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多级分层压裂工艺技术现状及展望

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多级分层压裂工艺技术现状及展望

李 亭 一直以来，水力压裂技术都是油气田开发中增产增注的主

要手段，尤其对于低渗透油气田开发，更是主要的依赖手段。由于石油需求量的迅猛增加，迫使我国对低渗透油气田的开发越来

越重视，对相应开发技术的要求也越来越高，这样，水力压裂技

术也得到了迅速的提高。 由于油气田开采难度的加大，为了适应压裂改造的需要，水

力压裂技术出现了多方面的技术进步，特别是在多级分层压裂技术方面。本文就近几年来的技术发展情况，做一简要总结，希望

能够对今后技术的发展有所帮助。

多级分层压裂包含多种技术手段，常规方式有：限流、投球、桥塞、液体胶塞和工具封隔等分层压裂技术，近几年快速发展起

来的两种技术是水力喷射和封隔器配合滑套多级分层压裂技术。 一、水力喷射多级分层压裂技术

１、工作机理

水力喷射分层压裂是集射孔、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和岩石,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。水力喷射裂缝一旦形成，由于喷嘴出口周围流体速度最高，其压

力就最低，故流体会自动泵入裂缝而不会流到其它地方。环空的

流体也会在压差作用下进入射流区被吸入地层。水力喷射压裂利用动态分流技术成功解决了裂缝的定位控制问题，通过流体的动

态运动让其进入地层的特定位置而不使用任何机械密封装置。 ２、工具组合

水力喷射压裂工具组合是水力喷射压裂中的关键部分，主要由扶正器、喷枪、单向阀和筛管组成[1]。

图1：水力喷射压裂工具组合 ３、技术优势 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

快速准确地压开多条裂缝。水力喷射工具既可以与常规油管,也可以与连续油管相连接入井。按连接方式，水力喷射压裂技术可

分为普通油管和连续油管水力喷射两类；按拖动方式，可分为拖动和不动管柱两类[2-3]。具体见表1。

表1：水力喷射压裂技术分类 连接方式

拖动方式 工具组合 效果 泵注方式

普通油管 拖动式 安全接头、水力锚、喷射器 拖动一次，完成一次压裂 油管加砂、环空补液

不动管柱 安全接头、水力锚、滑套喷射器、喷射器 投球不动管柱、压裂多层 油管加砂、环空补液

连续油管喷接头或丢手、拖动一次，完成连续油管喷砂射孔、 连续油管 砂射孔套管分段压裂 扶正器、水力喷射工具、平衡阀、封隔器、节箍定位器 一次压裂 套管主压裂，通过封隔器封隔下部层位

连续油管喷砂射孔环空填砂压裂 接头、扶正器、水力喷射工具、平衡阀、节箍定位器 拖动一次，完成一次压裂 连续油管水力喷砂射孔、环空主压裂，通过砂塞分隔各层

４、发展现状

我国首次应用水力喷射压裂是在2005年12月9日，在靖安油田靖平1井，长庆油田公司与哈里伯顿合作成功完成了国内首

次水力喷射压裂试验。中国石化华北分公司，在2007年10月28日至11月7日分别进行了大牛地气田D12－10井和D66－4

井，共6层的连续油管压裂工艺试验[4]。

在2007年11月，中国石油勘探开发研究院廊坊分院利用研制的工具，在克拉玛依油田BJHW601水平井上，用油管下入的

方式分3段进行水力喷砂压裂[5]。2008年吐哈油田井下公司与哈里伯顿公司配合分别在鄂尔多斯盆地、三塘湖盆地、玉门实施了

水力喷射压裂工艺技术[6]。自2008年起,中原油田在水力喷砂射

孔分段压裂工艺等多方面进行了室内研究并在现场进行了５口井的试验[7]。2010年，在长庆油田苏里格气田东区，利用哈里伯

顿公司CobraMax压裂工艺，下入连续油管进行了水力喷砂射孔环空压裂改造施工[8]。

通过与国外公司的合作，国内不少单位积累了一定的经验，

再加上积极的研发，目前我国不少油田和研究院所如中国石油勘探开发研究院、长庆油田工艺研究院[9]、华北油田和中原油田[10]、

胜利油田采油院[11]、石油大学等单位已经拥有了自己的成套工具设备。

二、封隔器配合滑套多级分层压裂技术[12-25]

