探析水平井選段重復壓裂技術

郭玉強

摘 要：由于我國水平井工藝技術的可靠性較差，且整體情況復雜，故水平井選段重復壓裂技術尤然而生。它是在環空分壓和橋塞壓裂技術的基礎上，對管柱和雙封工具的優化所研究出來的一項既科學、經濟，又安全的工藝。該文描述了水平井選段重復壓裂技術的現狀，并對其工作原理與應用情況加以分析論述。

關鍵詞：水平井 分段重復壓裂 工藝技術

中圖分類號：TE2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0025-01

水平井采油技術在我國的運用已呈現出越來越普遍的趨勢，尤其在油田的勘探增效中應用效果得更為突出。誠然，多種因素都會影響到油層以致其受到損害，故在開發時較容易出現堵塞問題，直接后果是降低了油井的工作效率，油井的實際產量和預期的產量相差甚遠。相關技術人員通過長期設計改造，將壓裂所需的鉆具使用雙封單卡來拖動，將分隔工作直接在井下即可進行，對堵塞的重點部位采取了重復壓裂措施，提高了產量。經過不斷優化壓裂鉆具，提高了其工作的穩定性，同時也解決了水平井選段中的很多難題，如密封不嚴和封隔器砂卡等。水平井選段重復壓裂技術經過了計劃性的優化后，有效保障了施工現場的安全和生產效率。

1 分類

1.1 機械封隔分段壓裂技術

機械封隔分段壓裂技術主要指有環空封隔器的分段壓裂、雙封隔器的單卡拖動進行分壓、封隔器和機械橋塞之間的結合這三種。其主要運用在套管井處。

1.2 化學隔離技術

化學隔離技術的工作原理是：從第一段分段開始，逐層對每個作業分段進行射開和油管壓裂，同時用液體膠塞和砂子將已完成的分段與其他部分的分段隔離開來。作業完工后再進行沖膠塞、沖砂和排液。這樣做最大的好處就是能夠保障施工安全，但也有些不足之處。由于在作業過程中使用了濃度較高的膠塞，加之完工后的沖所砂工序，故部分層段會有一定損害，此外，該項技術需要較高的生產成本和較長的作業周期，所以在實際的工藝技術的選擇上存在一定局限性。

1.3 限流壓裂技術

限流壓裂技術的工作原理是：當壓裂作業進行到分段部分時，要將壓裂液流入到儲層，必須要通過射孔的孔眼，為了減少孔眼處所產生的阻力，需要控制其流速。同時，孔眼處的阻力還與泵注射的排量有關，泵注射的排量增大會直接引起阻力增大，一旦井底的壓力超過了分段破裂應有的壓力，每個層段處就會被迫壓出裂縫。因此可以看出，限流壓裂技術就是通過孔眼處的阻力來調節壓力的，只有在每個層段的壓力值都合適了，才能保證各段的壓力處于其接近值。水平井的使用，多數情況下用于縱向裂縫中，并且不受分段的壓裂段層的限制。

2 水平井雙封單卡拖動管柱分段壓裂的工藝

2.1 工作原理

該項壓裂技術主要由隔器、正器、噴砂器、安全接頭、油管和導向絲堵等組成。工作原理是：對改造過的水平井實施重復壓裂作業，在已經被射開的油層分段中選擇一段進行壓裂改造，然后再根據實際需求將其下達到設計要求處。當井口裝好后，經過油管完成第一段的壓裂作業。漸漸地，壓力被逐漸擴散，此時上提管柱到第二分段作業處繼續作業，后續的分壓作業可按照前面的方法完成。

2.2 工藝特點和技術條件

安全性高是水平井分段壓裂工藝技術最突出的特點，原因在于整體施工過程中所用的工具不多，從而減少了可能出現的安全事故，切實保障了施工安全性。同時，還可以對任意一個投產的井段加以更具體的設計改造。管柱的作業過程可實現一次性完成，因此能夠節省人工成本和經濟成本，作業效率也隨之大幅度提升。除此之外，卡具的使用并沒有影響到管柱和封隔器，這意味著其既可以保障長射孔層段的多裂縫壓裂改造，又可保障短射孔層段的壓裂改造。

水平井分段壓裂工藝的技術條件表現在，在設計時應優先考慮到壓裂改造的效果，也就是說，技術的配套和壓裂技術的特點在設計過程中應當優先考慮在內。由于水平井分段壓裂工藝技術采用了雙封卡單段壓裂技術，壓力同時存在于壓裂層上的隔層與套管外面的水泥環上，因而在生產的各個環節中，應逐層監控井段層的應力和固井的強度，并嚴格把關。另外為了管柱實現正常提升，有兩種特殊情況不宜選用這種水平井工藝，即壓裂后出現自噴情況或地層壓力比較高的情況。

2.3 配套工具與具體應用

水平井雙封單卡拖動管柱分段壓裂技術相關的配套工具有很多，例如K344——115封隔器、K344-108小直徑封隔器和扶正器。它的工作原理是，在完成低潛的作業后提高排量，由于噴砂器的存在，通過的液體伴隨著高壓一并被節流，有節流就會產生壓差，因此，上封隔器隨之實現坐封。而經過內、外導壓體空隙高壓液體流到下封隔器則使用其坐封，并通過側孔進入到目標層位。釋放油管的壓力，上封隔器和下封隔器在油套的壓力達到平衡之后，膠筒在自身回彈力收縮的作用下自動解封。利用小直徑封隔器進行下封，膠筒的端面離噴砂口只有200 mm，可將反循環的死區長度減小，以防止卡井狀況的出現。最后，在導向絲堵與扶正器的影響下，管柱恢復至工作位置，同時使封隔器達到水平工作狀態。

3 水平井雙封單卡拖動分段壓力工藝的實際運用

技術人員經過不斷努力，對原有技術進行改進，利用鎢鋼對噴砂器噴嘴進行加厚，提高了噴砂器的硬度和耐磨性，有效防止了噴砂器在加砂量偏大時容易刺穿的局面，使封隔器能夠長時間地處在正常的工作狀態上。與此同時，技術人員對下封隔器采用了小直徑的封隔器，這樣做的好處是最大限度地降低了砂卡情況的出現。

改進優化后的水平井選段重復壓裂工藝，其性能和應用效果都有所提升。在對水平井雙封打卡拖動分段壓裂工藝進行實驗后發現：不管是在封隔器的坐封、解封還是耐壓性等方面，在施工過程中都能保持平穩的工作狀態，其工作的靈活性和穩定性也比較突出，而且都達到了應符合的標準。另外，已完成的水平井重復壓裂的施工現場，各部件運轉持續正常，管柱工作性能也保持在穩定狀態。施工完成后，對各個部件再次進行了檢查與測量，其磨損狀況均能保持在正常范圍內。大量實踐表明水平井選段重復壓裂工藝的每個工序設置得都比較合理，可以充分運用到日常的現場作業環節中。

4 結語

總之，水平井選段重復壓裂工藝對各個層段均有特定的標準，要求每個層段具有較準的針對性和較強的耐壓能力，達到一定條件時，可達到淺水平井層段和中水平井層段壓裂改造的標準。該技術與其他技術對比，能夠同時實現節約成本、保障安全和操作方便等多方面的技術優勢。

參考文獻

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