延長氣田深井壓裂工藝技術改進及應用

沙昱良，馬弘剛，劉利維，戶傳路(陜西延長石油(集團)有限責任公司油氣勘探公司，陜西 延安 716000)

1 壓裂井口裝置和油管柱

1.1 井口裝置破裂

根據文獻參考發現，我國西部的延長氣田需要的壓裂施工壓力一般需要在60 MPa之上，但是由于施工的一些問題導致壓裂控制難度變大，在進行開采過程中導致壓裂壓力過大，市場需要進行液氮置換保證開采的進行，目前，這種情況已經成為普遍問題。因此，本文設計通過KQ54-105K裝置對Q65-70進行更換，通過高控制能力的壓裂設備進行氣藏開采，保證施工效果，經測試，施工過程無問題[1]。

1.2 壓裂繩

在我國，壓裂管柱的設計工藝一般為，喇叭口-節流閥-厚油管-井口等從下往上的方式。因此，本文針對延長氣田特點，對各個工藝設備進行改善和優化，保證在西北延長氣田的高壓下，降低壓裂過大導致的一系列問題[2]。

1.3 封隔器

由于Y344-114封隔器已無法滿足當今西部氣田開采的需求。所以需要找到更為先進的設備來提高開采過程的耐高溫以及穩定均壓差的效果。目前，本文選中G系列封隔器進行設計，提高原封隔器的性能后，進行實際測試，能夠減少壓裂施工過程中套管出現風險的可能性，并且，G系列封隔器的耐高溫性在150℃之上，穩壓能達到70 MPa，進而提高氣藏開采成功率。

1.4 管柱結構

西部深井的壓裂壓力很高。存在多種超壓和地層破壞現象，其位移不能滿足設計要求。壓裂施工壓力大多接近70 MPa的壓力極限。根據不同的施工位移和地面條件對立柱結構進行了優化和改進，現場應用效果明顯。小排量結構的主要結構(低于2.8 m3/min)：喇叭口+Φ34 mm節流閥+Φ73 mmP110油管+封隔器+液壓錨桿+Φ73 mmP110油管柱+P110雙頭油嘴+KQ65-105井口。大排量結構(3.0 m3/min以上)11和88層管柱結構：喇叭口+Φ34 mm節流閥+Φ73 mmN80油管+封隔器+液壓錨桿+Φ73 mmN80油管+N80可變扣木偶+Φ89 mmN80油管柱+P110油管可變扣+P110雙公短接管+KQ65-105井口。Mountain2及更低層的管柱結構：喇叭口+Φ34 mm節流閥+Φ73 mmN80油管+封隔器+液壓錨桿+Φ73 mmN80油管+N80可變帶扣短節+Φ89 mmP110油管柱+P110可變帶扣+P110雙公頭短節+KQ65-105井口。

2 壓裂材料

2.1 壓裂液

在實際的天然氣生產中，同一天然氣井中可能同時出現多種流型。在正常運行條件下，氣井的常規流量。該狀態主要是圓形霧流。氮反排排水的優點是舉升深度大，舉升深度可達2 900 m；產液范圍廣(60～600 m3/d)，適用于不同產油率的油氣井和壓裂后的壓裂液回流。適用于斜井，定向井等結構復雜的井。并非所有的工作條件都可以用于液氮提升。同時，我們還必須要求氣井滿足以下先決條件：(1)氣井本身必須具有一定的產氣量；(2)氣井本身具有一定的地層能；(3)井筒和套管的連接無堵塞。液氮的同時注入可以增加壓裂液的返排時間和返排速率，減少壓裂液對地層和填充裂縫的破壞，縮短作業周期，增加氣井產量。因此，有必要開展液氮舉升與排水技術的研究[3]。

3 高溫壓裂液體系研究

目前在壓裂液中使用的增稠劑主要分為兩種主流種類。一種是純天然型的植物膠或者相關衍生產品。另一類是人工合成聚合物類產品。一般人工合成產品能夠具有更強的耐高溫性，低溶水性以及抗菌性的良好性質，但是也存在低抗剪切性，對不完全凝膠的一部分污染的缺點。天然型產品主要是具有更高的粘度，耐鹽性，以及使用后可自我降解保護環境的優勢。具體如何選擇需要根據實際情況進行合理分析和評估。

4 壓裂施工技術

在壓裂施工過程中，可以適當增加壓裂泵車的數量。從壓裂方法的角度來看，分層壓裂效果較好，第二層是復合壓裂效果，單層壓裂效果最差。通過對延長段48口氣井的統計分析，發現組合壓裂效果最好，其次是局部壓裂和單壓裂。不同壓裂方法生產差異較大的主要原因是儲層非均質性，導致壓裂過程中生產水平不同，影響了開發效果。如果固井質量不好，則在固井環與地層之間會存在間隙，從而無法有效地密封固井環。容易使壓裂液流到水泥環外。壓裂液不能完全進入地層而產生裂縫。取而代之的是，它流過水泥環與地層之間的縫隙，導致儲層未完全壓縮，從而影響了壓裂[4]。

