金智榮，李太偉，王進(jìn)濤，杲 春，熊桂林

(1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司采油三廠，安徽 天長 239300)

新型機(jī)械分壓4層工藝管柱在薄互層油藏中的應(yīng)用

金智榮1，李太偉1，王進(jìn)濤1，杲 春1，熊桂林2

(1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司采油三廠，安徽 天長 239300)

為滿足江蘇油田薄互層油藏多層壓裂需要，研究并試用一種安全可靠的新型機(jī)械分壓4層工藝管柱。該管柱采用1級(jí)Y221壓縮式封隔器+3級(jí)K344擴(kuò)張式封隔器組合，具有座封、解封操作方便、砂卡風(fēng)險(xiǎn)低、整個(gè)管柱需要的解封力小等特點(diǎn)。通過在H井現(xiàn)場(chǎng)成功應(yīng)用，表明該工藝管柱能夠滿足4段以內(nèi)壓裂要求。

機(jī)械分層 4層分壓 壓裂管柱 薄互層

江蘇油田低滲特低滲油藏已占每年新發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的50%以上，這類油藏縱向?qū)佣喽?、物性差異大、自然產(chǎn)能低。為了充分動(dòng)用這些薄油層儲(chǔ)能，在現(xiàn)場(chǎng)采用“Y241+Y341”封隔器組合的壓裂工藝管柱[1]進(jìn)行54井次的機(jī)械分壓2層施工，取得較好的增油效果。但是該分層壓裂工藝管柱應(yīng)用過程存在壓后需要的解封力大、管柱易砂卡等風(fēng)險(xiǎn)，并且只能1趟管柱連續(xù)壓裂2段。為適應(yīng)薄互層油藏開發(fā)對(duì)壓裂提出安全、優(yōu)質(zhì)、高效的發(fā)展要求，江蘇油田開展了新型機(jī)械多層壓裂工藝管柱研究。

目前國內(nèi)油田應(yīng)用的機(jī)械多層壓裂管柱主要有：(1)壓縮式封隔器組合管柱，如Y221+Y241(或Y342)等，主要在四川、江漢等油田應(yīng)用[2-4]，能滿足2～5段3 000 m以內(nèi)的多層壓裂，但是壓后封隔器需要同時(shí)上提管柱才能解封，且分層數(shù)越大，需要的解封力越大，砂卡風(fēng)險(xiǎn)也越大；(2)擴(kuò)張式封隔器組合管柱，如采用多級(jí)K344封隔器，主要在大慶、長慶等油田應(yīng)用[5-8]，一般能滿足2～8段2 500 m內(nèi)井的多層壓裂，但是K344封隔器在高壓深井中存在膠筒密封性和抗蠕動(dòng)性能差的問題。因此，從多層壓裂管柱安全可靠性角度出發(fā)，結(jié)合江蘇油田儲(chǔ)層需求，通過研究最終優(yōu)選確定采用1級(jí)Y221+3級(jí)K344復(fù)合式封隔器組合的工藝管柱，以滿足薄互層油藏4段以內(nèi)的多層壓裂需要。

1 機(jī)械分壓4層工藝管柱結(jié)構(gòu)原理

1.1管柱結(jié)構(gòu)

主要有Y221封隔器、3級(jí)K344封隔器、3級(jí)滑套噴砂器、節(jié)流噴砂器、安全洗井閥、滑套密封筒、補(bǔ)償器、水力錨、安全接頭等組成，如圖1所示。

圖1 機(jī)械分壓4層工藝管柱結(jié)構(gòu)示意

1.2管柱原理

(1)管柱下至預(yù)定位置，通過上提旋轉(zhuǎn)下放管柱，先座封Y221封隔器。

(2)壓裂第1層時(shí)，先以小排量向井筒注液，并緩慢提高排量，此時(shí)通過管柱最下端的節(jié)流噴砂器會(huì)在油管內(nèi)外產(chǎn)生1個(gè)節(jié)流壓差，節(jié)流壓差隨著排量增加而增大。當(dāng)排量增加至1.5 m3/min時(shí)，此時(shí)節(jié)流壓差將達(dá)到0.8 MPa，在此節(jié)流壓差下3個(gè)K344封隔器的膠筒開始擴(kuò)張并座封井筒。在3個(gè)K344封隔器完成座封后，提高排量至設(shè)計(jì)值，開始?jí)毫训?層。

