—安全接头；7—套管。

2.水力喷射分段压裂—yb1p1的应用

2011年9月18日施工，对yb1p1井2320.8～2781.0m水平段分四段进行压裂改造，施工总时间7.97小时，累入地层液量1206.4m3，累入地层砂量111.1m3，最高砂比22.3%，平均砂比19.45%，排量2.4～2.5m3/min，破裂压力最高68.1mpa，最低21mpa，工作泵压50～66.8mpa。yb1p1井2007年4月9日常规射孔后投产，一直低液低含水（日液1.9t/d，日油0.86t/d）。2011年9月对yb1p1实施压裂改造后，峰值产油5.25t/d，目前日油3.0t/d，是相邻直井目前产量的3.5倍左右，取得很好开发及经济效果。

页岩气水平井分段压裂技术探析

我国页岩气资源量较大，分布较广，勘探潜力大，远超过其它非常规天然气，其勘探开发成为世界天然气勘探开发的热点。但其产层致密或超致密，采收率较低，需通过压裂才能提高其产能。而我国页岩气井压裂技术处在探索阶段，而页岩气水平井分段压裂技术是实现页岩气商业性开发的关键技术，尚需研究和攻关。因此对页岩气水平井分段压裂技术做出探讨，对页岩气水平井的充分有效开发具有着重要意义。本文在对页岩气水平井分段压裂方式选择做出论述的基础上，对页岩气水平井分段压裂设计的优化进行了研究与探讨。

标签：页岩气；水平井；分段压裂；支撑剂浓度；段塞；复杂裂缝

页岩气藏储层具有低孔低渗特征，在页岩气开采过程中，直井压裂只能在开采前期获得较多产能，但产量会随开采进程而不断递减。因此，如何对页岩气进行充分开采具有重要研究价值，在此过程中，对水平井完井方式以及分段压裂技术设计的优化做出探讨，有利于页岩气经济价值的充分实现。

1 水平井压裂方式选择

在页岩气水平井分段压裂技术的应用中，为满足压裂改造要求，施工方式必须与完井方式契合，井位的设置、钻井轨迹的确定等都需要对压裂工艺要求作充分的考虑。从国内外对页岩气水平井分段压裂方式可以看出，裸眼完井与套管完井是水平井最主要的完井方式。其中，裸眼完井优势为节约时间成本及保护井壁，但其缺点也十分明显，如井壁的不稳定性、裂缝位置难以得到精细确定等，且一旦出现堵砂等现象，很难进行有效处理；套管完井的优势为能够对裂缝的初始点有效控制，且该压裂技术相对成熟，然而时间成本的提升与固井质量的不理想等也制约着相关工作的顺利开展。因此，在井壁应力相对集中并需开展多段压裂的页岩气水平井中，可以选择套管完井下桥塞分段压裂技术。而如果井壁稳定性好，则可使用裸眼完井，使用裸眼封隔器分段压裂技术。

2 页岩气水平井分段压裂设计的优化

在开展页岩气水平井分段压裂施工中，有必要对施工过程进行模擬，从而有效预防施工过程中的潜在风险以及找出影响施工效果的因素，有针对性地降低施工风险、选择最为合理的施工方案。在实际施工过程中，裂缝的发育程度直接影响页岩气的产量。因此，如何更多地造缝成为页岩气水平井分段压裂施工中需要考虑的主要问题之一。面对这一问题，页岩气水平井分段压裂施工需要在获得主裂缝的基础上有效产生诱导缝，从而形成裂缝网络，并在特殊情况下对天然裂缝进行封堵，为预防砂堵，还需对支撑剂的沉砂现象进行分析。

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水平井裸眼分段压裂技术

作者：孙吉成 施铁军 祝月振

来源：《中国新技术新产品》2015年第21期

摘 要：具有技术简单、作业效率高优点的水平井裸眼分段压裂技术，在低孔、低渗以及低压油气藏的水平井增产改造中，得到了广泛的应用。封隔器、滑套是水平井裸眼分段压裂技术中重要的组成部分。水平井裸眼分段压裂技术有效的提高了油田勘探开发的效益，是低压、低渗透油气藏开发主要增产措施之一。

