陳文斌陸紅軍閆 軍李建山李照林鄧小紅

（1.中國石油長慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，陜西西安 710018；2.蘭州城臨石油鉆采設(shè)備有限公司，甘肅蘭州 730070 3.中國石油華北油田第一采油廠，河北任丘 062552）

遠(yuǎn)程遙控投球裝置在層間暫堵多縫壓裂技術(shù)中的應(yīng)用

陳文斌1陸紅軍1閆 軍2李建山1李照林1鄧小紅3

（1.中國石油長慶油田分公司超低滲透油藏研究中心，陜西西安 710018；2.蘭州城臨石油鉆采設(shè)備有限公司，甘肅蘭州 730070 3.中國石油華北油田第一采油廠，河北任丘 062552）

堵塞球的連續(xù)、有效、多次投入是影響暫堵多縫壓裂工藝效果的主要影響因素。針對現(xiàn)有堵塞球投加裝置在層間暫堵多縫壓裂工藝應(yīng)用中存在裝球數(shù)量少、性能不穩(wěn)定、智能化程度較低等缺點，研發(fā)了新型遠(yuǎn)程遙控自動投球裝置。裝置由本體和遠(yuǎn)程控制柜兩部分組成，本體設(shè)計采用螺旋軸—導(dǎo)向套式裝球結(jié)構(gòu)，能夠大幅度提高裝球數(shù)量，且承壓強(qiáng)度為105 MPa，輸出扭矩高達(dá)560 N·m，安全運行可靠程度高；遠(yuǎn)程控制柜采用內(nèi)部微電腦控制，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程遙控投球和自動計算已投球數(shù)。根據(jù)層間暫堵多縫壓裂工藝的選井選層條件，在吳起長6、華慶長6等區(qū)塊應(yīng)用了該裝置，試驗井平均暫堵級數(shù)在3級以上，措施后初期日增油在2 t以上，措施有效期大于180 d，且裝置現(xiàn)場運行安全、平穩(wěn)、可靠，具備進(jìn)一步推廣應(yīng)用的潛力。

投球裝置；暫堵級數(shù)；多縫壓裂；增產(chǎn)

層間暫堵多縫壓裂工藝是油田上普遍采用的增產(chǎn)措施之一，其工藝原理主要是利用堵塞球暫時封堵已壓開層段，憋起壓力使另一個射孔段被壓開，如此反復(fù)進(jìn)行，直到儲層內(nèi)所有層段都被壓開為止［1］，但是目前采用的電控電動式投球器存在裝球數(shù)量少、輸出扭矩小、運行性能較差等缺點，導(dǎo)致該項工藝前期應(yīng)用效果較差、提高單井產(chǎn)量幅度有限。為此，針對長慶油田吳起長6、華慶長6等儲層厚度大、物性差、縱向非均質(zhì)性強(qiáng)等致密油藏，研發(fā)了新型遠(yuǎn)程遙控投球裝置，并優(yōu)化了選井選層條件，取得了明顯的實施效果。

1 遠(yuǎn)程遙控投球裝置

1.1 結(jié)構(gòu)

新型投球裝置由裝置本體和遠(yuǎn)程控制柜兩部分組成。

（1）裝置本體見圖1。防爆電機(jī)通過齒輪傳動部分與行星減速器柔性連接，整個驅(qū)動系統(tǒng)扭矩達(dá)560 N·m。設(shè)備的主要密封部位采用V型和O型雙道密封，保證了高壓作業(yè)下的密封性。設(shè)備的主要工作面經(jīng)過鍍鉻及其他防腐措施，大大延長了使用壽命。

圖1 新型投球裝置本體結(jié)構(gòu)示意圖

（2）遠(yuǎn)程控制柜采用防爆電氣核心部件，防爆性能高，并具備手動運行和自動運行2種狀態(tài)。參數(shù)設(shè)置有：安裝球數(shù)、已投球數(shù)、需投球數(shù)。由于采用微電腦控制技術(shù)，能精確控制投球數(shù)量及控制過程。

