關于水平井封隔器滑套分段壓裂技術的國內外調研

于文博,蘭佩文,李瑞東（西安石油大學機械工程學院,西安 710300）

關于水平井封隔器滑套分段壓裂技術的國內外調研

于文博,蘭佩文,李瑞東
（西安石油大學機械工程學院,西安 710300）

隨著世界經濟的發展，石油這一不可再生資源在社會發展中的作用日益顯著，石油的開采方式也在不斷的突破與創新。水平井分段壓裂技術自2002年開始，經過數年的快速發展，形成了可以與不同完井條件相適應的水平井分段壓裂技術。作為非常規油氣開發的主要技術，水平井分段壓裂技術有許多優點，可以大幅提高采收率，同時也取得了長足的進步與發展，世界上專門研究該技術的公司也屢見不鮮，可以說得到了國際與社會的廣泛關注。本文主要介紹封隔器滑套分段壓裂技術。通過對其國內外現狀、技術介紹、優化方法等方面進行研究，以期為水平井分段壓裂技術的發展與探索提供參考。

水平井；分段壓裂；封隔器滑套；國內外現狀；優化

1 前言

近幾年石油開采技術的發展在全球都備受關注，越來越多的探明儲量都屬于低滲透儲層，開采難度大，經濟效率低，水平井的發展大大提高了集水建筑物與地下水非飽和帶中的氣體、地下油氣的接觸面積，有效地提高了流體的抽取效率。本文主要選取水平井封隔器滑套分段壓裂技術作為范例，來介紹水平井分段壓裂技術的國內外發展情況，關鍵技術和分析優化等方面，希望可以對水平井分段壓裂技術的發展有所幫助。

2 水平井封隔器滑套分段壓裂技術國內外現狀

我國在2011年2月，完成了懸掛封隔器，壓縮式裸眼封隔器，錨定封隔器，回插管及機械可開關滑套等工具的研制，隨后幾年先后完成水平井裸眼封隔器滑套10段壓裂管柱地面整體試驗，HG油田紅平3井完成2開井身結構裸眼封隔器12段壓裂試驗，CL氣田D組致密砂巖氣藏CSD20井完成3500m井身裸眼封隔器滑套10段壓裂試驗[1]。

哈里伯頓公司的遇油膨脹封隔器是通過投直徑不同的球逐段打開滑套，并可以后期關閉不太理想的產層；支持連續泵注，節約作業周期。

貝克休斯公司的封隔器滑套技術是通過液壓坐封封隔器不固井、不射孔來實現的。其特點有：一趟管柱安裝完，節省時間；可以更好地控制裂縫的延伸；通過小規模、有選擇性地處理來降低壓裂成本；最多可處理 11 段[2]。

3 水平井封隔器滑套分段壓裂技術介紹

（1）水平井封隔器滑套分段壓裂技術簡介：水平井封隔器滑套分段壓裂技術可分為固井水平井套管內封隔器滑套分段壓裂技術和裸眼水平井封隔器滑套分段壓裂技術。水平井套管內封隔器相對來說比較適合低滲透油田油井開發，能實現套管內不動管柱一次完成多段壓裂，具有全過程液壓動作、不泄壓投球、儲層改造針對性強的特點。目前可以滿足的最高壓裂段數是15段，150℃耐溫，70MPa耐壓差，其施工作業效率得到有效提高，具有先進，安全，可靠，高效的特點[3]。水平井裸眼封隔器滑套分段壓裂工藝是新興的水平井壓裂改造技術，在頁巖氣，致密油氣藏水平井中得到了廣泛的現場應用和成功的礦場效果。該工藝主要有遇油膨脹式裸眼封隔器、機械封隔式裸眼封隔器、錨定封隔器和懸掛封隔器等配套工具。

（2）封隔器滑套分段壓裂管柱及工具：套管內封隔器滑套：封隔器滑套分段壓裂管柱及工具是水平井封隔器滑套分段壓裂技術的核心。套管內封隔器滑套于2006年研發，封隔器被設計為液壓坐封和液壓解封Y444型封隔器，其目的是為了提高井下動作的安全可靠性，但套管內封隔器滑套分段壓裂工藝技術的壓裂段數級差排布受到限制，使得一趟管柱最多只能壓裂6段[3]。裸眼封隔器滑套：機械封隔式裸眼封隔器，錨定封隔器，懸掛封隔器等關鍵工具的研制是為了提高深層氣藏單井產量，增大井筒與儲層接觸面積，降低井口施工壓力，形成了三套裸眼水平井完井壓裂工藝管柱，能夠滿足最高壓裂段數29段，耐溫150℃，耐壓差70MPa的裸眼水平井多段壓裂要求。

4 水平井封隔器滑套分段壓裂技術參數保障及預防

施工參數要求不足會造成遇阻，出砂壓裂管柱遇卡，井口及套管刺漏失控，壓裂砂堵等不利局面。為了保證施工順利進行，對于參數的要求和預測應注意幾個方面：壓力，排量，優化裂縫，預測摩阻。（1）壓裂施工參數最主要的就是壓力，在井底壓力大于底層破裂壓力的時候才可以壓開底層；（2）排量則是不容忽視的因素，裂縫壓力的變化受排量和壓裂液性能共同影響，還可以改變支撐劑輸送方式以及裂縫的幾何形狀；（3）當施工凈壓力處于臨界壓力時，在施工時滿足造縫與輸砂條件下，不希望裂縫壓力超壓從而引起濾失嚴重；（4）應該用合理的施工總量，前置液用量，不同支撐劑加砂順序，加砂濃度和注入方式等，達到優化裂縫的要求；（5）為了達到施工安全、順利，并降低成本的目的，對預測分段分裂壓力應給予重視，其影響參數有：地層閉合壓力，裂縫延伸壓力，管柱摩阻，液柱壓力等，主要區別參數為近井裂縫彎曲摩阻；（6）裂縫的條數、長度、導流能力以及位置布置組合都會對產量有影響。隨著裂縫條數、長度和導流能力的增加 , 壓裂水平井的累計產量總體上逐漸增加 , 但增幅卻在不斷減小。（例如水平井長度為 600m的情況下,最佳裂縫條數為 4 ～ 5 條, 最佳裂縫半長為120 ～ 140 m）[4]。當外部的裂縫間距小而內部的縫間距大時產量最高, 均勻分布裂縫產量居中。

5 總結

水平井分段壓裂技術在未來會趨于完善，它的出現解決了一些直井所不能解決的問題，對提高現有的一些特殊和難以應用的地質儲量，確實是一項技術上的突破。它既有提高油田最終采收率、單井控制儲量多、泄油體積大、產能高、油藏適應能力強等優點，也特別適于陡峭油層、垂直裂縫、稠油和氣頂、底水等油層中使用。但它不會替代直井，而是對直井的補充和發展。各國對水平井的開發越來越重視，水平井分段壓裂技術也在不斷的探索中迸發出璀璨的火花。在未來，這項技術將會得到廣泛的應用與推廣，技術也會有新的突破。

[1]段文廣.國內外水平井分段壓裂技術現狀[J].西部鉆探克拉瑪依鉆井工藝研究院,2012（03）.

[2]張煥芝.國外水平井分段壓裂技術發展現狀與趨勢[J].石油科技論壇,2012（06）.

[3]吳奇.水平井封隔器滑套分段壓裂技術[M].北京：石油工業出版社，2013（01）:53-54.

[4]馬飛.水平井封隔器分段壓裂技術在川西油氣田的應用[J].石油地質與工程,2010,24（06）.

于文博（1993-），男，吉林敦化人，研究方向：機械設計制造及其自動化專業。