关键词：水平井；裸眼；分段压裂

中图分类号：TE934 文献标识码：A

一、水平井裸眼分段压裂技术分析

水平井分段压裂改造技术不仅代表了油、采气工艺技术的改革发展的方向，而且也是国际上较先进的技术。水平井分段压裂改造技术在储层物性好的水平段上，根据井筒内水平井眼的方向，同时，根据油藏物性和储层特征，通过一定的技术手段，对射孔眼的数蚤、孔径和射孔相位进行控制，实施一次压裂施工手段，对水平段油层进行压开的技术。这种技术很好的改造了低渗透油气藏。水平井裸眼分段压裂工艺技术，首先，实施了有效的通井，能够使压裂管柱顺利到达井底；其次，使钻杆与压裂管柱进行连接，同时将钻杆与压裂管柱送入井底，进而丢手分开，生产油管柱得以回插；第三，按照顺序进行投球，对每一层进行加压压裂。这种技术使水平井不动管柱生产得以实现。

（一）对井眼进行处理并通井。钻井过程中，为使压裂管的下入受到影响，必须用刮管器清理管柱上的结块。必须保证循环的泥浆与设计时的泥浆具有相同的性能，并且要保证过筛的泥浆中没有颗粒杂质。岩屑床必须通过螺旋扶正器进行清理，使水平裸眼段井眼的平缓度得到加深。同时，运用模拟管柱进行通至井底过程，进而使原泥浆进行循环，循环至泥浆的性能相同为止。

（二）实施管柱的下入。先将钻杆接上压裂管柱，再在井下进行分开，然后实施生产油管柱的回插，实施压裂的施工与生产。这个过程，不仅对施工的成本进行了节约，而且在油管柱强度较弱的情况下，遇到阻力不容易处理的问题得到了解决。