5 壓裂失敗的原因分析

西部氣田通常被深埋，并且具有很高的破碎壓力和高溫。針對西部深井水力壓裂成功率低的核心，水力壓裂人員的技術水平，水力壓裂液的性能和支撐劑性能，封隔器質量，管材抗壓強度，抗壓強度等方面進行了綜合分析。因素進行了。出去。圣誕樹，管柱組合，施工參數，地質應力等經過仔細的調查，西部深井壓裂過程壓裂失敗主要存在以下幾個關鍵因素(1)封隔器壓力差和耐熱性不足。(2)管道強度不足。(3)氣樹沒有壓力。(4)深井很緊。原位應力很大。(5)壓碎液體的耐熱性不足。因此，文章針對上述因素，分別提出了對應的解決措施和優化方式。

6 壓裂工藝參數的優化

6.1 支撐塞技術

支撐劑段塞技術已成功應用于彎曲摩擦和多裂縫斷裂的處理。在深層油藏改造過程中，由于深埋深和固結的影響，使油藏牢固固化，地層壓力高，水力壓裂時的壓裂寬度窄，壓裂時支撐劑難以移動，并且沙子難以改良，最終導致擁堵和施工失敗。支撐劑堵塞技術已經針對各種物理性質進行了優化，不僅降低了井附近裂縫的摩擦阻力，而且還支持了遠處的微裂縫和井附近裂縫的高電導率，進而降低設備維護的后期成本[5]。

6.2 線性磨削技術

砂磨步驟通常采用逐步的砂磨步驟。也就是說，根據幾種不同的砂液比逐漸添加支撐劑。由于薄層，低滲透性和良好的井斜，添加沙子的過程很麻煩。為了保持穩定的打磨和平滑的結構，該設計采用了底部打磨程序，可將打砂比的步長減少3%～5%。隨著不同水平的砂溶液比率增加，在整個砂溶液添加過程中砂溶液比率持續增加，并且線性砂類型添加在地層中形成了更合理的支撐分布。

6.3 二次砂光壓裂網絡壓裂砂光技術

為了增加破碎的復雜性，二次砂破碎技術首先泵送低粘度的線性凝膠狀破碎流體+粉末狀陶瓷，以產生破碎并建立較大的位移，從而形成破碎網絡。我會。交聯的破碎液用于形成接縫并輸送砂子，以形成大塊破碎物并提高破碎性。

6.4 優化效果

超低濃度，低破壞的壓裂液可以滿足140～160 ℃的壓裂需求，壓裂液的綜合性能評價達到行業標準。

支撐劑塞技術不僅降低了井附近裂縫的摩擦阻力，而且還支持遠處的微裂縫，并保持了井附近裂縫的高電導率。

通過二次砂破碎過程，形成了人工破碎，干擾了原地應力，減小了水平方向的原地應力差系數，提高了破碎網的形成程度。

7 具體流程改進

7.1 最佳封隔器

Y344-144.120/35封隔器用于壓裂的早期階段，工作溫度為120 ℃，工作壓力差為35 MPa。Y344-114-150/70封隔器是經過多方研究選擇的，可以滿足最高溫度150℃和最大壓差70 MPa的要求。用兩個封隔器對Y19井的s2層(4 190～4 195 m)進行了對比測試。結果表明，舊的封隔器沒有密封(套管壓力升至26.4 MPa)，不能滿足要求。新的封隔器座椅密封良好，可以滿足施工要求。

7.2 最佳管柱

壓縮前的建筑壓力超過了65 MPa的建筑極限壓力，達到了70 MPa，超過了當前使用的27/8 N80管的內部耐壓性，因此在施工過程中壓力升高并最終導致施工失敗。 因此，對于西部的深井壓裂，應選擇性能更高的管，以增加西部的深井壓裂管柱的壓力要求。在調查了周圍的氣田之后，決定使用性能更高的2 P11O管。

7.3 改進射孔技術

設計分類測試，設計兩個開采小組進行氣藏開采測試，分別進行反向循環洗井工藝和正反循環式洗井操作，通過兩個不同射孔技術測試當前方案在鉆探過程中對井底的沖洗效果。經測試發現，正反循環洗井能夠保證壓裂操作實施過程中的壓力穩定性，減少設備負擔。同時，通過改進工藝，將射孔技術進行更新，設計成復合射孔工藝，能夠保證在進行射孔時，不影響氣藏壓裂過程，將產生的污染氣體通過噴射的方式進行壓裂技術的擴展，可以在減少污染的前提下，提高了射孔以及壓裂過程的壓力。通過對上述措施的測試，發現，復合射孔工藝以及正反循環洗井工藝能夠對氣田壓裂工藝流程的改進起到重要的作用。

8 結語

我國西部氣藏屬于長期掩埋且深度較大，地面壓力過高等特點，導致前期開采的困難程度大大提升。因此，本文分析了提高壓裂工藝效果的主要因素，分別對封隔器，油管柱等設備進行了改善優化，并針對射孔技術進行了工藝改革，提高了壓裂有效率，保證了壓裂施工的順利進行。在進行實際測試過程中，氣藏開采成功率可達93%以上，對提高西部延長氣田開采提供了巨大的幫助，達到了預期的效果。本文提出的措施能夠有效地解決西部氣田氣藏開采壓裂施工難度大等問題，為之后西部氣田工作者提供一定的指導幫助。