(3)第1層壓裂結(jié)束后，通過投球打開1級(jí)滑套噴射器，滑套和鋼球落入節(jié)流噴砂器內(nèi)，隔離第1層，開始對(duì)第2層進(jìn)行壓裂。由于1級(jí)滑套噴砂器上的噴砂孔節(jié)流作用，此時(shí)能夠保證油管內(nèi)壓力大于油管外壓力0.8 MPa以上，這樣3個(gè)K344封隔器仍然保持座封狀態(tài)。

(4)第2層壓裂結(jié)束后，投球打開2級(jí)滑套噴射器，滑套和鋼球此時(shí)落入1級(jí)滑套密封筒內(nèi)，隔離第2層，開始對(duì)第3層進(jìn)行壓裂。

(5)第3層壓裂結(jié)束后，投球打開3級(jí)滑套噴射器，滑套和鋼球此時(shí)落入2級(jí)滑套密封筒內(nèi)，隔離第3層，開始對(duì)第4層進(jìn)行壓裂。

(6)施工結(jié)束后，待油套壓平衡(或只要油套壓差小于0.8 MPa)時(shí)，3個(gè)K344封隔器膠筒就能夠自動(dòng)收縮解封，而Y221封隔器只需上提管柱實(shí)現(xiàn)解封。

(7)施工過程如遇到砂堵情況，可通過安全洗井閥實(shí)現(xiàn)反洗井。

1.3管柱特點(diǎn)

(1)K344封隔器在0.8 MPa壓力下膠筒就能啟動(dòng)擴(kuò)張，實(shí)現(xiàn)座封，在油套平衡時(shí)，膠筒能夠自動(dòng)回縮解封。

(2)滑套噴砂器的滑套開啟壓力8～12 MPa，噴嘴套采用耐磨合金材料制成，噴嘴設(shè)計(jì)向上傾斜，防止對(duì)下部封隔器沖蝕，并減輕對(duì)套管的沖蝕。

(3)水力錨采用新型的柱狀合金卡瓦牙設(shè)計(jì)，與套管接觸改為點(diǎn)狀接觸，具有防砂卡功能。

(4)反洗井時(shí)當(dāng)環(huán)空壓力高于油壓3～4 MPa,安全洗井閥就能打開，建立反洗通道。

(5)管柱設(shè)置補(bǔ)償器，提高管柱的抗蠕動(dòng)性。

(6)整個(gè)管柱耐壓60 MPa、耐溫120 ℃,能滿足3 500 m內(nèi)井深4層以內(nèi)壓裂。

(7)該新型管柱即具備了常規(guī)壓縮式封隔器組合管柱耐壓密封性高、抗蠕動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，又具備擴(kuò)張式封隔器組合管柱座封簡單、壓后能自動(dòng)解封的優(yōu)勢(shì)，因此安全可靠性高，座封、解封操作方便、整個(gè)管柱需要的解封力小，砂卡風(fēng)險(xiǎn)低。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

H井為A區(qū)塊新完井的1口井，結(jié)合鄰井投產(chǎn)自然產(chǎn)能通常不足2 t/d的情況，欲通過壓裂31/41/44/46號(hào)層直接實(shí)現(xiàn)壓裂投產(chǎn)。從表1可以看出壓裂的4個(gè)層總跨度214.3 m，各單油層厚度1.8～2.4 m，滲透率0.92～13.58×10-3μm2范圍，屬典型的低滲薄互層油藏。為實(shí)現(xiàn)對(duì)這4個(gè)單層一次性充分改造，降低單層單壓作業(yè)成本，采用“Y221+K344+K344+K344”分壓4層管柱進(jìn)行多層壓裂。借助FRAC-PT軟件模擬，確定4個(gè)層設(shè)計(jì)排量為3.5/3.5/3.0/3.5 m3/min，設(shè)計(jì)砂量為12/12/6/6m3。

