淺談水平井壓裂工藝技術(shù)

國(guó)內(nèi)外油氣田開發(fā)的實(shí)踐表明:對(duì)于薄儲(chǔ)層、低滲透、稠油油氣藏以及小儲(chǔ)量的邊際油氣藏等，水平井開發(fā)是最佳的開發(fā)方式。由于水平井具有泄油而積大、單井產(chǎn)量高、穿透度大、儲(chǔ)量動(dòng)用程度高、可避開障礙物和環(huán)境惡劣地帶等優(yōu)點(diǎn)，水平井開發(fā)方式在國(guó)外眾多油田推廣使用，國(guó)內(nèi)如大慶、勝利、新疆、遼河、大港、長(zhǎng)慶、華北、中原、四川等油氣田均鉆有數(shù)量眾多的水平井。以遼河油田為例，截至2011年底，共完鉆各類水平井超過(guò)600口，并且以每年近200口井的速度遞增。其中，相當(dāng)部分水平井處于低滲透油藏中，因此，深入研究水平井壓裂技術(shù)十分必要。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域的研究和應(yīng)用也越來(lái)越活躍。

水平井壓裂原理

水平井的壓裂設(shè)計(jì)與直井的稍有不同，強(qiáng)調(diào)要全面合理地考慮各種影響因素，如巖石力學(xué)性質(zhì)、儲(chǔ)層流體性質(zhì)、壓裂前后的儲(chǔ)層性質(zhì)等。壓裂水平井時(shí)，裂縫的起裂方向取決于井筒與最小主應(yīng)力方向的關(guān)系；當(dāng)井筒軸線與最小主應(yīng)力方向平行時(shí)，產(chǎn)生了橫向裂縫；當(dāng)井筒軸線與最小主應(yīng)力方向垂直時(shí)，產(chǎn)生了縱向裂縫；當(dāng)井筒軸線與最小主應(yīng)力方向既不是0€啊⒁膊皇?0€笆保蠆牧遜煒贍蓯欠嵌暮蚐形的。若產(chǎn)生的裂縫是橫向裂縫，裂縫與井筒間的無(wú)效接觸會(huì)產(chǎn)生擬表皮效應(yīng)，造成裂縫與井筒之間的附加壓降，直接影響產(chǎn)能。但橫向裂縫也具有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，一是產(chǎn)生一條以上的裂縫；二是能獲得較大的泄油面積。若產(chǎn)生的裂縫是縱向裂縫，產(chǎn)能增加不明顯；但當(dāng)無(wú)因次導(dǎo)流能力低或水平井段的長(zhǎng)度與油層厚度比較高時(shí)，縱向裂縫能增加水平井的產(chǎn)能。

利用水力壓裂產(chǎn)生縱向裂縫的方法，是一種有效地用于酸無(wú)效地層、水敏地層消除地層損害或增大油藏滲透率的補(bǔ)救處理方法。這是因?yàn)榭v向裂縫有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是與井筒的接觸面積大，不需要較高的近井筒；二是縱向裂縫不像橫向裂縫那樣受流量收斂作用的影響；三是在一個(gè)補(bǔ)救情況中，無(wú)需辨別最小主應(yīng)力方向；縱向裂縫誘生不用知道精確的最小主應(yīng)力方向就可完成；四是它有一個(gè)相當(dāng)短的穿透深度，故容許用于它的設(shè)計(jì)的油藏滲透率誤差更大一些；五是在強(qiáng)化處理作業(yè)是消除井筒損害或消除垂向滲透率污染時(shí)，縱向裂縫與井筒的接觸面積更大，減少了流量收斂影響，能更好的完成上述任務(wù)。

水平井壓裂工藝技術(shù)

·水平井多裂縫同時(shí)壓裂技術(shù)

目前，在對(duì)水平井進(jìn)行多裂縫同時(shí)壓裂時(shí)一般都采用限流法壓裂。在對(duì)多區(qū)段進(jìn)行壓裂處理時(shí)，應(yīng)利用限流控制技術(shù)控制各壓裂區(qū)段的液體和支撐劑的吸入量。限流壓裂是通過(guò)嚴(yán)格限制射孔炮眼的數(shù)量和直徑，并采用盡可能大的注入排量施工，用最先被壓開部位的炮眼限流，一次性壓開欲壓裂的全部裂縫。在進(jìn)行實(shí)際壓裂處理之前，應(yīng)使每個(gè)壓裂液入口處的每組孔眼解堵，并確定注入速度。為了完成這種作業(yè)，使用了一種雙跨式封隔器，該封隔器可提供在壓裂液離開油管之后和進(jìn)入射孔孔眼之前的最小摩阻阻力。該作業(yè)對(duì)同時(shí)進(jìn)行多入口水力壓裂處理是相當(dāng)重要的。該作業(yè)應(yīng)確保所有的入口獲得等量的壓裂液和支撐劑。同時(shí)，還需要計(jì)算管子的摩阻，確定是否可以達(dá)到同時(shí)有效地處理多區(qū)段的排量，而又不會(huì)危及套管或油管。

·水力噴射加砂分段壓裂技術(shù)

水力噴射壓裂技術(shù)可以在裸眼、篩管完井的水平井中進(jìn)行加砂壓裂，也可以在套管井上進(jìn)行，施工安全性高，可以用一趟管柱在水平井中快速、準(zhǔn)確地壓開多條裂縫，水力噴射工具可以與常規(guī)油管相連接入井，也可以與大直徑連續(xù)油管(60.3 mm)相結(jié)合，施工更快捷，國(guó)內(nèi)外已有數(shù)百口井用此技術(shù)進(jìn)行過(guò)酸壓或加砂壓裂處理。

·新型低傷害化學(xué)暫堵膠塞分段壓裂技術(shù)

新型傷害化學(xué)膠塞應(yīng)采用低濃度成膠劑，成膠后強(qiáng)度高，封堵已壓層段不用填砂，成膠與破膠時(shí)間可控，壓后可徹底破膠水化，施工結(jié)束后無(wú)需沖砂或鉆塞等作業(yè)，直接排液求產(chǎn)，對(duì)地層傷害小。

·定點(diǎn)分段多級(jí)封隔器分段改造完井技術(shù)

既可以用于裸眼井，也可以用于水泥完井。封隔器是遇烴膨脹封隔器。噴砂器使用的是滑套噴砂器。比如壓裂四層，就在一趟管柱上把四層所需要的封隔器(8套)連接下到位，第一層采用普通噴砂器，后三層采用滑套噴砂器，壓完第一層后打開上一層的滑套噴砂器壓上層，這樣也能實(shí)現(xiàn)分層壓裂。最多可以對(duì)10個(gè)層進(jìn)行不動(dòng)管柱的分壓處理。

·高性能壓裂液與支撐劑技術(shù)

由于水平井壓裂施工周期較長(zhǎng)，要求壓裂液低傷害或無(wú)傷害。為適應(yīng)長(zhǎng)期關(guān)井降低傷害的要求，水平井壓裂液應(yīng)加強(qiáng)超低表界面張力技術(shù)、無(wú)濾餅或?yàn)V餅可降解濾餅技術(shù)等研究。近年來(lái)，國(guó)外支撐劑回流控制技術(shù)不斷完善，包膠支撐劑的適應(yīng)能力、應(yīng)用范圍和性能指標(biāo)也在不斷提高。正在開展低密度支撐劑、纖維與熱塑膜覆膜等技術(shù)研究開發(fā)。

（賈保奎，馬曉偉單位：長(zhǎng)慶油田分公司第五采油廠；延婷單位：長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠）