套損井小直徑分層壓裂技術(shù)

胡少圓（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

受地層巖性、斷層、地層傾角等地質(zhì)薄弱面影響，地層滑移擠壓套管使其變形，成為套損井[1-5]，其顯著特征是套管遭地層剪切力損壞，通徑變小，起下油管管柱遇阻，無(wú)法繼續(xù)維持生產(chǎn)。套損后，一部分井只能報(bào)廢或通過(guò)側(cè)鉆、更新處理，另一部分套損井經(jīng)大修找通道、縮徑整形處理后可恢復(fù)生產(chǎn)[6]，大修后套管通徑一般可整形至φ108～112 mm。

1 現(xiàn)狀

隨油田產(chǎn)量衰減日益嚴(yán)重，除新井投產(chǎn)外，對(duì)老井進(jìn)行措施增產(chǎn)是保證穩(wěn)產(chǎn)十分重要的舉措。A油田為保證持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)自2008 年后加大了油水井措施壓裂力度，壓裂井次逐年增加，已逐步增至年壓 裂 施 工 300 井 次， 年 增 油達(dá) 4×104～5×104t。由于壓裂一次性投資較高，例如3 封2 噴的壓裂費(fèi)用達(dá)20 余萬(wàn)元，對(duì)于5 封4 噴的壓裂費(fèi)用可達(dá)40 萬(wàn)元。為取得較高的產(chǎn)出投入比，增大了對(duì)剩余儲(chǔ)量的分析挖潛工作，考慮套損井由于套損后通徑縮小，一般僅能允許φ110 mm 左右的管柱通過(guò)；而相應(yīng)的常規(guī)措施在技術(shù)上很難達(dá)到該要求，這部分井因而一直未上增產(chǎn)措施，其措施增油效果將會(huì)優(yōu)于同類已重復(fù)措施井，因而可作為首選壓裂井采用。目前的常規(guī)坐壓55 MPa 壓裂管柱要求套管內(nèi)徑不小于φ120 mm 方能通過(guò)順利施工。因此，為解決壓裂管柱過(guò)套損變點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)套損井壓裂管柱順利起下，滿足油田挖潛要求，應(yīng)用了套損井小直徑分層壓裂管柱。

2 常規(guī)壓裂管柱特點(diǎn)

壓裂井主要結(jié)合精細(xì)地質(zhì)研究成果并依據(jù)單井實(shí)際情況（油層段的長(zhǎng)度、縫間干擾、穩(wěn)定產(chǎn)能及成本投入等因素），確定待壓裂儲(chǔ)層，篩選適宜的壓裂造縫方式，并根據(jù)隔層分布確定適宜的封隔器卡點(diǎn)位置。實(shí)際中，為降低施工壓力，需要進(jìn)一步分析和找出難壓儲(chǔ)層，對(duì)預(yù)測(cè)難壓儲(chǔ)層進(jìn)行壓前酸浸和優(yōu)化壓裂卡段，提高小層壓開(kāi)率[7]。A 油田自壓裂技術(shù)推廣應(yīng)用以來(lái)，一直沿用壓力等級(jí)為55 MPa的坐壓多層壓裂管柱施工。如圖1 所示，該壓裂管柱主要由5 個(gè)封隔器、4 個(gè)噴砂器以及工作筒、絲堵等其他部件組成，適用井深小于1 500 m 的井。壓裂投資費(fèi)主要由壓裂施工費(fèi)、工具使用費(fèi)、壓裂液、支撐劑、磁定位等一系列費(fèi)用組成[8]。根據(jù)所選擇的壓裂液和支撐劑種類和用量的不同，單井壓裂合計(jì)總投資介于38 萬(wàn)元～50 萬(wàn)元。

圖1 55 MPa 常規(guī)坐壓多層壓裂管柱

3 小直徑壓裂工藝

目前的55 MPa 普通壓裂管柱要求套管內(nèi)徑不小于φ120 mm，方能施工。對(duì)于套損井，其套管內(nèi)通道僅φ108～112 mm，普通壓裂管柱無(wú)法起下完成壓裂，因此引進(jìn)了2 種小直徑壓裂管柱：JX 新型和CY 雙封單卡管柱。

3.1 JX 新型小直徑工具

該管柱是在原小直徑壓裂工藝管柱上改進(jìn)而來(lái)， 原井下小直徑壓裂管柱適應(yīng)套管內(nèi)徑φ108～120 mm，井溫50 ℃，采取不動(dòng)管柱坐壓2層，單支噴砂器最大加砂量12 m3，僅能上提一次，上提后只能再壓1 層，即最多能壓3 層。而目前的新型小直徑壓裂管柱坐壓層數(shù)由原來(lái)2 層提高到4 層，單支噴砂器可過(guò)砂量由12 m3提高到36 m3，降低了施工成本，提高了工作效率。工作溫度達(dá)到120 ℃，工作壓力達(dá)到50 MPa，適應(yīng)套管最小內(nèi)徑φ105 mm。可上提一次，加壓1 層，即最多壓5 層（上提后壓的層噴砂器加砂量最多為36 m3與上提前噴砂器已過(guò)加砂量之差）。如圖2 所示，井下新型小直徑壓裂工藝管柱主要由安全接頭、水力錨、5級(jí)K344-100 封隔器、4 級(jí)小直徑噴砂器以及油管和絲堵等組成，管柱可坐壓4 層，上提一次外多加壓1 層即最多壓裂5 個(gè)卡段。