該井于2014年5月30日施工，按照設(shè)計(jì)要求順利完成4個(gè)層段的加砂(如圖2)，4層分壓管柱座封、打滑套、解封均一次性成功。該井壓后初期日產(chǎn)液11.8 t/d，日產(chǎn)油10.5 t/d，至今年6月底已累計(jì)產(chǎn)油近900 t，取得了較好的增油和降本增效，也創(chuàng)造了江蘇油田機(jī)械分層壓裂層數(shù)紀(jì)錄。

表1 H井壓裂油層物性測(cè)井解釋成果

圖2 H井機(jī)械分壓4層施工曲線

該機(jī)械分壓4層工藝管柱的成功應(yīng)用，為江蘇油田薄互層油藏多層壓裂及選擇性壓裂提供了更多的技術(shù)手段。如Z井預(yù)壓裂17號(hào)層(2 185.0～2 194.0 m)和26-27號(hào)層(2 315.9～2 329.1 m)，需避開中間已射開的21-22/24-25號(hào)層(2 232.1～2 282.8 m)。如果采用傳統(tǒng)壓裂方式通常需要先卡封21-22/24-25號(hào)層，再對(duì)26-27號(hào)層進(jìn)行單獨(dú)壓裂，然后再選擇填砂封21-22/24-25號(hào)層對(duì)17號(hào)層壓裂，整個(gè)過程需要多次起下管柱，工序復(fù)雜，占井周期長、施工費(fèi)用高。為實(shí)現(xiàn)一趟管柱對(duì)預(yù)壓裂層的改造，采用“Y221+K344+K344”組合式管柱封3層壓2層的方法，通過兩級(jí)K344來封隔中間射開層。該井最終按照設(shè)計(jì)要求，安全高效完成壓裂加砂改造。

截止今年6月底，該新型機(jī)械分壓工藝管柱在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用34井次，通過選用不同級(jí)數(shù)的K344封隔器滿足2～4層機(jī)械分壓施工需要，所有應(yīng)用井施工均取得了成功，其中超過3 000 m井深的井應(yīng)用8井次，最大應(yīng)用井深3 723 m，最大單層加砂35m3，34口井累計(jì)增油超過2.1×104t。

3 結(jié)論及建議

(1)“Y221+K344”組合式封隔器分壓4層工藝管柱安全可靠性高，座封、解封操作方便、整個(gè)管柱需要的解封力小，砂卡風(fēng)險(xiǎn)低。

(2)通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明該分壓4層工藝管柱能夠滿足江蘇油田薄互層油藏1趟管柱壓裂2～4層的需求，有效降低施工成本，提高壓裂效益，可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

[1] 張偉，張華麗，李升芳，等.機(jī)械分層壓裂工藝技術(shù)在江蘇油田的研究和應(yīng)用[J].鉆采工藝，2008,31(2):48-50

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(編輯 吳一華)

Application of a new four-layer fracturing technology without pullingtubing string in layer subdivision of reservoir with thin interbeds

Jin Zhirong1，Li Taiwei1,Wang Jintao1，Gao Chun1,Xiong Guilin2

(1.PetroleumEngineeringTechnologyResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009,China; 2.No3OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Tianchang239300,China)

In order to satisfy the separate layer fracturing in layer subdivision of reservoir with thin interbeds for JS oilfield，a new type of four-layer fracturing tubing string with high safety and reliability is studied.It is made up of the Y221 packer and three K344 packers ,with characteristics of easy setting and unseating packer,low risk of string sand stuck，and small force for unseating the string,etc.The successful application in H well showed the string can meet the fracturing requirement within four layers.

mechanical separate layer；four-layer fracturing；fracturing string；thin interbed reservoirs

TE323

A

2015-04-24；改回日期2015-07-27。

金智榮(1982—)，工程師，現(xiàn)從事油井壓裂增產(chǎn)工藝技術(shù)研究。電話：0514-87760400，E-mail:jinzr.jsyt@sinopec.com。

攻關(guān)項(xiàng)目：江蘇油田分公司(JS 14026)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.03.019