49-水平井分段压裂工艺技术

49-水平井分段压裂工艺技术 水平井分段压裂工艺技术 吕芳蕾 吕玮 宋相隆 董社霞 李文波 (胜利油田分公司采油工艺研究院 山东东营 257000) 摘要:应用水平井技术是为了提高油气田开发的经济性，但对于低渗透油藏来说，仅采用水平井井身结构开发，多数情况下仍无法得到足够高的、有经济价值的产量，为了最大限度提高产量，对低渗透油藏水平井进行压裂就显得十分必要。由于完井方式的不同、弯曲段和井眼尺寸的限制，使得直井和水平井的压裂工艺管柱有很大区别，为此我们开展了低渗透油藏水平井压裂工艺技术的研究，尤其是对水平井分段压裂工艺技术的研究。本文主要介绍了由胜利油田采油院研究的动管柱封隔器分段压裂和不动管柱封隔器分段压裂两种工艺技术，详细介绍了这两种技术的管柱结构，工艺原理、技术特点、配套工具以及现场的应用情况。 水平井 分段压裂 封隔器 管柱 关键词 中图分类号: 文献标识码: 水平井的分段压裂工艺与水平井完井技术是密不可分的，甚至可以说是分段压裂完井技术。目前国内外对于水平井分段压裂主要的 施工工艺 钢筋砼化粪池施工工艺铝模施工工艺免费下载干挂石材施工工艺图解装饰工程施工工艺标准钢结构施工工艺流程 有三类:套管限流压裂、封隔器分段压裂及喷砂射孔分段压裂三种工艺技术。限流压裂对于长水平井段实施限流压裂很难保证多个层段同时压开，也无法实现不同层段不同的改造要求。封隔器分段压裂可保证多段压裂的针对性，一趟管柱可完成多个层段的压裂，但是工具能否顺利通过弯曲段、压裂后封隔器胶筒收回、管柱砂卡处理等问题仍旧是制约该项技术应用的关键。国外公司研制的无水力锚，主要由小直径扩张式封隔器组成的水平井分段压裂工艺管柱技术比较先进。水力喷射压裂是由哈利伯顿公司研制的一种无需机械封隔而采用挠性管的压裂方式，该技术在国外应用较多，国内在长庆油田、新疆油田、西南油气田等油田成功应用十几口井。目前胜利油田主要采用水平井笼统压裂，该压裂方式可以保护套管，但是无法实现水平井压裂的针对性。 根据低渗透油藏的特征、水平井井眼条件和目前的井下作业工艺现状，在调研国内外水平井分段压裂工艺技术的基础上，我们研究了两种水平井封隔器分段压裂工艺技术:动管柱封隔器分段压裂工艺技术和不动管柱封隔器分段压裂工艺技术。 1 动管柱封隔器分段压裂工艺技术 1.1 工艺管柱结构及工艺原理 1.1.1 管柱结构 水平井动管柱封隔器分段压裂工艺技术以小直径扩张式封隔器为主，并配套相应的喷砂器、安全装置、水力锚等工具组成水平井分段压裂工艺管柱。该压裂管柱在压裂时利用喷砂器的节流压差坐封封隔器，通过反洗井替液的方式解封封隔器，封隔器解封后，采取上提管柱的方式，实现一趟管柱完成多个层段的压裂。 该工艺管柱主要由SP安全接头、SP水力锚、扶正器、压力_温度测试仪器、SPK344封隔器、SPPSQ喷砂器、SP导向器等工具组成，工艺管柱如图1所示。 8 6 1 2 5 10 3 7 9 4 油层1 油层2 1- SP安全接头;2- SP水力锚;3、7-扶正器;4、9-压力、温度测试仪器;5、8- SPK344封隔器;6- SPPSQ喷砂器;10- SP导向器 图1 上提管柱分段压裂工艺管柱图 1.1.2 工艺原理 按设计配接好工艺管柱并下入井中，待管柱下至设计位置，替前置液，泵车排量控制 3在1.5m/min内，此时喷砂器的节流压力小于1MPa，SPK344封隔器不坐封;待前置液到达需 3处理的油层位置时，加大泵车排量开始压裂最下层(油层2)，此时泵车排量需大于1.8m/min，SPPSQ喷砂器的节流压力大于1.5MPa，封隔器在节流压差的作用下启动密封并完全封隔油层2;待油层2处理结束，反洗井， SPK344封隔器在油套环空压力下自动解封，此时从油套环空泵入的洗井液可将剩余压裂液经SPPSQ喷砂器从油管替出，实现混排替液工艺;整体上提管柱，至所需压裂的下一个油层(油层1)。压裂完成后，整体上提管柱，起出压裂工具，回收压力、温度测试仪器，联机读取压裂施工过程中的压力、温度数值，根据压力温度数值可对此次施工的有效率做出相应的评价。 1.2 技术特点及技术参数 1.2.1 技术特点 (1)通过应用小直径，高密封压差扩张式封隔器分层段压裂减少了管柱砂卡几率，优化了管柱受力状态，提高了施工的安全可靠性。 2)通过对喷砂器结构的优化，实现了应用不带弹簧的靠流量控制压差的SPPSQ型新( 型喷砂器，有效降低了喷砂器对压裂液浓度的剪切降解，增加了压裂施工的有效性。 (3)该工艺管柱结构简单、性能可靠，工艺配套完善。 1.2.2技术参数 项目 技术参数 封隔器最高承压 MPa 64 3排量<1.5m/min，截流压差?1 喷砂器的节流压差 MPa 3排量>1.8m/min，截流压差?1.5 管柱耐温 ? 150 适用范围 4?、5?套管固井的水平井 1.3现场应用情况 动管柱封隔器分段压裂工艺技术在室内试验成功的基础上，在大牛地气田的DP35-1井上进行了现场试验。 