胡棟梁

摘 要：提高油田勘探開發(fā)效益的重要途徑是運(yùn)用水平井。我國包括塔里木油田在內(nèi)的13個油田已廣泛應(yīng)用了此技術(shù)。同時，作為低壓、低滲透油氣藏開發(fā)的主要增產(chǎn)措施之一就是水平井裸眼分段壓裂技術(shù)，這種技術(shù)已得到普遍的關(guān)注。本文對水平井裸眼分段壓裂工藝的實(shí)施過程、水平井裸眼分段壓裂管柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水平井；裸眼；分段壓裂；技術(shù)

中圖分類號：TE377 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

水平井裸眼分段壓裂不僅是一項(xiàng)先進(jìn)的完井工藝技術(shù)，而且是低壓、低滲透油氣藏開發(fā)的非常重要的增產(chǎn)措施，我國廣泛應(yīng)用的時間較短。實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工藝的技術(shù)的關(guān)鍵是水平井裸眼分段壓裂工具。國外公司已壟斷了此項(xiàng)技術(shù)，我國對此技術(shù)的研發(fā)還處于初級階段。

一、水平井裸眼分段壓裂技術(shù)簡介

水平井分段壓裂改造技術(shù)是油、采氣工藝技術(shù)的改革方向，是國際上較先進(jìn)的技術(shù)。它是根據(jù)井筒內(nèi)水平井眼的方向及油藏物性和儲層特征，在儲層物性好的水平段上，運(yùn)用一定的技術(shù)手段控制射孔眼的數(shù)蚤、孔徑和射孔相位，通過一次壓裂施工手段，進(jìn)行壓開水平段油層的技術(shù)。它對低滲透油氣藏的改造很有效。

水平井裸眼分段壓裂工藝，第一是通井并確保壓裂管柱能順利到達(dá)井底；第二將鉆桿與壓裂管柱連接并送入井底后丟手分開，回插生產(chǎn)油管柱；最后進(jìn)行依次投球加壓壓裂每一層。這樣就可以實(shí)現(xiàn)水平井不動管柱生產(chǎn)。

1 井眼處理及通井

套管的清理。鉆井過程中，需對管柱上的結(jié)塊進(jìn)行清理，以免影響壓裂管柱的下入。泥漿一直循環(huán)至與設(shè)計的泥漿性能相同，同時泥漿須過篩濾掉顆粒雜質(zhì)。運(yùn)用螺旋扶正器清理巖屑床，加深水平裸眼段井眼的平緩度。并模擬管柱通井至井底，用原泥漿循環(huán)，直至泥漿性能一致。

2 下入管柱

將壓裂管柱接上鉆桿，下井后相互分開，然后回插生產(chǎn)油管柱，進(jìn)行壓裂施工與生產(chǎn)。這樣，既節(jié)約成本又解決了油管柱強(qiáng)度弱遇阻不易處理的問題。

3 拆除設(shè)備、回插管柱與生產(chǎn)

拆除鉆井設(shè)備，按照設(shè)計位置擺放壓裂設(shè)備，進(jìn)行配液、配水。實(shí)施回插生產(chǎn)油管柱壓裂。設(shè)計為不停泵投球，原因是增加施工的可靠性。壓裂工作完成后停泵，在進(jìn)行完井口閥門的關(guān)閉、拆掉施工管線后，返排出液體，生產(chǎn)開始。

二、水平井裸眼分段壓裂工藝過程分析

水平井裸眼分段壓裂管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計有壓力開啟滑套和投球滑套兩種。它是根據(jù)儲層條件、水平段的有效長度及與儲層主應(yīng)力方位關(guān)系等因素綜合考慮的。為實(shí)現(xiàn)壓裂后不動管柱的油套連通，進(jìn)行洗井，設(shè)計了外壓差開啟循環(huán)閥。油管連接工具，間距長的中間安裝扶正器，使工具串的剛性增加。

1 壓裂管柱接上鉆桿進(jìn)入井底，加壓的同時把球投支座封球座，雙向懸掛封隔器已經(jīng)坐封懸掛。鉆柱與壓裂管柱在高壓泵的作用下，在工具處分離，然后泄壓提出鉆柱與工具。

