致密氣藏壓裂、生產聯作不壓井管柱工藝技術

郭海萱

（中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營 257000）

中石化目前已開發氣田（藏）90個，總地質儲量2 535.4×108m3，中、低滲致密砂巖氣藏總地質儲量1 489.9×108m3，占總地質儲量59%。這類氣藏主要分布在華北分公司的大牛地氣田，中原分公司的文23氣田和戶部寨氣田和西南分公司的新場、洛帶氣田（藏）共18個，目前這類氣藏是中石化的主力氣藏，動用儲量占59%，年產氣量33.44×108m3，占71%，采氣速度2.24%，采出程度16.4%。

該類儲層地質情況復雜，含氣層段多，層間物性差異大，非均質性強，具有低滲低壓、低滲高壓、高溫等特點，氣井幾乎無自然產能，每口井均須通過壓裂酸化改造后才能投產，而氣井特性決定壓裂后不便換管生產，加大了開發生產難度。有的井單層開采達不到工業氣流，也有的井多層合壓效果差，為使薄而多氣層段的井得到有效開發，需要進行多層分層改造合層開采。針對以上諸多開發難題勝利采油院經過幾年的攻關研究和開展多口井現場試驗，已形成了適合該類氣田特點的壓裂、生產聯作不壓井工藝管柱技術及氣井分層改造合層開采不壓井技術，該工藝管柱無需對目前采用的氣井井口裝置、地面集輸流程進行重新配套，可以實現地面單管集輸，高壓集中注醇、排水采氣、防腐等工藝技術。對提高氣井單井產能和總體經濟效益具有重要意義。

1 目前工藝現狀

目前氣井常用的單層壓裂管柱有：機械封隔器管柱、液壓封隔器管柱。開采管柱：光油管開采、封隔器井下節流嘴控壓開采、單封隔器井口控壓開采。壓裂改造用管柱無法替代開采管柱，如果換生產管柱就需要壓井，這樣會對地層造成污染。

分層改造工藝技術有逐層射孔逐層改造的方式，這種工藝需要多次起下管柱，多次動用壓裂設備，施工復雜、周期長、費用高，而且壓井對儲層傷害較嚴重，不動管柱一次多層壓裂方式投入少周期短無儲層傷害。表1對目前常用的填砂分層壓裂、永久性橋塞封隔壓裂、可撈式橋塞封隔壓裂等各種分層壓裂工藝方案進行對比。可以看出針對中、低滲致密砂巖氣藏儲層特點，儲層改造管柱必須朝投入少，可多層段壓裂，不污染氣層且能生產的一體化管柱方向發展。

2 壓裂、生產聯作不壓井工藝管柱技術

采用以封隔器管柱為主的改造、開采一體化生產管柱具有分層改造針對性好、作業速度快、液體返排快，對儲層無傷害等優點，有利于發揮氣井產能，提高單井經濟效益。

表1 氣井分層壓裂工藝對比表

2.1 工藝管柱組成

2.1.1 單層壓裂、開采聯作不壓井完井管柱 該工藝管柱主要由（從上至下）補償器＋反洗閥＋水力錨+不壓井開關＋懸掛封隔器（可鉆）＋節流閥＋循環閥＋篩管+絲堵等工具組成（見圖1）。

2.1.2 分層壓裂、生產聯作不壓井完井管柱 該工藝管柱主要由（從上至下）補償器＋反洗閥＋水力錨+不壓井開關＋懸掛封隔器（可鉆）＋節流閥＋可洗井封隔器+水力錨+節流閥+循環閥＋篩管+絲堵等工具組成（見圖2）。

2.2 工藝原理

2.2.1 單層壓裂、開采聯作不壓井完井管柱 按設計下入完井管柱，油管液力增壓坐封封隔器，繼續增壓打開節流器壓裂，直至達到設計要求，改造完成后排液生產，期間可進行泡沫和柱塞排水采氣，需要換小油管或機抽排水采氣時，油管投球打壓或倒扣丟手，封隔器以下的控制管柱留在井里，丟手起管柱時不壓井開關關閉，再下生產管柱時不壓井開關打開，整個作業過程實現不壓井作業。

2.2.2 分層壓裂、生產聯作不壓井完井管柱 按設計一次射開兩段或三段氣層，并下入完井管柱，油管液力增壓坐封封隔器，繼續增壓打開節流器B壓裂下層，直至達到設計要求。然后投球打開節流器A同時關閉節流器B，使上層改造層段油套連通，并封隔下段改造層，壓裂上層。通過封隔器的封隔及井下節流器的開啟來實現由下往上逐層改造，最終實現不動管柱一井兩層或三層分層壓裂，分層改造完成后排液生產。期間可進行泡沫和柱塞排水采氣，需要換小油管或機抽排水采氣時，油管投球打壓或倒扣丟手，封隔器以下的控制管柱留在井里，丟手起管柱時不壓井開關關閉，再下生產管柱時不壓井開關打開，整個作業過程實現不壓井作業。

2.3 管柱主要特點

（1）封隔器設計有循環通道，壓裂砂堵時有利于循環解堵，可解決壓裂過程中的任意層砂堵問題，改造完成后可及時反循環洗井排液，雙向卡瓦設計，提高了管柱分層壓裂施工的可靠性。

（2）管柱具有自動伸縮功能，調整因施工中溫度、壓力的變化而引起的管柱伸縮。

（3）不壓井開關的設計滿足了現場不壓井作業要求，從根本上解決了壓井液污染氣層問題，并可降低生產成本。

（4）在不上作業動管柱時，管柱可滿足氣井柱塞氣舉、井下節流、油套環空注化學藥劑（起泡劑和緩蝕劑）等工藝要求，有利于氣井開采工藝實施。

（5）丟手設計為兩種方式，提高了作業成功率。

2.4 管柱用配套井下工具主要技術指標及作用

研究開發的完井配套工具主要技術指標及作用（見表2）。

3 結論和認識

（1）對于中、低滲致密砂巖氣藏，使用該工藝管柱與采用常規管柱工藝相比，不存在壓井作業施工，從根本上解決了壓井作業對儲層的傷害，有利于儲層產能發揮并降低了成本。

（2）采用可洗井封隔器分壓合采聯作完井管柱能夠實現不動管柱對多層段氣井進行有效分層壓裂，增產效果明顯，充分動用了多個含氣層段，提高了單井產量，目前已成為氣田氣井多層改造的發展趨勢。

（3）采用該技術分層壓裂可靠、施工簡單、作業及排液速度快，對儲層傷害低，縮短了分層改造施工和試氣周期，降低了氣田開發成本，在分層改造時，一旦壓裂層位出現砂堵，能夠實現反循環洗井解除砂堵，并可以繼續反復壓裂該層，直至達到設計要求。改造后直接合層排液投產，一旦一層排通后，對其它作業氣層具有氣舉作用，氣井整體排液速度快，有利于儲層產能發揮，是目前比較理想成熟的分層改造合層開采工藝。

（4）由于該工藝只下一趟管柱，可實現一次改造二層至五層，并直接完井開采，簡化了氣井分層改造施工及投產完井程序，減少了井下作業次數。與可撈式電纜橋塞分層壓裂改造合層開采工藝相比，以分層壓裂兩層計算，可減少射孔次數1次，壓井次數2次，起下管柱次數5次。單層施工作業排液求產按20天計算，二層可直接節約時間約15天，三層可直接節約時間約21天，大大縮短了氣井壓裂改造施工周期，降低了氣井作業成本，提高了氣田整體開發效果，具有很好的社會效益和經濟效益，應用前景廣闊。

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