水平井裸眼分段壓裂技術的研究

胡棟梁

摘 要：提高油田勘探開發效益的重要途徑是運用水平井。我國包括塔里木油田在內的13個油田已廣泛應用了此技術。同時，作為低壓、低滲透油氣藏開發的主要增產措施之一就是水平井裸眼分段壓裂技術，這種技術已得到普遍的關注。本文對水平井裸眼分段壓裂工藝的實施過程、水平井裸眼分段壓裂管柱結構進行了分析。

關鍵詞：水平井；裸眼；分段壓裂；技術

中圖分類號：TE377 文獻標識碼：A

水平井裸眼分段壓裂不僅是一項先進的完井工藝技術，而且是低壓、低滲透油氣藏開發的非常重要的增產措施，我國廣泛應用的時間較短。實現這項工藝的技術的關鍵是水平井裸眼分段壓裂工具。國外公司已壟斷了此項技術，我國對此技術的研發還處于初級階段。

一、水平井裸眼分段壓裂技術簡介

水平井分段壓裂改造技術是油、采氣工藝技術的改革方向，是國際上較先進的技術。它是根據井筒內水平井眼的方向及油藏物性和儲層特征，在儲層物性好的水平段上，運用一定的技術手段控制射孔眼的數蚤、孔徑和射孔相位，通過一次壓裂施工手段，進行壓開水平段油層的技術。它對低滲透油氣藏的改造很有效。

水平井裸眼分段壓裂工藝，第一是通井并確保壓裂管柱能順利到達井底；第二將鉆桿與壓裂管柱連接并送入井底后丟手分開，回插生產油管柱；最后進行依次投球加壓壓裂每一層。這樣就可以實現水平井不動管柱生產。

1 井眼處理及通井

套管的清理。鉆井過程中，需對管柱上的結塊進行清理，以免影響壓裂管柱的下入。泥漿一直循環至與設計的泥漿性能相同，同時泥漿須過篩濾掉顆粒雜質。運用螺旋扶正器清理巖屑床，加深水平裸眼段井眼的平緩度。并模擬管柱通井至井底，用原泥漿循環，直至泥漿性能一致。

2 下入管柱

將壓裂管柱接上鉆桿，下井后相互分開，然后回插生產油管柱，進行壓裂施工與生產。這樣，既節約成本又解決了油管柱強度弱遇阻不易處理的問題。

3 拆除設備、回插管柱與生產

拆除鉆井設備，按照設計位置擺放壓裂設備，進行配液、配水。實施回插生產油管柱壓裂。設計為不停泵投球，原因是增加施工的可靠性。壓裂工作完成后停泵，在進行完井口閥門的關閉、拆掉施工管線后，返排出液體，生產開始。

二、水平井裸眼分段壓裂工藝過程分析

水平井裸眼分段壓裂管柱結構設計有壓力開啟滑套和投球滑套兩種。它是根據儲層條件、水平段的有效長度及與儲層主應力方位關系等因素綜合考慮的。為實現壓裂后不動管柱的油套連通，進行洗井，設計了外壓差開啟循環閥。油管連接工具，間距長的中間安裝扶正器，使工具串的剛性增加。

1 壓裂管柱接上鉆桿進入井底，加壓的同時把球投支座封球座，雙向懸掛封隔器已經坐封懸掛。鉆柱與壓裂管柱在高壓泵的作用下，在工具處分離，然后泄壓提出鉆柱與工具。

2 生產油管柱與外壓差開啟循環閥、水力錨、插入管相接，插管回接密封裝置，加壓、加力開啟滑套開啟。依次投球，進行壓裂。

三、水平井裸眼分段壓裂設計分析

水平井裸眼分段壓裂設計不僅與油田化學和環境工程學有關，而且涉及到油藏地質學與測錄井各個方面的知識。在設計過程中，須從以下4個方面考慮。

1 裂縫間距

為避免后期壓力的干擾，根據壓力場和流態分析，使正交裂縫間距適當，同時考慮裂縫與水平段井軸之間的夾角，然后確定壓裂裂縫之間的距離。

2 封隔位置的確定

封隔器有懸掛封隔器和裸眼封隔器之分。不同的位置坐封不同的封隔器，必須進行分別設計。封隔器的坐封位置有：物性不好的泥質砂巖段、電性不良或變化較小或沒有顯著擴徑的井段及用時較長的井段。懸掛封隔器位置應注意的事項：井斜角度需小于35度；位置應與套管鞋150m以上；井眼狗腿度應每30m小于10度；避開套管接箍。裸眼封隔器位置應注意的事項：應位于較硬的砂巖儲層內；既均勻又較長的井眼并要求大于2m；井徑比較小的位置；井眼狗腿度每30m小于10度。

3 確定分段級數和管柱規格

不僅要考慮工藝條件和裂縫的效率，還要根據儲層條件、水平段的長度及水平段與儲層主應力方位關系，進行分段，確定井下的工具位置。為了壓裂施工的經濟性，通過分段級數確定生產油管柱的規格。

4 砂量的選擇

裂縫開口的形狀由加砂量的大小直接決定。首先設計加砂規模，依據是臨井同層位儲層數據。其次應用Fracpropt 軟件進行裂縫模擬，獲取縫半長、縫高、縫寬及平均裂縫導流能力的數據。最后依據水平井多段壓裂的基礎理論并結合測錄井的解釋成果與測井曲線分析，決定各段的加砂規模。

四、水平井裸眼分段壓裂技術分析

水平井壓裂分段改造實施工藝技術難度較大。在不影響下一步施工的前提下，分段改造是水平井壓裂要解決的核心問題。不僅要考慮到壓裂液的性能和壓裂設備，還要考慮到支撐劑的選擇，以及是單井還是多井聯作，所以也是一個綜合問題。

水平井裸眼分段封隔以及壓裂完井管串一趟入井，不僅能在裸眼水平段上精確控制起繼位置，還能實現水平段儲層保護劑選擇性分段壓裂并節約成本。現場要求對壓裂工藝及工具性的控制實現，不僅保護了環境還降低了成本，使開發油氣藏的技術水平又上了一個新臺階。

五、 結論

水平井分段壓裂改造工藝技術的難點是選擇分段壓裂工藝方式和井下的封堵工具。水平井裸眼分段壓裂技術有較高的科技含量，運用該技術能獲得很好的經濟效益。小井眼水平井裸眼壓裂工具應用有較好的研究前景。

現在水平井分段壓裂工藝技術方法主要有化學方法、機械方法與水力噴射等三種。相比而言，水力噴射方法不僅能實現自動封堵而且施工比較安全，它可用于裸眼、篩管和套管等完井方式，一趟管柱就可以進行多段壓裂，施工周期較短，安全系數高，降低了儲層傷害，國外有廣泛的應用。

參考文獻

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