DP35-1太2气层压裂施工曲线 10.00 100.0 100.0 100.0 排出排量m^3/min 砂比% 油压Mpa 套压Mpa 8.00 80.0 80.0 80.0 6.00 60.0 60.0 60.0 4.00 40.0 40.0 40.0 2.00 20.0 20.0 20.0 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 48.0 96.0 144.0 192.0 240.0Time (min) 胜利井下压裂队2006/12/26 图2 现场压裂施工曲线 DP35-1井水平井段2637.5-3437.5m，水平段长800m ，水平位移1011.67m，水平段采 用外径114.3mmN80套管固井完井，外径114.3mm，内径99.6mm。 该井现场压裂施工曲线见 3图2。施工时井口最高压力达到79.8MPa，平均施工排量达5.5m，最大沙比为33%，施工完 43成后产气量为7X10m/d。 2不动管柱封隔器分段压裂工艺技术 不动管柱封隔器分段压裂工艺技术是在压裂时利用喷砂器的节流压差坐封跨隔式封隔器，反洗井替液解封封隔器，通过投球打开滑套可以实现不动管柱完成多个层段的压裂。目前我们已经完成了该技术工艺管柱的设计，进行了室内模拟实验。 2.1 工艺管柱结构及工艺原理 2.1.1工艺管柱结构 水平井封隔器分段压裂管柱主要由坐封控制器、扶正器、跨隔式封隔器、、滑套喷砂器、压力-温度测试仪器、导向器等工具组成，工艺管柱如图3所示。 5 9 84 油2 油 层层(3个) (4个) 一 三 油油 层6 10 层3 1 三 一 7 1-水力锚;2-坐封控制器;3-液控管线;4-跨隔式封隔器;5-滑套喷砂器A;6-扶正器; 7-滑套喷砂器B;8- 压温测试仪;9-喷砂器;10-导向器 图3不动管柱封隔器分段压裂工艺管柱图 2.1.2工艺原理 按设计配接好工艺管柱下入井中，待管柱下至设计位置，替前置液，前置液到达需处理的油层位置时，升高压力，打开坐封控制器的启动坐封装置，同时坐封4个跨隔式封隔器，加大泵车排量开始压裂最下层(油层一);待最下层压裂结束，投入小直径低密度球， 当球到达滑套喷砂器B时，升高压力打开滑套喷砂器，密封套下移，关闭下部已压开油层，加大泵车排量开始压裂油层二，依次方法压裂油层三。压裂完最后一个油层后，反洗井解跨隔式封隔器，起出压裂工具，回收压力、温度测试仪器，联机读取压裂施工过程中的压力、温度 数值，根据压力温度数值可对此次施工的有效率做出相应的评价。 2.2 技术特点及技术参数 2.2.1技术特点 (1)层间隔离采用跨隔式扩张封隔器，优选了新型耐高压橡胶密封材料，设计了挡砂过滤座封结构，优化了主要部件的耐磨性能，具有承高压、耐磨蚀的特点，能够满足水平井高砂比、大排量、高压差压裂的需要。 (2)喷砂器采用了无弹簧、大缝隙导液的结构设计，大大降低了工具对压裂液浓度的剪切破坏，同时通过对喷砂器出口的优化设计，能够有效减少压裂砂或陶粒对套管的损伤。 (3)具有压裂同时实时测试压裂层段压力和温度的功能，压温器采用偏心设计，既能保证压裂液流道的畅通，减少了水力损失，又能保证存储式压力温度计不受压裂液冲刷，确保其正常工作。 2.2.2技术指标 项目 技术参数 坐封控制器启动压力 MPa 1.5-2.5 封隔器耐压 MPa ?50 管柱耐温 ? 150 压裂层数 ?3 适用范围 5?套管固井的水平井 3 结论 (1)动管柱和不动管柱封隔器分段压裂可提高水平井压裂的针对性，提高压裂效果。 (2)不动管柱封隔器分段压裂通过投球实现一趟管柱完成多段压裂，可节省作业时间，降低作业成本，提高作业效率。 (3)两种工艺管柱压裂施工结束后均可直接进行试油、试气、生产作业。 (4)两种工艺管柱上均配套压力温度测试仪器，可随时测得井下的压力和温度数据，能为压裂施工提供准确的数据资料。 参考文献 [1] 张怀文，雍开忠(国外水平井水力压裂技术调查(新疆石油管理局油田工艺研究所，1991 [2] 李道品.低渗透砂岩油田开发[M].北京:石油工业出版社，1997.227. [3] McDaniel B.W. Coiled-tubing deployment of hydrajet-fracturing technique enhances safety and flexibility, reduces job time SPE 90543 2004年 [4] Surjaatmadja J.B. New hydrajet tool offers better horizontal well fracturing J. Can. Pet. Tech. 1996,35(5) [5] Surjoatmadja J.B. Hydrajet fracturing: an effective method for placing many fractures in open-hole horizontal wells Improved Recovery Week 1999年 作者简介:吕芳蕾～女～汉族～27岁～胜利油田分公司采油工艺研究院修井完 井中心～助理 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师～主要从事修井技术、完井技术、井下工具等方面的研究。 通讯地址:山东省东营市西三路318号。 -mail:lvfanglei0323@163.com 联系电话:(0546)8776078 E