精細分層壓裂工藝技術的研究應用

孫書偉

【摘 要】文南油田位于東濮凹陷中央隆起帶文留構造南部次級地塹內，主要含油氣層位為古近系沙河街組，油藏受構造巖性雙重控制，屬異常高壓低滲復雜斷塊油氣藏。油氣田構造總體走向為北東—南西向，文西斷裂帶、文東斷裂帶和徐樓斷裂帶控制了該區的基本構造格局，形成東西分帶、南北分塊，壘塹相間的構造格局，由西而東依次為文西地壘帶、文南地塹帶和文東斜坡帶。油區內的次級斷層縱橫交錯，形成眾多封閉的小斷塊。文南油田主體油藏具有的井深、高溫、高礦化度、高壓、低滲透等特點，決定了油氣田注水開發和提高采收率的難度大，對開采工程技術的要求高。

【關鍵詞】高壓低滲;分層壓裂;工藝技術

一、分層壓裂工藝技術研究的必要性

文南油田開發已經進入中后期開采階段，一類層開采難度越來越難以實施，二三類層級差異相帶挖潛即將成為油田開發的中心。從單井上分析，已經打開的油層較多、跨距大、物性差異差別也很大。隨著地層壓力的下降，油田層間差異大的矛盾越來越制約油藏縱向層間動用的平衡。油井高滲層動用程度大，出水多，低滲層動用程度小甚至未動用，層間矛盾十分突出。

由于以往常規壓裂工藝及效果限制，同層位長井段只能進行合層壓裂，由于采取合層壓裂首先處理的是高滲透層、厚層，其它低滲薄差層則難以得到同時處理，造成的后果是某些低滲薄層難以壓開或壓開程度有限，導致壓后增產幅度小，而高滲厚層卻因進入大部分液量、砂量，實際縫長遠遠大于設計縫長，導致壓后含水量增加。

二、取得的主要成果及創新點

分層壓裂工藝是針對縱向多產層，提高縱向改造強度的一種壓裂工藝。目前文南油田常用的分層壓裂工藝技術是采用封隔器將射孔層段分離開來，按設計液量和砂量分別注入處理層段。該工藝一般可以分為 2～3層，其可靠性較高，能準確地控制注入各層段的注入量，適用于射孔層段間有一定距離的分層作業。用封隔器進行分層壓裂針對性強、效果好，是目前國內外普遍應用的分層方法。

針對井況復雜的井在常規水力噴射壓裂單層的基礎上通過應用滑套噴砂器，開發出了文南油田復雜井水力噴射雙層壓裂工藝技術。

（一）機械分層多層壓裂工藝技術

針對文南油田壓裂改造轉向二、三類油藏以及壓裂施工規模較大的現狀，依靠封隔器和井下輔助工具，可一趟管柱實現單封單層、單封雙層、雙封雙層及雙層三層壓裂。極大的縮短了作業周期、節約了施工費用。

1、單封雙層壓裂工藝技術

單封上下層壓裂管柱施工基本操作規程

A、井筒預處理和B、分壓壓裂管柱管柱下井作業基本操作規程同單封壓裂下層相同。

C、壓裂施工：

a）按壓裂施工設計直接壓裂第一層;

b）第一層壓裂結束后，由井口向油管內投入一直徑46mm鋼球，球到位之后打壓20MPa左右打開滑套，壓裂第二層;

D、封隔器解封操作：

a）、從滑套噴砂器處用密度為1.03g/cm?的污水60m?以上大排量反循環洗井至返出液不含壓裂砂;

b）、卸井口，上提封隔器管柱，大約超出管柱原懸重50-200KN，封隔器解封。在起管作用過程中打好備鉗，防止井下油管或工具脫落。

c）、如果采取所有措施封隔器仍不能解封，由井口向油管內投入直徑55mm鋼球，打斷丟手接頭剪釘，使丟手接頭丟手，起出以上的油管，以便后續處理。

E、注意事項

a）、壓裂后在放壓的過程中必須關緊套管閘門，不允許從套管放壓，避免壓裂砂落到水力錨處，使之不能正常回收;

b）、放壓結束后洗井過程中必須反循環洗井，使井筒內的可能存在的

2、單封封下壓上壓裂工藝技術

（1）工藝優點

針對多層合采井，對壓裂目的層以下層段，主要通過打灰塞或填砂措施實施封堵;對壓裂目的層以上開采層段，通過卡封分層壓裂，確保壓裂目的層能按設計要求實現改造，堵水卡封護層工藝，目的是使壓裂目的層跨度控制在15m以內，實現精細壓裂。

采用一套封隔器配套輔助工具進行機械分層，既保護了上部的油層和套管，又使得壓裂目的層明確，針對性強，壓裂效果好;頂替量比較小，降低了施工風險;與反洗井閥配套使用，一旦施工中出現異常，可以反洗井，不會造成大修事故;與滑套噴砂器配合使用，可以實現兩套層系一趟管柱一起壓裂，縮短了作業周期，節約了作業和壓裂費用;

目前采用的壓裂封隔器最高耐壓可以達到80Mpa，封隔器膠筒抗溫度達到150℃，能夠滿足文南油田高壓油井壓裂的需要，也是目前文南油田采用最多的壓裂方式。

3、雙封雙層壓裂工藝技術

針對長井段開采的老井，可以利用一趟管柱對下部的兩套層系同時進行壓裂施工。代替了原來的長井段分層籠統壓裂，壓裂目的層跨度小，一方面節約了大量的作業壓裂費用;同時壓裂目的層集中，改造效果好;

井下管柱的優點滑套噴砂器過流面積大，施工不受排量和砂量的限制。封隔器采用旋轉加壓座封，上提解封，同時上下封隔器有帶有水力錨和伸縮補償器，解決了換層過程中管柱的蠕動，可適用于大跨距的分層壓裂。最上部安裝有安全丟手接頭，一旦發生大修事故，則可以投球打掉丟手，使上部的油管能夠順利起出，減少了大修的難度和費用。

4、雙封三層壓裂工藝技術

（1）封隔器管柱坐封方式為依次上提、右旋、下放管柱，使下級Y221封隔器坐封。上級封隔器依靠壓裂施工第一層時的正壓差來坐封。采用機械和液壓混合坐封方式的兩級卡封壓裂三層的管柱更容易驗證下級封隔器坐封密封性能。

（2）不動管柱，一次連續施工分壓三層。基本施工工序為直接壓裂第一層，投鋼球后壓裂第二層（投球Φ40mm憋壓將水力錨噴砂器滑套總成的滑套打開），投鋼球后壓裂第三層（投球Φ46mm憋壓將水力錨噴砂器滑套總成的滑套打開）。

（3）封隔器管柱解封方式為直接上提管柱。

（4）壓裂施工后可以不動卡封壓裂管柱，直接作為完井生產管柱合層采氣、采油。

（5）反洗井循環閥連接于頂封上端，抗含固相顆粒高速流體磨損，可以重復開啟及關閉，解封上提卡封壓裂管柱之前通過反洗井閥反循環洗井，能夠清洗出油套環空內沉降的固相雜質，平衡油套壓差，降低解封阻力，從而提高了卡封壓裂管柱的解封成功率。

（6）在兩級封隔器之間串接有管柱伸縮補償器、在壓裂時可緩解由壓差產生的干擾、在管柱接封時可實現由上到下逐級接封、降低卡封壓裂管柱解封阻力、進而降低作業機提升負荷。

（7）壓裂管柱適用最大井斜為35°。

（二）水力噴射多層壓裂工藝技術的研究應用

隨著文南油田的不斷開發，因投入開發時間長，開發層系較多，井下技術狀況比較復雜，許多井因井況原因、壓裂層隔層小、固井質量差、4吋套內無法卡封等原因，導致常規水力壓裂工藝技術無法實施。這一方面導致地質措施目的不能滿足，同時許多剩余油不能夠有效的利用。另一方面即使應用常規壓裂措施后，因井況復雜，導致壓裂目的層不能得到有效改造，措施效果差。同時針對水平井壓裂，存在著許多瓶頸，特別是因井斜大射孔費用高。因此，解決井況復雜井壓裂和水平井壓裂是目前文南油田亟待解決的生產開發難題。

三、結論及下步認識

精細分層壓裂工藝技術的研究實現了分層壓裂工具管柱技術的配套和完善，滿足文南油田二三類層開發工作的需要，在最深井深3850 m井深、5 1/2″、4″、跨距 20 m以內形成了一趟管柱實現多段壓裂的工藝技術。分層壓裂具有較好的推廣應用前景，經過現場施工井證實，封隔器分層壓裂管柱技術基本上可以滿足文南油田壓裂工藝需要，達到提高壓裂效果、節約成本、縮短作業時間、降低油層污染，實現油田經濟高效開發的目的，分層壓裂技術有較好的推廣應用前景。

參考文獻：

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