直井機械分層壓裂技術的應用研究

(秦川機床集團寶雞儀表有限公司 陜西 寶雞 721006)

隨著壓裂技術的飛速發展,直井機械分層壓裂技術已經日趨成熟,該技術在低滲透油田中得到廣泛的應用,如在大牛地氣田、中原油田及勝利油田中都得到廣泛的應用，且可取得理想的效果。該技術具有造縫充分,節省時間,節省成本等特點，對降低油田成本有著非常重要的意義,同時對儲層的改造十分有利,促進我國油氣儲層改造技術的發展。同時也存在諸多的不足之處,如極易常出現封隔器砂卡現象,致使座封失敗,無法進行大排量施工等問題嚴重影響和制約直井機械分層壓裂技術的發展與應用,因此應高度重視直井

機械分層壓裂技術存在的問題,不斷優化直井機械分層壓裂技術的施工工藝,提升直井械分層壓裂的整體效果。

一、直井機械分層壓裂技術存在的問題

(一)直井機械分層壓裂技術常見的施工問題

目前，直井機械分層壓裂施工中,主要存在以下幾個方面的問題。

(1)壓裂封隔器座封位置出現偏差

壓裂封隔器座封所處位置出現偏差,致使兩層分層壓裂無法完成。同時,在分層壓裂過程中,應盡可能地選擇合適的井段,不可過短也不可過長,尤其要注意避免長井段的出現,目的層之間也應保持適當的距離,不宜太短也不宜太長,受上述條件的限制,必須嚴格要求座封位置,其封隔器應選擇于兩層之間。若座封位置產生偏差,則可導致兩層合壓,或者封隔器座出現于壓裂層上，進而導致施工風險的產生,最終無法完成分層[l]。對此,可選擇于下管柱座封過程中進行有效的采磁定位,或者選擇其它測量方法進行定位。

2.無法提出管柱

若封隔器被砂埋,或者套管及封隔器之間產生沉砂,當對管柱進行上提時,砂子可夾在套管及封隔器之間,產生砂卡,因而大大增加摩擦力,致使管柱無法提出,這是直井機械分層壓裂存在的主要問題之一,應給予高度重視。上述砂子大部分來源于上層壓裂過程中產生的沉砂,少部分來源于返排過程中產生的砂子。

3.封隔器座封座存在的問題

在直井機械分層壓裂施工中,由于需要較多的封隔器,且所需的井段通常比較長,若井筒內出現異物或者井斜較大時,可對膠皮產生較大的破壞作用,通常只要其中一個封隔器存在問題,其它封隔器也受到牽連,致使整個座封都存在問題,因此應給予高度重視[2]。以大牛地氣田為例,大牛地氣田DK23井屬于斜井,在直井機械分層壓裂施工中,下3 次封隔器都無法完成座封,座封失敗,通過調查分析,可知失敗原因與封隔器膠皮損壞有著密切的關系,封隔器膠皮損壞是導致座封失敗的主要原因,對此,可在直井機械分層壓裂施工前,依據相關標準或要求,嚴格實施洗井及通井,同時可在關鍵部位下扶正器,達到保護封隔器作用,提升直井機械分層壓裂的整體效果。

(二)直井機械分層原理產生的問題

1.分層管柱節流問題

多級壓裂封隔器可通過多個直徑不同的鋼球將鋼球打開,若管柱孔徑越小,說明其級數越多,可導致嚴重的節流問題,對施工排量有著直接的影響,可阻礙壓裂規模,因此在施工過程中必須采取有效措施解決節流問題。這是目前分層壓裂技術面臨的首要問題,對此,可選擇多級封隔器座封方式,多級封隔器座封方式可有效解決節流問題,促進各項工作的順利發展。

2.壓后多層出現同時返排現象

若儲層間地層處于相同的壓力系統是,則產生返排問題的可能性比較小; 若儲層間地層未能保持相同的壓力系統,則可能出造成嚴重的返排問題,降低返排效果,因此有必要加強返排機制的研究,不斷改革返排方式,盡可能地減少或者避免返排問題的產生。

二、分層壓裂施工工藝設計

由于分層壓裂是一次管柱多次壓裂,因此對于每一次壓裂都要求不能出現砂堵,一旦出現砂堵,后續的沖砂等工序較為繁瑣,使分層壓裂失去意義,如果有砂子進入封隔器與套管的間隙,將會直接影響壓裂管柱的起出。因此工藝設計尤為重要。

(一)恰當的施工規模及施工參數

優化施工規模和施工參數,確保壓裂效果的同時,避免規模過大造成砂堵或者裂縫上下過度延伸造成裂縫相竄。

(二)避免封隔器出現砂卡

盡可能的利用攜砂性能高的液體,設計頂替液時應有一定的余量保證砂子盡可能少的停留在管柱中。

(三)在施工結束后,控制放噴速度

在壓力足夠低時全部敞開放噴,以免壓裂殘液帶出砂子影響封隔器的解封。放噴結束后,立即用清水返洗井,以免在封隔器在上提的過程中被殘留的砂子卡住造成砂卡。

(四)設計座封位置

下部封隔器距上部油層的距離不宜過長,避免封隔器與油層之間的空隙太大給沉砂創造條件。

三、壓裂封隔器的改進

封隔器的工作可靠性關鍵取決于密封元件(即膠皮)的物理機械性能和結構參數的選擇[3]。

(一)封隔器膠皮的結構設計

除封隔器膠皮材質配方的選取外，還應從膠皮的結構參數上進行改進，根據井身參數，套管內徑與封隔器之間間隙設計合理的膠皮外徑。

(二)封隔器膠皮的防突設計

封隔器膠皮的損壞主要發生在肩兩端肩部，在膠皮端部增加阻擋環或支撐件等保護結構，從而提高和保持膠皮的接觸應力，以獲得良好的密封性能。

綜上所述,直井機械分層壓裂技術具有其它技術無可比擬的優點,同時又存在諸多的不足之處,只有高度重視直井機械分層壓裂技術存在問題,不斷優化直井機械分層壓裂技術的施工工藝,才能更好地促進直井機械分層壓裂技術的發展與應用。