（3）采用螺旋軸—導(dǎo)向套式裝球結(jié)構(gòu)（圖2）能大幅度增加堵塞球裝入數(shù)量。將導(dǎo)向套內(nèi)筒制造為多個內(nèi)半圓導(dǎo)向槽組成的儲球室，軸設(shè)計為一個有外螺旋半圓弧的螺旋軸與球室筒配合，將堵塞球裝在由球室筒與螺旋軸隔離出來的每個小球室內(nèi)，隨著螺旋軸的轉(zhuǎn)動，堵塞球沿著球室筒內(nèi)的半圓槽向前行進(jìn)。

圖2 螺旋軸-導(dǎo)向套裝球結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

壓裂施工前，將已在螺旋導(dǎo)向套內(nèi)裝滿堵塞球的投加裝置本體通過高壓管線與壓裂井口和壓裂車相連，遠(yuǎn)程控制柜放在遠(yuǎn)離施工高壓區(qū)域40 m以外的地方，接入220 V交流電源，并通過傳感電纜連接到裝置本體的防爆電機(jī)上。壓裂過程中，壓裂液經(jīng)壓裂車、底座三通和井口進(jìn)入措施油井。需投加堵塞球時，按下遠(yuǎn)程控制柜上的“啟動”按鈕，指令防爆電機(jī)開始工作，利用行星減速器降低轉(zhuǎn)速，驅(qū)動主傳動齒輪和副傳動齒輪低速運行，并帶動螺旋軸低速旋轉(zhuǎn)，堵塞球?qū)⑦B續(xù)、均勻地落入底座三通，隨壓裂液進(jìn)入措施油井中。同時，遠(yuǎn)程控制柜會實時顯示已投加的堵球數(shù)量，如需停止投加，按下“暫?！卑粹o，投加裝置即停止工作，從而實現(xiàn)堵塞球的遠(yuǎn)程遙控自動投加，見圖3。

圖3 新型遠(yuǎn)程遙控自動投球裝置工作原理圖

1.3 技術(shù)特點

（1）裝置裝球數(shù)量多，能夠多次投加堵塞球，提高暫堵級數(shù)；按照堵球數(shù)量≈120%孔眼數(shù)，以封堵4 m射孔段64個孔眼計算，暫堵級數(shù)能夠達(dá)到5級（分壓6層段）。

（2）可實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，在施工過程中，施工人員能夠在遠(yuǎn)離井口高壓區(qū)遙控操作裝置，降低施工風(fēng)險。

（3）裝置內(nèi)部采用微電腦控制技術(shù)，自動運算、自動計數(shù)、實時顯示，實現(xiàn)裝置連續(xù)、自動、勻速投球。

（4）承壓強(qiáng)度高，工作壓力為105 MPa，出廠試驗壓力為120 MPa，驅(qū)動扭矩大，密封性能好，安全性、可靠性高。

2 選井選層要求

按照多縫壓裂技術(shù)總體思路：要避免段與段之間壓竄，確保每段形成一條獨立的人工裂縫，根據(jù)致密油藏儲層地質(zhì)特征，建立了多級暫堵多縫壓裂選井選層條件：

（1）儲層存在一定厚度，隔夾層比較發(fā)育；

（2）井斜與井眼方位要符合斜井多段多縫壓裂的選井選層條件：即井斜角≥15°或5°＜井斜角＜15°、方位角≥40°［2］；

（3）優(yōu)化后射孔段間距較小，封隔器不具備坐封條件，即封隔器坐封位置需要射孔段間距＞5 m，不能實施常規(guī)機(jī)械封隔分段壓裂工藝。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2012年，應(yīng)用該新型投球裝置在吳起長6旗94-92井開展了多級暫堵多縫壓裂先導(dǎo)性試驗，設(shè)計三級暫堵，每級堵塞球加入后壓力上升并出現(xiàn)明顯破壓，表明新射孔段起裂（圖4）。

圖4 2011年旗94-92井先導(dǎo)性試驗壓裂施工曲線

第1級暫堵：封堵原裂縫，第1射孔段起裂，形成第1條新裂縫；第2級暫堵：封堵第1條新裂縫，第2射孔段起裂，形成第2條新裂縫；第3級暫堵：封堵第2條新裂縫，第3射孔段起裂，形成第3條新裂縫。

