探討致密砂巖氣藏水平井壓裂技術

馮龍（長慶井下技術作業公司隴東項目部 甘肅 慶陽 745113）

一、概述

吉林油田為了實現經濟總量提高，曾使用長嶺氣田登婁庫組致密砂巖氣藏建立的一口擁有多個井眼的壓裂實驗井，這口實驗井就是長深D平2井。根據以前建井實驗的經驗，地質探索人員與施工人員經由探討研究水平油氣井裸眼封隔器成井滑套多重壓裂整體化井下工具使用技術，設計了特殊的裸眼封隔器來減少開采費用。該技術隊滑套進行了多重改造不但減少了開采費用而且增強了儲備層儲備能力。

二、長深D平2井地質概述

長深D平2井整個鉆探過程共177天，結束后成品深度為4557m，水平井的長度為837m，該井一共穿越了4套氣層，整體井長的鉆探涉及到4個活動單元，整個井身的巖石碎屑多為粉砂巖和細砂巖，GR為40.28---246.9API，平均約是125.2API。氣測約為0.1288%一3.1873%，平均約為0.9117%。水平井身鉆探觸巖石幾率是63%，并且在水平井身曾接觸到一大片泥巖層，此段巖層土質較為疏松膨脹情況十分嚴重。研究人員通過觀察巖石剖面、氣測結果、記錄結果，依據井內工具進入情況，在整個水平井的施工過程中考慮特殊地理環境，最終決定該井所采取的10級壓裂技術。

三、最優壓裂技術及其建設狀況

1.壓裂技術核心技術

采取長水平井段分段進行壓裂的方式對水平井多重壓裂，采取致密砂巖氣藏來提高裂隙長度的大范圍壓裂來將其縱觀的接觸面積加到最大，采取再度加大壓裂范圍以加長裂隙長度在井尾部多處縫隙間互不干預且受施工阻力影響不大的境況里來將其橫觀的接觸面積加到最大。由此來提高產量，并盡量減少對致密砂巖氣藏的危害。

2.提高壓裂設計技術

長深D平2井水平井身有多個分段都采取了裸眼封隔器成井滑套多重壓裂手段，這種壓裂手段主要是就建井壓力大、壓裂程度大、壓裂范圍大、進井工具過多而進入幾率又低的情況做了改善。研究人員還于該井周邊地區設置了登婁庫組的地理環境模具以便于縱觀巖層和應壓截面的比較。通過該模具做出的應壓截面圖能看到長深D平2共包括4個移動單元，水平井的壓裂部分中第l～7級在巖體的中部方位，其層面性質基本相同，而第8、9、10級則為巖體的中上部和上部方位。就此4個移動單元各自的巖層性質，可采取橫向的切割縫隙來加大接觸面積，進而使各段的壓裂范圍達到最大值。整個工程的宗旨就是加大水平井頭部和尾部的壓裂范圍，使工程得到最大配置，即增加砂巖比例，增加壓裂液的利用率，降低儲藏層面危害程度。

（1）分段：共837m，分為lO段，各段之間相距66到156米：

（2）壓裂范圍：縫隙半徑長200到250m，各級添入的砂巖不同，第一級是90 m3，第二到七級是72.3 m3，第八九級是100m3，第10級是110 m3。工程中排量是5m／min，工程中砂比為29.4%。

（3）壓裂形式：采取套管、投球滑套的方式。

（4）工具大小：裸眼封隔器占8%，套管占5%。

（5）井眼：基本分為15000Psi采氣井口（雙控閥門）、大四通、壓裂投球器。

（6）壓裂液：低濃度乳化凍膠壓裂液。

（7）支撐劑：105 MPa30到50目樹脂砂。

3.壓裂施工狀況

長深D平2是在2010年8月21日完成的，整個鉆探過程共177天，結束后成品深度為4557m，水平井的長度為837m，其中鉆探共接觸氣層711m，鉆探成功幾率高達90.2%。研究人員通過觀察巖石剖面、氣測結果、記錄結果，依據井眼處的軌道變化與徑長變化情況，在整個水平井的施工過程中考慮特殊地理環境，最終成功的使壓裂工具得以進入，這些都在一定程度上促進了10級壓裂技術的發展壯大。

（1）每個井口添加838 m3支撐劑。

（2）井身最長的一部分為l 16 m3。

（3）平均每天添加支撐劑數量在324.4 m3以下。

（4）砂比為1：IE34.4%，添砂后速度最快為1.8m3／min。

（5）套管壓裂每減少4000米管程阻力大約為201VLPa。

相比穩固井口而言，裸露井口所致的近井筒摩阻更小，再加上滑套壓裂也降低了井眼處理不當所加大的摩阻兩者加起來將近IOMPa。

4.裂縫狀況

長深D平2井在多個水平井分段采取大范圍的壓裂工程情況下還通過井低地震縫隙監測手段得出很多理論結論，如人工縫隙變化規律、縫隙所呈現的形狀及其具體位置。研究人員由其數字數據得出：滑套安放何處是不會改變縫隙起裂的方位的；縫隙兩側的變化發展并不相同；各段縫隙都有角度存在，不盡平行；封隔器有可能無法完全封閉儲藏層。

四、水平井各段壓裂結果

另我國研究人員為之一喜的結果是長深D平2井建成后產量大于預計效果，即初步產量和穩定產量都是周邊其他地區直井的4到5倍。該井是長嶺氣田中改變最多、生產能力最高的水平井，其中很多階段的大范圍壓裂效果的明顯效果再一次驗證水平井分段壓裂技術可以實現非均質致密氣藏水平氣井的高產量。這一成果促進了日后水平井壓裂技術的進一步發展，并使其他致密巖性氣藏增加產量成為可能。

五、意義

1.這一技術可以最迅速的探測出儲層，利于對儲層的分析。

2.井口采取裸露形態，降低水泥危害儲層幾率，加大漏氣面積。

3.分段壓裂使工程得以連續進行，完成耗時少，利于液體迅速排出，減少其滯留天數。

4.裸眼封隔器成井與套管壓裂技術有利于減小壓裂管程阻力與近井筒阻力，這為壓裂工程中造就裂隙與恰當的支撐劑布置提供了很大便利。

5.長深D平2井的創新之舉lO級壓裂的有效應用為吉林油田壓裂開采創建了新道路，首度創立橫縱結合的面積最優概念。

6.長深D平2井各個井段大范圍壓裂的創舉使人們更深層次的了解到了致密氣藏的用途，大幅提高產量，為日后的研究奠定了基礎。

[1]何冶，段國彬，付永強，等．四川盆地低滲透砂巖氣藏大型水力加砂壓裂配套技術[J]．天然氣工業，2010.

[2]謝建華，趙恩遠等．大慶油田水平井多段壓裂技術[J]石油鉆采工藝，2011.