一般的来讲，油井通常只需要压裂两层或三层，对压裂管柱

和工具组合要求并不太高。但是由于低渗透气田层系较多，往往

有四五层需要分压，尤其是水平井更需要多级分压，这样就形成了封隔器配合滑套多级分层压裂技术。

１、工具组合情况 该技术的工具组合是在最下部安装坐封球座和压差滑套，接

着往上是封隔器和投球滑套等。根据需要压裂的层数决定投球滑

套和封隔器的数量和组合情况。在组合管柱下入井中并准确定位后，先投球坐封，压裂最下部的层段，然后再投球打开第一级滑

套并封堵下部层位，压裂第二段。随后再投入不同直径规格的球，逐级打开投球滑套完成分压。裸眼水平井和套管完井水平井在分

段压裂管柱方面,只是裸眼水平井压裂时,需要将压裂管柱悬挂在

原井套管上,因此多了一个悬挂式封隔器。在裸眼水平井分段压裂时，一般常用钻杆将压裂工具组合送至预定位置，投球坐封悬

挂式封隔器和裸眼封隔器，然后加压丢开悬挂式封隔器，起出送入钻柱，再下压裂用管柱回接，进行压裂。有时也直接下入一趟

管柱完成压裂，这些都要由现场设备和工具的作业能力而定。 裸眼和套管完井水平井分段压裂具体管柱组合分别见图2

和图3。

图2：裸眼水平井分段压裂具体管柱组合

图3：套管完井水平井分段压裂具体管柱组合

２、发展现状 由于水平井数量的增多，针对水平井的分级多层压裂技术进

步很大。国外斯伦贝谢、贝克休斯和加拿大封隔器能源服务公司

等多家公司相继推出了水平井多级压裂技术。国内，中石油在2011年11月14日，宣布已经形成水平井双封单卡分段压裂、

封隔器滑套分段压裂、水力喷砂分段压裂三大主体技术。目前国内应用该类工具进行施工试验的有四家单位：安东石油引进的贝

克工具、渤海钻探工程技术研究院、川庆钻探工程技术研究院以及长城钻探工程技术研究院。

对于直井，一般最多是四封三喷，长庆油气工艺研究院在

2010年10月开始，已经研发出5寸半套管不动管柱机械分压6层的工艺配套技术。水平井，一般是裸眼井，可以一次分压10

级以上。如：2010年5月21日，胜利油田首次在樊154-平1井实施裸眼长水平井12级分段压裂获成功。2010年9月，吉林油

田对长深Ｄ平２水平井进行了裸眼封隔器滑套10级大规模压裂。

封隔器配合滑套和水力喷射多级分层压裂各有优势，两者对比见表2。

表2：封隔器配合滑套和水力喷射多级分层压裂对比 对比 施工难度 适合井别 压裂方式 压裂层段 问题 泵车 后续工作 封隔器配合滑套 工具组合复杂，对井筒要求高 直井、水平井，裸眼、套管井 油管注入、封隔器封隔环空 直井3段，水平井可达10段以上 投球不到位，封隔器不坐封或失效，砂卡 一套 返排

