水平井多井段壓裂技術在大港油田的應用

時耀亭 ，周 琳，王 偉，趙云生，李玉勤，候素英

（1.中國石油大港油田公司第一采油廠，天津大港 300280；2.中國石油西部鉆探工程有限公司 ）

水平井水力噴砂射孔不動管柱分段壓裂技術采用動態封隔方法，利用射流產生“伯努利”效應，在井筒內造成局部低壓區，在地層內部產生高于井筒內的壓力使裂縫生成并向地層內部延伸，通過投球打滑套，實現多段壓裂，其管柱主要由液壓安全丟手、噴射器、單流閥、篩管、堵頭等組成；適用井型為套管固井（新井）、套管射孔、割縫（沖縫）篩管完井（新老井均可）［1－4］。

1 中10－73H井壓裂技術

1.1 實施井基本情況

中10－73H井是港中油田北三斷塊的一口完鉆于2010年2月的新井。北三斷塊處于濱海斷層上升盤的邊部，上覆地層為平原組、明化鎮組、館陶組、東營組，沙河街組，總的含油層系為沙河街的濱Ⅰ、濱Ⅲ、濱IV油組，目的層為沙一下的濱Ⅲ5油層。該目的層為西高東低的單斜構造，完鉆井深3325 m，油層埋深2725～2785 m。目的層為砂巖儲層，儲層孔隙度15.9% ，滲透率43.9×10－3μm2，油藏類型為構造巖性油藏，油氣比為242。該井區1974年9月投入開發，截止目前該井區只有1口注水井，日注81 m3。濱Ⅲ5油層累計采油7.6×104t，2012年2月15日對該井的30650～3311.7 m井段進行了壓裂施工，壓裂管柱見圖1。

1.2 設計原則

（1）針對該井較長水平段，厚油層等特點，同時降低作業風險，采用不動管柱水力噴射分段壓裂工藝；為了提高水平井施工排量及單個噴槍的過砂規模，噴槍采用8×φ6.0mm噴嘴組合，上下兩層，每層4個噴嘴，90°相位，總體相位角45°。

圖1 中10－73H井壓裂管柱示意圖

（2）根據地質設計優選的分段壓裂井段，結合水力噴射分段壓裂工藝定點壓裂的特點，確定中10－73 H井定點噴射壓裂點自下而上分別為：第1段3286.0m±0.5 m，第2段3210.0m±0.5 m，第3段3126.0m±0.5 m，第4段3060.0m±0.5 m（注：噴射壓裂點必須避開套管接箍），見表1。

（3）采用控制最高砂濃度的低砂比技術，最高砂液比40%；施工平均砂液比20%～23%，通過砂比的控制降低施工風險。同時采用30－50目陶粒，降低縫寬對加砂難度的影響。

（4）提高壓裂凍膠液的粘度增加凍膠液的攜砂性能，減小壓裂液攜帶支撐劑在運移過程中的支撐劑沉降速度，減小壓裂液在地層中的濾失。

表1 中10－73H壓裂井段和噴射壓裂點

（5）壓后返排采用逐級放大油嘴方式控制排液，預防支撐劑回流和出砂，確保施工安全、成功。

（6）施工中根據情況，合理調整施工程序，確保施工成功。

1.3 支撐劑及射孔砂準備

支撐劑及射孔砂準備見表2。

表2 支撐劑及射孔砂參數 m3

1.4 壓裂材料性能要求

（1）壓裂液性能要求：① 具有抗剪切性能好、延遲交聯、摩阻低、攜砂性好、破膠徹底、返排性能好、對地層傷害小等優點，充分考慮與地層及井內流體的配伍性；② 抗高剪切能力：在油層溫度條件下，170 s－1剪切80 min，粘度大于150 mPa·s

（2）支撐劑要求：30－50目中密度陶粒69 MPa下，破碎率小于5%；射孔用天然石英砂28 MPa下，破碎率小于14%。

1.5 壓裂參數設計

為保證施工的順利完成，施工中確保總排量在4.4～4.6 m3／min，其中油管排量3.4 m3／min，套管排量1.0～1.2 m3／min。根據已知的裂縫延伸壓力梯度，計算每一層需要控制的套管壓力，原則是控制地面套管壓力低于該層計算出的裂縫延伸壓力3～4 MPa。如果沒有準確的地應力資料，則根據壓開最下部地層時的起裂壓力，推算裂縫延伸壓力梯度，由此控制壓裂上部地層時的套管壓力。施工地面壓力參數預測見表3。

2 施工情況及效果

2.1 現場分段實施壓裂情況

（1）第一層壓裂主要數據：排量1.35～3.385 m3／min，壓力24.5～71.48 MPa，砂比5%～36%，加石英砂2.1 m3，加支撐劑陶粒砂21.4 m3，階段用液271.68 m3（圖2）。

表3 施工地面壓力參數預測

圖2 中10－73H井一層壓裂施工曲線

（2）第二層壓裂主要數據：排量1.35～3.385 m3／min，壓力46.17～61.07 MPa，砂比7.0%～40%，加石英砂2.2 m3，加支撐劑陶粒砂31.7 m3，階段用液291.4 m3（圖3）。

圖3 中10－73H井第二層壓裂施工曲線

（3）第三層壓裂主要數據：排量1.35～3.385 m3／min，壓力32.3～63.2 MPa，砂比6.7%～39.6%，加石英砂2.0m3，加支撐劑陶粒砂34.98 m3，階段用液353.94 m3。

（4）第四層壓裂主要數據：排量1.34～3.94 m3／min，壓力35.0～62.3 MPa，砂比7.2%～37.2%，加石英砂2.0m3，加支撐劑陶粒砂20.0m3，階段用液228.93 m3。

該水平井多井壓裂共加砂116.38 m3，用液1146 m3，最高壓力71.48 MPa。

2.2 中10－73H井壓裂后的生產情況

中10－73H壓裂后累計排液115 m3后，自噴生產，4 mm 油嘴日產液28 m3、日產油7.76 t、含水72.3%，油壓、套壓6.0MPa；最高日產量達36 t。目前下深抽電泵，日產液64.6 m3，日產油24.2 t，含水62.5%，生產情況平穩。水平井分段壓裂技術使一口長停井恢復了生產，已累計挖潛增油8271 t，取得了很好的增產效果。

3 認識與建議

（1）水平井多井段分層壓裂是大港油田近年來壓裂技術的重大突破，中10－73H井是大港油田分層段最多的管柱一次性壓裂井，同時，也取得了突破性的增產效果。該水平井多井段壓裂成功為今后高壓低滲透儲層壓裂改造，提高這類井的產能與改善開發效果積累了技術經驗。

（2）今后實施水平井多段壓裂時，應論證每一口水平壓多井段分層壓裂地質方案，加大對不同儲層壓裂參數的優化設計，并在配套壓裂管柱工具方面強化防卡功能的提高和防止壓裂砂的返吐，以減少壓裂后管柱卡造成的大修，從而提高水平井多井段分層壓裂實施措施的整體效益。

［1］王鴻勛.水力壓裂原理［M］.北京：石油工業出版社，1987：180－205.

［2］萬仁薄，羅英俊.采油技術手冊［壓裂技術］［M］.北京：石油工業出版社，1991：130－139.

［3］王賢君，張明慧，肖丹鳳.超低濃度壓裂液技術在海拉爾油田的應用［J］.石油與天然氣地質，2012，26（6）：111－113.