側鉆水平井分段壓裂完井工藝研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

側鉆水平井分段壓裂完井工藝研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

大部分陸地油田經過幾十年的開發生產，油層壓力下降，產能降低。對于地質巖石膠結致密的老井，側鉆井水平井分段壓裂完井工藝不失為一種很好的經濟有效的恢復其產能的技術。本文介紹了側鉆水平井分段壓裂完井的工藝方案、壓裂完井管柱和相應的壓裂配套工具等。該工藝能有效地對新開油層進行改造，最大程度地對剩余油進行開采。同時側鉆井相對于直接打新井也大大節省了費用。本文的研究結果表明，側鉆井分段壓裂完井工藝適合在地質巖石膠結致密的油層中使用，為其進一步現場應用提供了理論支撐。

側鉆；水平井；壓裂；完井

陸地油田特別是巖石膠結致密的巖層，這些油田在經過多年的開采之后，產量大大降低，采用傳統的增產方式進行作業增油效果較差，特別是對于原井筒附近儲油不多的油藏尤為明顯。利用原井眼進行側鉆井［1］，開發附近新油藏不失為一種好的工藝方案。對于側鉆井眼，目前常用的完井方式有裸眼完井、篩管完井和壓裂完井［2］。對于巖石膠結致密的巖層，分段壓裂完井是一種常用的完井方式，該完井方式能提高油井的產油量。分段壓裂中的套管固井分段壓裂完井工藝采用在側鉆井眼中下入壓裂完井工具和套管串，然后進行固井，侯凝后進行分段壓裂。套管固井分段壓裂完井工藝在常規井中已有應用，在側鉆井中由于受側鉆井眼內徑的限制應用較少［3］。但是相比之下，陸地油田由于受地表土地面積的限制和鉆新井的較高費用，側鉆井分段壓裂完井方式仍是使老井、廢棄井恢復產能的首選。因此有必要加強對側鉆井小井眼套管固井分段壓裂完井工藝及相關的配套工具進行研究，加快該工藝的現場應用。

1 關鍵工具設計思路

（1）壓差滑套 壓差滑套是套管固井分段壓裂完井工藝中最為重要的完井工具之一，在井筒有油層連通之前只能用打開壓差滑套的方式進行連通，該工具主要由外筒1、壓裂通道2、剪釘3和滑套4構成，如圖1所示。該設計主要是利用滑套4上端面的環形面積大于滑套4下端的環形面積，這樣當在壓差滑套內部打入流體后憋壓，當壓力達到一定值時，滑套3向下移動，剪斷剪釘3，壓裂通道2開啟，即可進行壓裂作業。當在壓力P的作用下，壓差滑套受力計算公式為：

F=P×（A上-A下）

式中：F為滑套受外力總和；P為井筒內流體壓力；A上為滑套

上端面環形面積；A下為滑套下端面環形面積。

從公式中可以看出，當井筒內壓力值一定時，滑套上下環形面積差越大，滑套受力越大。當滑套上下環形面積差固定時，井筒內流體壓力越高，滑套受力越大。

（2）球座滑套 當連接在壓裂完井管柱串下端的壓差滑套打開后，油層與油層連通，此時可以將壓裂球投入井中，坐在球座滑套的球座上，利用球座上下的壓差將滑套打開。該工具主要由外筒1、壓裂通道2、剪釘3、滑套4、壓裂球5和球座6組成。該工具在設計的時候將球座5和滑套4固定在一起，二者的移動距離和相對位置是一致的，且二者之間采用硫化O型密封圈的設計，保證了結構的整體性和穩定性，最大程度的確保密封效果。不同的壓裂段對應的壓裂球和球座的大小都不一樣，越往上壓裂球和球座大小越大。這樣可以實現對不同的井段進行分段壓裂。

2 套管固井分段壓裂完井工藝

（1）套管固井分段壓裂完井管柱結構 套管固井分段壓裂完井管柱從下到上為浮鞋+短套管+浮箍+短套管+壓差滑套+套管+球座滑套（據壓裂段數設計）+套管+懸掛器+鉆桿至井口。

（2）施工步驟和注意事項①該技術將側鉆井技術和套管固井分段壓裂完井技術巧妙地結合在一起，為老井恢復產能提供了較好的參考。②利用老井眼進行側鉆井大大降低了施工投資成本，又能對相應的地表設施進行充分利用。③壓差滑套的設計方便地解決了井筒與油層連通之前一級壓裂滑套的開啟問題。④側鉆井分段壓裂完井技術能有效地對油層剩余油進行開發。施工步驟 施工前做好準備工作，側鉆井開窗前對原井筒進行通井處理，開窗后要對窗口處進行修整，避免對下入工具造成劃傷或損害。a.用鉆桿下入分段壓裂完井管柱串。b.下到預定位置后，開泵大排量循環泥漿至通暢，注入緩凝水泥（水泥量為環空容積+鉆桿容積）。c.投球，憋壓坐封懸掛器，丟手懸掛器。d.用鉆桿下入小直徑沖管用泥漿替出井筒內水泥漿。e.水泥凝固到要求硬度后進行分段壓裂施工，首先打開壓差滑套，進行一級壓裂。f.一級壓裂結束后投球，進行二級壓裂。g.再次投球，進行三級壓裂。h.全部井段壓裂結束后，下入六棱鉆頭鉆除壓裂球及對應球座。i.最后進行多層合采。②施工注意事項 a.下入壓裂完井管柱串每三根灌一次泥漿。b.壓裂完井管柱到達側鉆開窗位置時，要求限速下入。

3 結語

圖1 壓差滑套結構示意圖

圖2 球座滑套結構示意圖

圖3 側鉆井分段壓裂完井

［1］高立軍，王廣新，等.大慶油田小井眼開窗側鉆水平井鉆井技術［J］.斷塊油氣田，2008，15（4）：94-96.

［2］劉言理、聶上振、楊延征.水平井完井方法研究和優選［J］.價值工程，2015，10，34（378），94-95.

［3］劉言理.大斜度井免鉆塞分段壓裂完井技術的現場應用分析［J］.化工管理，2015，06，223-224.