水力 喷射 油管 工具组合相对简单 直井、水平井，套管井 油管注入、环空补液 一般连续分压3段 喷嘴刺坏或脱落 两套 返排

连续油管 工具组合简单 直井、水平井，套管井 环空主压裂 拖动一次，压裂一次 连续油管刺坏或断裂 两套 返排或冲砂

三、存在问题及发展趋势 水力喷射和封隔器配合滑套多级分层压裂工艺技术，作为两

大主体技术，尽管我国在这些方面已经取得了很大进步，但也应看到我们的不足和存在的问题，尤其是在水平井改造方面，与国

外先进技术还有不小的差距。 存在的主要问题有：（1）在水力喷射多级压裂改造方面，工

具和设备能力仍有不足，如喷嘴质量不高，有时出现刺坏或脱落

问题；在连续油管制造和配套方面还有很大的差距；在深层超深层油井的压裂应用方面也面临不小的挑战。（2）在封隔器配合滑

套多级分层压裂方面，封隔器和投球滑套的质量都有待提高，因为根据压裂实施统计的结果，成功率还不太高，原因不少，如投

球不能正常打开滑套，封隔器不能坐封，封隔器砂卡，压裂管柱

上提困难等等。（3）在压裂工具配套方面，裸眼封隔器、套管封隔器以及连续油管封隔器等距现场的要求还有一段距离，需要改

进完善。 针对上面存在的工艺问题，建议开展如下的研究：（1）研制

开发出质量过硬的喷射器和喷嘴，能够完成连续多段的压裂任务

而不出现问题。（2）在深井超深井的压裂方面，开展相关研究，能够将地面泵压降下来，同时满足压裂需要。（3）在封隔器配合

滑套多级分层压裂方面，研制小尺寸可膨胀的封隔器，以减少管柱下井过程中的遇阻或砂卡问题。（4）多级分层压裂工具的配套，

应该有一系列相关产品，确保现场施工便利进行。（5）进行水力

喷射和投球滑套结合成不动管柱多级压裂方面的研究工作。 四、结论与建议

在调研多级分层压裂最新工艺技术以及实施情况的基础上，分析对比相关技术的优缺点，提出如下认识：

（１）水力喷射多级分层压裂技术，工具组合简单，施工操作较简单，但是需要地面两套泵车配合施工，如果不需要油套环

空补液，其应有范围将更大。

（２）封隔器配合滑套多级分层压裂技术，定位准确，能同时完成多层段压裂而不需要移动管柱，具有一定的技术优势，但

是对前期的井筒处理和套管强度要求较高，同时封隔器的外径尺寸制约着其应用范围。

（３）如果能将水力喷射和封隔器配合滑套多级分层压裂技

术两者的优势结合起来，不动管柱而能完成多段压裂，将是水力压裂技术的重大突破，具有广阔的应用前景。

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压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展

