特低滲儲層水平井分段壓裂技術及應用

摘 要：本文針對錦州采油廠低孔特低滲儲層的特點，研究了不同完井方式下水力噴射分段壓裂工藝以及裸眼封隔器分段壓裂工藝，形成了適合興隆臺地區特低滲儲層的水平井分段壓裂關鍵技術；目前實施水平井分段壓裂8口，根據實際效果分析，平均穩定油11t/d，產量是相鄰直井的4倍，投資是直井的2.1倍，經濟效益顯著，體現了水平井分段壓裂技術開發松南特低滲油藏的優勢和前景。

關鍵詞：錦州油田；特低滲；水平井；分段壓裂；水力噴射；裸眼封隔器

一、油藏特征

錦州油田位于遼河盆地西部凹陷的西斜坡南部，探明含油面積71.04 km2，探明地質儲量20243×104 t， 動用含油面積65.09 km2，動用地質儲量19222×104t，縱向上發育于樓、興隆臺等八套含油層系。油層分布較穩定，連通性較好，儲層物性變化大，非均質性強。儲層巖性為巖屑長石砂巖、含礫砂巖為主；礦物成分主要為長石和石英，膠結類型為孔隙式膠結。孔隙度在8.3～13.8%，滲透率為0.038～2.4μm2，為低孔、特低滲儲層。

二、水平井分段壓裂關鍵技術

1、水力噴射分段壓裂工藝

水力噴射壓裂技術具有很強的適應性，對于低滲油氣藏，一般具有儲層物性差，滲透率低；水力射孔時由于磨料射流的沖擊作用，孔眼壁面會產生微裂紋，從而可以有效降低巖石起裂壓力。此外，水力射孔孔眼較長，孔眼端部壓力值最大，能夠有效控制裂縫起裂方位和降低近井裂縫扭曲，減小了砂堵的可能性。

對于封隔器不易坐封的井，水力噴射壓裂工藝簡單，無需下入任何機械封隔裝置，從而解決了機械封隔器坐封不住的難題。

對于裸眼或篩管完井的水平井或直井，裸眼或篩管完井的水平井難以應用封隔器坐封，應用水力噴射壓裂技術就可以不用下入機械封隔裝置進行分層壓裂。

對于水泥固井套管完井的水平井，可以采用水力噴射對套管進行射孔，射孔完畢后不動管柱直接進行加砂壓裂，節省工序和時間。

為保證施工的順利和安全，節省作業時間，壓裂管柱所采取的形式應按照實際工況和現有工具的水平來進行確定，在壓裂段數較少時，采用一趟管柱分段壓裂，若壓裂段數較多，則采用投球打滑套與拖動相結合的管柱組合形式進行分段壓裂。油田常用的油管為Φ73.0mmN80加厚油管和Φ88.9mmN80加厚油管。以壓裂三段為例，管柱結構如下：

水力噴射壓裂管柱組合：引鞋+多孔管+單流閥+扶正器+一級噴槍（第一段壓裂位置，無滑套）+扶正器+Φ88.9mm/Φ73.0mm加厚油管（N80）×第一級噴槍和第二級噴槍之間的距離+扶正器+二級噴槍（第二段壓裂位置，有滑套）+扶正器+Φ88.9mm/Φ73.0mm加厚油管（N80）×第二級噴槍和第三級噴槍之間的距離+扶正器+三級噴槍（第三段壓裂位置，有滑套）+扶正器+Φ88.9mm/Φ73.0mm加厚油管（N80）×三級噴槍和校深短接之間的距離+Φ88.9mm/Φ73.0m加厚油管短接（校深短接）×2.0m+Φ88.9mm/Φ73.0mm加厚油管（N80）×校深短接和油管掛的距離+油管掛。

三級噴槍，最下部敞開噴槍組合，上兩級均為滑套式噴槍，用油管連接，噴槍本體外徑108mm，扶正器外徑116mm。每只噴槍均安裝6×Φ6.0mm的噴嘴組合，噴嘴120°螺旋布置。

2、裸眼封隔器+滑套完井及分段壓裂一體化工藝

針對裸眼水平段，根據儲層開發的需要，使用封隔器和滑套將水平井段分隔成如干段，壓裂施工時通過投球打開滑套，從而實現每個目的層逐級壓裂，進行有針對性的施工。

裸眼封隔器分段壓裂關鍵工具包括裸眼封隔器、投球滑套。設計多級封隔器對水平裸眼段進行機械封隔，根據起裂位置分布多級投球滑套，壓裂前對油管正打壓實現封隔器穩定坐封，施工中從小到大依次投球憋壓打開滑套，壓裂液從噴砂孔進入油套環空起裂地層直至完成加砂，壓裂后合層返排采氣。該工藝具有節省完井成本、縮短壓裂施工周期、靈活卡封任意級數分段壓裂、壓裂規模大、安全性能高等優點。

三、水平井分段壓裂技術應用

1、水力噴射分段壓裂

目前錦州油田共有3口井進行了水力噴射分段壓力，其中錦16-于H16井采用篩管完井，錦16-于H17和錦45-H002采用套管完井，成功實施分段壓裂施工并取得良好效果。

2、裸眼封隔器分段壓裂

目前錦州油田共有5口井進行了裸眼封隔器分段壓裂，錦45-H001、錦45-H003、錦45-H004、錦45-H005和錦45-H006井。錦45-H001井是第一口采用裸眼封隔器分段壓裂的井，該井設計分5段壓裂施工。完成了設計加砂任務，加砂量分別為18m3、20m3、22 m3、20 m3和25 m3。施工壓力為28-32MPa，該井施工一天內完成，施工進度快。

四、結論

1、錦州油田采用水平井工藝技術開發低滲-特低滲油藏，能大幅度提高單井產量，初期產量是直井的4.5倍，經濟效益顯著。

2、研究配套了不同完井方式下的水力噴射分段壓裂工藝和裸眼封隔器分段壓裂工藝，并在錦州油田低孔特低滲儲層成功應用8井次，取得良好效果，水平井產量達到直井的4倍以上，具有良好的推廣價值。

參考文獻：

[1]J.L 吉德利等著，蔣闐 單文文等譯. 水力壓裂技術新發展[M]，石油工業出版社，1995

[2]王鴻勛 張士誠，水力壓裂設計數值計算方法[M]，石油工業出版社，1998

[3]萬仁溥 羅英俊主編，采油技術手冊（下層），石油工業出版社，1998

[4]萬仁溥主編，采油工程手冊[M]，石油工業出版社，2000

作者簡介：

金志學，（1979-），2004年畢業于西南石油大學自動化專業，現任工程師。