與鄰井相比，旗94-92井措施后日增油在2.5 t以上，措施有效期長，取得了顯著效果，投球裝置運行平穩(wěn)，安全可靠性高，遠(yuǎn)程遙控性能好。

在吳起長6、華慶長6等致密油藏累計擴(kuò)大試驗17口井，見效率為100%，初期平均單井日增油2.1 t，單井措施有效期大于180 d，目前日增油仍有0.61 t，措施有效期長，增產(chǎn)效果明顯。

4 結(jié)論

（1）新型遠(yuǎn)程遙控自動投球裝置運行安全、平穩(wěn)、可靠，對儲層厚度大、隔夾層較發(fā)育的致密油層，能夠最大限度提高暫堵級數(shù)，達(dá)到提高儲層縱向動用程度、擴(kuò)大泄流體積、提高單井產(chǎn)量的目的，該技術(shù)已成為致密油藏多縫技術(shù)體系中的一項主體工藝。

（2）建議在加強(qiáng)選井選層工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善和改進(jìn)遠(yuǎn)程遙控自動投球裝置，增加裝球數(shù)量、提高暫堵級數(shù)和改造段數(shù)，從而提高層間暫堵多縫壓裂增產(chǎn)效果。

［1］郭彪，侯吉瑞，趙鳳蘭，等.分層壓裂工藝應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.江漢石油科技，2009，19（2）：35-36.

［2］杜現(xiàn)飛，李建山，齊銀，等.致密厚油層斜井多段壓裂技術(shù)［J］.石油鉆采工藝,2012，34（4）：61-62.

（修改稿收到日期 2013-11-20）

〔編輯 景 暖〕

Application of remote control casting device in interlayer temporary plugging multi-crack fracturing technique

CHEN Wenbin1,LU Hongjun1,YAN Jun2,LI Jianshan1,LI Zhaolin1,DENG Xiaohong3
（1.Ultra-low Permeability Reservoir Research Center of Changqing Oilfield Branch,CNPC,Xi'an710018,China;2.Lanzhou Chenglin Oil Drilling Equipment Co.Ltd.,Lanzhou730070,China;3.The First Oil Plant of Huabei Oilfield Co. CNPC,Renqiu062552,China）

The temporary plugging multi-crack fracturing process is mainly affected by the continuous,effective and multiple casting of plugging balls.This new remote control automatic casting device is aimed at solving the shortcomings and deficiencies of the application of casting device for plugging ball in interlayer temporary plugging multi-seam fracturing process such as small quantity of loading balls,unstable performance and low intelligent degree.This device is composed of a body and a remote control cabinet.The body is of screw axis-guide sleeve type loading structure,which improves the loading quantity effectively with the bearing strength of 105 MPa,the output torque of 560 N?m and high safe operation reliability.The remote control cabinet is controlled by internal microcomputer,which can complete the remote control casting and count the casted quantity automatically.This device is applied to such areas as Wuqi Chang-6 and Huaqing Chang-6 according to the conditions of interlayer temporary plugging multi-seam fracturing process for selecting wells and layers.The average stages number of test wells is at Stage 3 above.The daily increasing oil is over 2t in the preliminary stage after the measure is taken.The validity of the measure is more than 180 days.This device runs safely,stably and reliably in the field and has the potential of further popularization and application.

Pitching device;stages number of temporary plugging;multiple crack fracturing;yield increase

陳文斌，陸紅軍，閆軍，等.遠(yuǎn)程遙控投球裝置在層間暫堵多縫壓裂技術(shù)中的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（1）：104-106.

TE357 ；TE934

：B

1000-7393（2014）01-0104-03

10.13639/j.odpt.2014.01.028

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)——超低滲透油藏有效開采技術(shù)”（編號：2011 ZX 5013-004）。

陳文斌，1981年生。2007年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院油氣田開發(fā)專業(yè)，獲碩士學(xué)位?，F(xiàn)主要從事油藏增產(chǎn)增注技術(shù)研究與應(yīng)用工作。電話：029-86970961。E-mail：chenwenbin_cq@petrochina.com.cn。