压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展

科学管理

238 2023年第6期

石油资源的开采需要压裂工艺技术的支持。近几年，我国科技发展水平明显提高，国内相关人士针对于压裂工艺技术的研究从未停止，在原有压裂工艺技术的基础上研究出了多种新型压裂工艺，不仅提高了油田的生产效率以及生产质量，还推动了油田开采及生产行业的发展，提高了油田企业的经济效益。 1 压裂工艺技术应用要点油田的生产过程存在诸多风险，为保证生产的安全性以及提高油田的生产效率，压裂工艺技术以及新型压裂工艺的应用必不可少，技术人员若想充分发挥技术及工艺作用，需要掌握一定的应用要点。需要在应用压裂工艺技术之前做好风险分析工作，重在考察与分析相关技术人员的技术操作能力以及实战水平等[1]。除此之外，压裂工艺技术的应用易受环境因素的影响。常规情况下，油田生产环境的复杂性可能会增加裂缝中应力的抑制难度，如若生产过程中出现技术操作违规行为，则容易导致管线泄漏，引发安全事故。2 国内压裂工艺技术发展现状2.1 普通压裂技术普通压裂技术就是通过不压井以及不放喷井口装置的方式，可以将压裂管柱及其相关配套器具下入至井内预定位置，以此完成不放喷操作。当第一层压完时，技术人员可以将不同直径的钢球通过井口球阀或者是投球器等投入油井中，随后使用滑套将喷砂器内部的水眼堵死，便于后期的压裂操作[2]。待最后一层替挤完成后，活动管柱并放置堵塞器，以此完成油管的起出操作。该技术适用的地质条件：其地质剖面需要具有一定厚度的泥岩隔层，且高压下无层间窜通问题。该技术的应用优点如下：其一，可以完整不压井或不放喷操作，能够有效避免油层污染的同时，可以提高压裂的增产效率；其二，可以在不移动管柱的情况下，实现连续压多层的目标，既有助于减少作业量，又有助于施工效率的提高，且可以有效降低压裂施工的成本投入；其三，普通压裂技术可以与其他压裂技术配套使用，且能够适应不同含水期的挖潜改造要求。与此同时，该技术应用工艺操作简单，成功率较高的同时，经济效益也高。2.2 多裂缝压裂技术多裂缝压裂技术就是在压裂层段内部，需要优先压开吸液能力较大的层，随后使用高强度暂堵剂将先压开层的炮眼堵住，等待泵压上升，在泵压上升后再压开第二层，随后依次是三层等，以此可以形成多个裂缝，有助于高层段导流能力的提升。该技术主要适用的地质条件有三种：其一，适用于夹层厚度不大于2m，且层段内存在已经发育的多层低水量或不含水量的薄油层；其二，适用于经测试以及相关资料证实，高含水井中存在低含水或不含水层段；其三，适用于压裂井层与注水井相连通的油层环境；其四，适用于高含水层段内存在低含水或不含水的油层[3]。2.3 限流法压裂技术限流法压裂技术，其应用原理介绍如下：首先是严格控制炮眼的数量与直径，施工过程中增加注入排量，并利用压裂液流通过孔眼时所产生的炮眼摩阻提高井底压力，完成压裂液分流操作，以此可以完成破裂压力地层的压开任务，进而可以进一步实现加砂一次便可以同时处理多个层的目标。此外，在该技术应用的过程中，其布孔方案的编制需要遵循一定原则。其一，保证性原则。保证炮眼摩阻值充足，并在充分利用相关设备提高排量的同时，在不突破套管所承受最高压力的情况下，应尽可能将破裂压力较高的目的层压开。其二，控强原则。针对于平面上容易水窜或者是存在积水的目的层，需要严格控制强度压裂工艺技术及新型压裂工艺的发展胡光明中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 陕西 西安 710016摘要：首先介绍了压裂工艺技术的应用要点，随后对国内压裂工艺技术的发展现状进行了分析，最后对新型压裂工艺发展的探讨。为了能够在保证安全的情况下提高石油的开采效率，增加石油的开采量，压裂工艺技术的应用必不可少。通过对新工艺的研究，提升压裂工艺技术的应用效果，有助于增加石油开采量。关键词：压裂工艺技术 新型压裂工艺 工艺发展

国内外水力压裂技术现状及发展趋势

国内外水力压裂技术现状及发展趋势

国内外水力压裂技术现状及发展趋势

国内外水力压裂技术现状及发展趋势

1. 水力压裂技术的概述

水力压裂技术是一种用于释放和采集地下岩石中储存的天然气或石油的方法。该技术通过高压水将岩石破碎，使储层中的油气能够流动到井口并采集出来。水力压裂技术的应用范围广泛，已经成为当今油气勘探和生产领域不可或缺的重要工艺。

2. 国内水力压裂技术的发展

2.1 技术进展

近年来，中国在水力压裂技术领域取得了长足的进展。国内开展了一系列水力压裂试验和生产实践，并不断优化了水力压裂液的配方和压裂参数，提高了技术效果。目前，国内已经具备了一定的水力压裂能力，大规模商业化的水力压裂项目也在逐渐增加。

2.2 技术挑战

然而，国内水力压裂技术仍面临一些挑战。由于我国地质条件复杂多样，水力压裂参数的优化和设计仍需进一步完善。水力压裂过程中对水和化学药剂的需求量较大，对水资源的消耗和环境影响也需要引起重视。国内水力压裂技术在环保、安全等方面的标准和规范也亟待完善。

3. 国外水力压裂技术的现状

3.1 技术领先

相比之下，国外水力压裂技术相对更为成熟和领先。美国作为全球水力压裂技术的发源地和领导者，已经积累了丰富的经验和技术。加拿大、澳大利亚、阿根廷等国家也在水力压裂技术领域取得了显著进展。

3.2 发展趋势

在国外，水力压裂技术正朝着更高效、可持续的方向发展。技术创新持续推动着水力压裂技术的进步，如改良水力压裂液配方、增加试验参数、提高水力压裂设备效率等。另注重环境保护和社会责任意识也推动了水力压裂的可持续发展，包括减少用水量、降低化学品使用、加强废水处理等。

4. 对水力压裂技术的观点和理解

4.1 技术应用前景广阔

水力压裂技术作为一种有效的油气勘探和生产工艺，具备广阔的应用前景。随着全球能源需求的增长和传统资源的逐渐减少，水力压裂技术有望成为我国能源领域的重要支撑。

4.2 重视技术创新和可持续发展

为了更好地推动水力压裂技术在国内的应用，我们应加大技术创新力度，不断优化水力压裂方案，提高资源利用效率，并探索更环保、可持续的水力压裂技术路径。

不动管柱分层压裂工艺在长庆苏里格气田的应用与分析

不动管柱分层压裂工艺在长庆苏里格气田的应用与分析

不动管柱分层压裂工艺在长庆苏里格气田的应用与分析

摘 要：不动管柱分层压裂工艺是一种较为先进的分层压裂技术，其利用一次压裂管柱进行多层压裂，具有造缝充分，节省时间，节省成本等特点，特别适合多层薄层低渗透储层的压裂改造，目前在国内各低渗透油田都有广泛应用。

关键词：分层压裂 封隔器 低渗透

一、现状

随着压裂技术的飞速发展，不动管柱分层压裂工艺已经日趋成熟，近年来在胜利油田、大牛地气田、江苏油田、江汉油田等油气生产单位都有广泛应用，并取得了良好的效果。然而在大量的施工作业中出现了诸如：封隔器砂卡、座封失败以及不能大排量施工等问题，严重制约了该项技术的进一步发展。

二、分层压裂的选层

分层压裂是同一层系多层同时需要压裂，且各压裂目的层破裂应力有明显的差异。其具体作法是通过下一次管柱，采用多级封隔器座封，把目的层分开，进行一次施工完成多次压裂任务。因此，分层压裂选井选层应具有以下条件：

1.压裂目的层之间有一定的距离

分层压裂是靠封隔器实现分层，因此目的层之间的距离必须能够满足封隔器座封所需的空间。

2.压裂目的层破裂应力存在差异

当各目的层破裂应力相近时，不需要分层即可全部压开时，分层将没有意义。

3.对深井进行分层压裂时管材及工具要求比较高

深井压裂地层破裂压力较大，对封隔器耐压性能要求高，且深井温度较高，对封隔器耐温性能要求高。

4.压裂各层间固井及套管质量良好

不存在管外窜及层间窜，座封井段套管无变形、缩径；对老井要求找窜落实套管抗压强度和质量。

三、不动管柱分层压裂的原理

1.分层压裂的原理

分层压裂的第一目的层与常规压裂相同，第一层压裂时，其余各层的压裂开关均处于关闭状态，当第一层压裂结束时，投放钢球，利用钢球的惯性打开第二层的滑套开关，同时利用钢球封闭通往第一目的层通道，然后逐渐加压使开关彻底开放，进而进行第二层的压裂。当压裂全部结束时，进行多小层一起放喷[2]。

四、不动管柱分层压裂在召51-3-32井的应用

水平井分段压裂技术总结

水平井分段压裂技术总结

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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，国内三大石竭诚为您提供优质文档/双击可除

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。