圖2 JX 新型小直徑管柱

3.2 CY 小直徑工具

該管柱采用雙封單卡分層壓裂工藝，如圖3 所示。管柱由2 個(gè)小直徑封隔器、水力錨、扶正器等工具組成，采用逐步上提管柱完成目的層壓裂[9-11]。該工藝僅要求對(duì)全井砂量控制在200～230 m3，而對(duì)噴砂器單層一次噴砂量沒(méi)有要求。封隔器在地面預(yù)配3～10 m 間距，封隔器和噴砂器外徑最小可縮至φ100 mm 和φ98 mm，最小能對(duì)φ104 mm 的套變井進(jìn)行壓裂施工。其他參數(shù)如下：封隔器1 m 左右，膠筒20 cm，噴砂器60 cm，耐溫120 ℃，承壓差70 MPa。

圖3 CY 小直徑雙封單卡管柱

3.3 兩種工藝對(duì)比

從兩套管柱的基本情況來(lái)看，JX 新型小直徑工具一般只壓4 個(gè)層，上提管柱可多壓裂1 層，但多壓的1 層因?yàn)楹驮瓑簩庸灿? 個(gè)噴砂器，總過(guò)砂量不能超過(guò)36 m3，因此加壓層和原壓層的排量均受到限制。但該管柱的優(yōu)點(diǎn)在于其采用坐壓工藝，每個(gè)壓裂層上下的封隔器卡距可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，無(wú)須統(tǒng)一設(shè)計(jì)相同的距離。

而對(duì)于CY 雙封單卡分層壓裂工藝管柱，由于其對(duì)于全部層段的壓裂均共用一套封隔器和噴砂器組合，因而封隔器卡距值必須滿足所有壓裂層段對(duì)卡距的要求，雙封隔器經(jīng)地面組裝后下入井內(nèi)使用，除非起出管柱更改卡距，否則只能壓裂固定厚度的地層。當(dāng)壓裂多個(gè)卡距不同的儲(chǔ)層時(shí)，需要將部分儲(chǔ)層合并或舍棄，以便使卡距完全一致，否則就需要調(diào)整卡距后二次下入管柱壓裂。但其優(yōu)點(diǎn)也較為顯著，即相比JX 新型小直徑壓裂管柱（目前最多也只能壓裂5 個(gè)層段，單級(jí)噴砂器最大過(guò)砂不大于36 m3，最大總砂量也才144 m3），CY 小直徑壓裂管柱僅要求全井砂量限制在200～230 m3以內(nèi)即可，對(duì)壓裂層段數(shù)和單層加砂量均沒(méi)有限制，因此可以完全滿足于壓裂5～12 個(gè)卡段的精控多層壓裂需要。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

對(duì)于JX 新型小直徑工具更適用于4 個(gè)層段以下的壓裂井；而CY 雙封單卡分層壓裂管柱更適用于各層段卡距均勻的施工井。針對(duì)以上特點(diǎn)，對(duì)通徑φ108～112 mm 套損井進(jìn)行了2 種小直徑壓裂工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)8 口φ108～112 mm 通徑套損修復(fù)井的33 個(gè)卡段進(jìn)行了壓裂施工，應(yīng)用JX 新型小直徑壓裂管柱3 口、CY 雙封單卡小直徑壓裂管柱5 口。壓裂井施工管柱起下順利，單井壓裂均在5 天內(nèi)順利完工。

現(xiàn)場(chǎng)在有增產(chǎn)潛力的6 口套損井上應(yīng)用了JX 和CY 兩種小直徑壓裂技術(shù)，試驗(yàn)井基本情況及壓裂效果（油井） 見(jiàn)表1，均見(jiàn)到了良好的增油效果。平均單井措施前后對(duì)比日增油3.94 t，措施有效期內(nèi)累計(jì)增油3 523.3 t，油價(jià)按照2 107 元/t 計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)742.36 萬(wàn)元。

表1 試驗(yàn)井基本情況及壓裂效果（油井）

另外，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)2 口套變水井進(jìn)行了小直徑壓裂試驗(yàn)，其中M 井長(zhǎng)期不吸水和N 井為長(zhǎng)期欠注井。試驗(yàn)井基本情況及壓裂效果（水井）見(jiàn)表2。對(duì)壓前和壓后數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，單井儲(chǔ)層改造效果良好，不吸水M 井和欠注N 井均見(jiàn)到了良好的吸水效果，日增注合計(jì)66.5 t，截至目前累計(jì)增注6 510 m3。套損水井壓裂后注入量的恢復(fù)將有利于井組中連通油井的剩余油挖潛和整個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)的平面調(diào)整。

表2 試驗(yàn)井基本情況及壓裂效果（水井）

5 結(jié)論

1） 常規(guī)55 MPa 壓裂管柱無(wú)法對(duì)變徑小于φ120 mm 套損井施工，采用的兩種小直徑壓裂工藝管柱能實(shí)現(xiàn)φ105 mm 以上通徑套損井儲(chǔ)層壓裂改造，滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。

2） JX 小直徑壓裂管柱能壓裂不超過(guò)5 個(gè)層段，各層上下封隔器卡距可獨(dú)立設(shè)計(jì)，避免合層或棄層；CY 雙封單卡小直徑壓裂管柱不受壓裂層段數(shù)限制，全井砂量可達(dá)200 m3，需對(duì)封隔器卡距控制，有時(shí)需要層段合并或棄壓。

3）兩種小直徑壓裂工藝管柱均能較好地實(shí)現(xiàn)套損井壓裂施工，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)8 口井順利完工，增油挖潛效果顯著，宜進(jìn)一步推廣使用。