2 生產(chǎn)油管柱與外壓差開啟循環(huán)閥、水力錨、插入管相接，插管回接密封裝置，加壓、加力開啟滑套開啟。依次投球，進(jìn)行壓裂。

三、水平井裸眼分段壓裂設(shè)計分析

水平井裸眼分段壓裂設(shè)計不僅與油田化學(xué)和環(huán)境工程學(xué)有關(guān)，而且涉及到油藏地質(zhì)學(xué)與測錄井各個方面的知識。在設(shè)計過程中，須從以下4個方面考慮。

1 裂縫間距

為避免后期壓力的干擾，根據(jù)壓力場和流態(tài)分析，使正交裂縫間距適當(dāng)，同時考慮裂縫與水平段井軸之間的夾角，然后確定壓裂裂縫之間的距離。

2 封隔位置的確定

封隔器有懸掛封隔器和裸眼封隔器之分。不同的位置坐封不同的封隔器，必須進(jìn)行分別設(shè)計。封隔器的坐封位置有：物性不好的泥質(zhì)砂巖段、電性不良或變化較小或沒有顯著擴(kuò)徑的井段及用時較長的井段。懸掛封隔器位置應(yīng)注意的事項(xiàng)：井斜角度需小于35度；位置應(yīng)與套管鞋150m以上；井眼狗腿度應(yīng)每30m小于10度；避開套管接箍。裸眼封隔器位置應(yīng)注意的事項(xiàng)：應(yīng)位于較硬的砂巖儲層內(nèi)；既均勻又較長的井眼并要求大于2m；井徑比較小的位置；井眼狗腿度每30m小于10度。

3 確定分段級數(shù)和管柱規(guī)格

不僅要考慮工藝條件和裂縫的效率，還要根據(jù)儲層條件、水平段的長度及水平段與儲層主應(yīng)力方位關(guān)系，進(jìn)行分段，確定井下的工具位置。為了壓裂施工的經(jīng)濟(jì)性，通過分段級數(shù)確定生產(chǎn)油管柱的規(guī)格。

4 砂量的選擇

裂縫開口的形狀由加砂量的大小直接決定。首先設(shè)計加砂規(guī)模，依據(jù)是臨井同層位儲層數(shù)據(jù)。其次應(yīng)用Fracpropt 軟件進(jìn)行裂縫模擬，獲取縫半長、縫高、縫寬及平均裂縫導(dǎo)流能力的數(shù)據(jù)。最后依據(jù)水平井多段壓裂的基礎(chǔ)理論并結(jié)合測錄井的解釋成果與測井曲線分析，決定各段的加砂規(guī)模。

四、水平井裸眼分段壓裂技術(shù)分析

水平井壓裂分段改造實(shí)施工藝技術(shù)難度較大。在不影響下一步施工的前提下，分段改造是水平井壓裂要解決的核心問題。不僅要考慮到壓裂液的性能和壓裂設(shè)備，還要考慮到支撐劑的選擇，以及是單井還是多井聯(lián)作，所以也是一個綜合問題。

水平井裸眼分段封隔以及壓裂完井管串一趟入井，不僅能在裸眼水平段上精確控制起繼位置，還能實(shí)現(xiàn)水平段儲層保護(hù)劑選擇性分段壓裂并節(jié)約成本。現(xiàn)場要求對壓裂工藝及工具性的控制實(shí)現(xiàn)，不僅保護(hù)了環(huán)境還降低了成本，使開發(fā)油氣藏的技術(shù)水平又上了一個新臺階。

五、 結(jié)論

水平井分段壓裂改造工藝技術(shù)的難點(diǎn)是選擇分段壓裂工藝方式和井下的封堵工具。水平井裸眼分段壓裂技術(shù)有較高的科技含量，運(yùn)用該技術(shù)能獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。小井眼水平井裸眼壓裂工具應(yīng)用有較好的研究前景。

現(xiàn)在水平井分段壓裂工藝技術(shù)方法主要有化學(xué)方法、機(jī)械方法與水力噴射等三種。相比而言，水力噴射方法不僅能實(shí)現(xiàn)自動封堵而且施工比較安全，它可用于裸眼、篩管和套管等完井方式，一趟管柱就可以進(jìn)行多段壓裂，施工周期較短，安全系數(shù)高，降低了儲層傷害，國外有廣泛的應(yīng)用。

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