工业技术　Ｑ　Ｑ：　Ｉ　！　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎ０ｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　水平井裸眼分段压裂技术　孙吉成’施铁军　祝月振。　（１．中原石油工程有限公司井下特种作业公司西北项目部酸压二队，河南濮阳４５７０００；２．中原石油工程有限公司井下特种作　业公司酸压二队，河南濮阳４５７０００；３．中石化中原工程有限公司井下特种作业公司西北项目部酸压队，河南濮阳４５７０００）　摘要：具有技术简单、作业效率高优点的水平井裸眼分段压裂技术，在低孔、低渗以及低压油气藏的水平井增产改造　中，得到了广泛的应用。封隔器、滑套是水平井裸眼分段压裂技术中重要的组成部分。水平井裸眼分段压裂技术有效的　提高了油田勘探开发的效益，是低压、低渗透油气藏开发主要增产措施之一。　关键词：水平井；裸眼；分段压裂　中图分类号：ＴＥ９３４　文献标识码：Ａ　一、水平井裸眼分段压裂技术分析　水平井分段压裂改造技术不仅代表　了油、采气工艺技术的改革发展的方向，　而且也是国际上较先进的技术。水平井分　段压裂改造技术在储层物性好的水平段　上，根据井筒内水平井眼的方向，同时，　根据油藏物性和储层特征，通过一定的技　术手段，对射孔眼的数蚤、孑Ｌ径和射孑Ｌ相　位进行控制，实施一次压裂施工手段，对　水平段油层进行压开的技术。这种技术很　好的改造了低渗透油气藏。水平井裸眼分　段压裂工艺技术，首先，实施了有效的通　井，能够使压裂管柱顺利到达井底；其　次，使钻杆与压裂管柱进行连接，同时将　钻杆与压裂管柱送入井底，进而丢手分　开，生产油管柱得以回插；第三，按照顺　序进行投球，对每一层进行加压压裂。　这种技术使水平井不动管柱生产得以实　现。　（一）对井眼进行处理并通井。钻　井过程中，为使压裂管的下人受到影响，　必须用刮管器清理管柱上的结块。必须保　证循环的泥浆与设计时的泥浆具有相同的　性能，并且要保证过筛的泥浆中没有颗粒　杂质。岩屑床必须通过螺旋扶正器进行清　理，使水平裸眼段井眼的平缓度得到加　深。同时，运用模拟管柱进行通至并底过　程，进而使原泥浆进行循环，循环至泥浆　的性能相同为止。　（二）实施管柱的下入。先将钻杆　接上压裂管柱，再在井下进行分开，然后　实施生产油管柱的回插，实施压裂的施工　与生产。这个过程，不仅对施工的成本进　行了节约，而且在油管柱强度较弱的情况　下，遇到阻力不容易处理的问题得到了解　决。　（三）施工设备的拆除及生产。首　先，在对钻井设备进行拆除的同时，根据　设计的位置对压裂设备实施正确的摆放，　并实施配液与配水。其次，对回插生产油　管柱进行压裂。为增加施工过程的可靠　性，设计实施为不停泵的投球处理。第　三，在压裂工作结束后，进行停泵。关闭　井口阀门，对施工管线进行拆除，实施液　体的返排，然后开始进行生产。　二、水平井裸眼分段压裂工艺过程的　分析　水平井裸眼分段压裂管柱结构有两种　方式，即压力开启滑套和投球滑套。根据　储层条件、水平段的有效长度以及同储层　主应力方位的关系等综合因素，考虑实施　哪种方式。施工过程中，实施洗井对循环　阀实施外压差设计，目的是进行压裂作业　后，不动管柱的油套能够连通。为增加工　具串的刚性，在油管连接间距长的工具中　间实施扶正器的安装。　（一）钻杆上接上压裂管柱后，进　入井底。在进行加压时，实施球投支座封　球。运用双向悬挂封隔器实施坐封悬挂。　在高压泵的作用下，钻柱与压裂管柱在工　具处进行分离，进行泄压后，把钻柱与工　具提出。　（二）利用生产管柱与外压差，实施　循环阀的开启，实施水力锚与插入管的对　接。实施插管回接并进行密封。滑套在加　压与加力的作用下，进行开启。然后按照　一定的顺序实施投球，实施压裂。　三、水平井裸眼分段压裂设计分析　水平井裸眼分段压裂设计同油田化学　以及环境工程学之间有着很大的关系。同　时，与油藏地质学与测录井也有着密切的　关系。实施设计必须考虑周全。　（一）裂缝间距设计分析。依据压力　场与流态的分析结果，防止出现受到后期　压力的干扰，必须保证正交裂缝的间距恰　当。同时，对裂缝与水平段井轴之间的夹　角设计合理，对压裂裂缝之间的距离进行　确定。　（二）确定封隔位置。封隔器有悬挂　封隔器和裸眼封隔器两种。封隔器的选择　必须根据坐封位置进行设计。物性不好的　泥质砂岩段需要坐封器，电性不良、变化　较小以及无显著扩径的井段需要坐封器，　用时比较长的井段也需要坐封器。安装坐　封器时，井斜角必须小于３５度；坐封器与　套管鞋保持１５０ｍ以上；井眼狗腿度必须每　间隔３０ｍ且小于１Ｏ度；同时，要避开套管　接箍。裸眼封隔器必须放置在硬度较高的　岩砂储层中。均匀且长的井眼之间的距离　必须大于２ｍ。　（三）对分段级数和管柱规格进行确　定。进行分段以及对井下的工具位置确定　时，不仅要对工艺条件和裂缝的效率进行　考虑，而且要对储层的条件，水平段的长　度，水平段与储层主应力之间的方位关系　机械牛考虑。为了使压裂施工具有一定的　经济性，必须根据分段级数对生产油管柱　的规格进行确定。　（四）对砂量的选择。加砂量的大　小决定了裂缝的开口形状。第一，根据临　井同层位储层的数据，对加砂的规模进行　设计；第二，通过Ｆｒａｃｐｒｏｐｔ软件，对裂缝　的半长、缝高、缝宽及平均裂缝导流能力　的数据进行获取；第三，不同段的加砂规　模，应遵循水平井多段压裂的基础理论实　施，同时，应与测录井的解释成果、测井　曲线分析等进行结合。　四、水平井裸眼分段压裂技术分析　水平井压裂分段改造实施工艺具有　较高的技术难度。施工不受影响的前提　下，水平井压裂要解决的主要问题是分段　改造。施工过程中，不仅要对压裂液的性　能和压裂设备进行考虑，而且对选择的支　撑剂必须考虑。同时，还要考虑是单井与　还是多井联作的问题。水平井裸眼分段封　隔以及压裂完井管串一趟入井，准确的控　制了裸眼水平段的起继位置，水平段储层　保护剂选择性分段压裂技术水平得到了实　现，对环境进行了保护，并进一步节约了　经济成本。　结语　对分段压裂工艺方式和井下的封堵工　具进行选择，是水平井分段压裂改造工艺　技术中的难点问题。这种及时具有非常高　的科学技术含量，不仅能够对环境起到保　护作用，还具有较高的经济效益。水平井　裸眼分段压裂技术，在施工中对工作人员　的技术水平要求较高，对裸眼完井工具的　质量要求也较高。　参考文献　【１］李强．水平井裸眼分段压裂管柱密封性　能研究［Ｄ】．西南石油大学，２０１４．　【２】尹建．水平井分段压裂诱导应力场研究　与应用『Ｄ１．西南石油大学，２０１４．　中国新技术新产品