不停泵連續(xù)投球裝置在老君廟塑料球選壓施工中的應用

王亞軍 趙世龍 李茂青（中國石油玉門油田分公司油田作業(yè)公司，甘肅 酒泉 735000）

不停泵連續(xù)投球裝置在老君廟塑料球選壓施工中的應用

王亞軍 趙世龍 李茂青（中國石油玉門油田分公司油田作業(yè)公司，甘肅 酒泉 735000）

以往在老君廟油田塑料球選擇性壓裂工藝實施時，投塑料球環(huán)節(jié)均采用停泵投球方式，此種方式存在過頂替和塑料球封堵效果不佳的缺點，影響壓裂改造效果。為解決這些問題，研制出一種液動不停泵連續(xù)投球裝置，經(jīng)過多口井的現(xiàn)場實際應用，取得了良好的增產(chǎn)效果。

不停泵投球裝置；塑料球；選擇性壓裂；現(xiàn)場應用

目前，塑料球選擇性壓裂工藝就成為老君廟油田大跨度射孔段壓裂改造的首選的工藝技術，然而常規(guī)的頂替后停泵投入塑料球方式，需多次停泵和存在過頂替的弊端，為解決這一問題，制作出了一套液動控制投塑料球裝置，該裝置可以實現(xiàn)不停泵、避免過頂替、實現(xiàn)連續(xù)多次投球的要求，同時操作簡單、安裝方便，經(jīng)過在老君廟油田多口井的現(xiàn)場試驗，收到良好效果。

1 塑料球選擇性壓裂技術的基本原理

在多個壓裂層段內，尤其是大跨度射孔壓裂層段內，利用各層間破裂壓力不同，先壓開破裂壓力較低的層段，壓裂液和支撐劑進入低壓力層段，實現(xiàn)對低壓力層段的改造，達到一定的改造效果后，在開始頂替時利用不停泵投塑料球裝置，投入一定數(shù)量高強度塑料球（堵塞球），塑料球達到射孔段后，開始實現(xiàn)對高滲透層段射孔孔眼暫時封堵，此時井筒壓力開始快速上升，在高壓力作用下壓開破裂壓力較高的層段。也可利用各層滲透性的差異，在泵注的適當時機泵入塑料球，改變液體進入產(chǎn)層的分配狀況，將滲透性較差的層段壓開，如此反復進行，直到更多的層段被壓開，以整體提高油井的導流能力。

2 不停泵連續(xù)投塑料球裝置的結構和原理

2.1 投塑料球裝置的結構

不停泵連續(xù)投塑料球裝置由2只3"105MPa T型高壓三通、1只105MPa液動高壓旋塞閥、1只105MPa手動高壓旋塞閥、1只105MPa轉70MPa的高壓轉換接頭、1根3"×2m 105MPa高壓直管等組成（可根據(jù)現(xiàn)場施工工藝和場地要求，增加旋塞閥、高壓直管等）。投塑料球裝置靠高壓T型三通連接在入井主壓裂管線中間，投球裝置另外一端用高壓轉化接頭（105MPa轉換70MPa）連接打壓推塑料球用的700型水泥車。接700型水泥車排出管線均用70MPa高壓硬管線連接。

2.2 投塑料球裝置的原理

該投球裝置采用手動裝球，液壓自動旋塞控制投入動作，可以實現(xiàn)無限次投球，投球數(shù)量也不受限制，投球裝置與壓裂入井主管線連接，依靠水泥車或壓裂泵車打壓送球，實現(xiàn)塑料球順利入井。壓裂施工前將投球裝置與壓裂入井主管線、水泥車（或單臺壓裂車）相連接，提前將塑料球填裝進高壓直管內，待到需要投球時，在水泥車（或單臺壓裂車）側，用高于施工壓力2～3MPa的壓力將提前填裝的塑料球擠入主管匯，實現(xiàn)投塑料球入井。

3 現(xiàn)場應用情況

3.1 不停泵連續(xù)投球效果與停泵投球效果對比

B146H井為2013年部署在老君廟M油藏外排區(qū)的一口水平井，2013年7月首次采用復合橋塞分段分簇射孔壓裂工藝分4層進行壓裂改造，目前水平段974-1230m已全部打開。2015年10月9日再次采用停泵塑料球重復壓裂進行改造。投入塑料球后施工壓力沒有明顯變化，施工效果并不理想。

I317-2-3井為老君廟I317沖斷帶東翼一口新鉆井，2016年9月13日采用投塑料球及橋塞分段工藝對N2S1儲層壓裂求產(chǎn)。采用不停泵投球裝置投球后，塑料球到達目的地層后壓力有一個明顯的上升階段，而且施工壓力較第一段有明顯提高。當時第一段施工壓力為：13.16～14.72Mpa，投入塑料球后壓力為16.70～19.82Mpa，壓力升高明顯，說明塑料球起到堵塞孔眼的效果，驗證了投球裝置的實用效果。

從上述兩口井施工情況看，在使用了連續(xù)不停泵投球裝置后，縮短了壓裂投球時間，提高了施工效率，同時由于不存在過頂替現(xiàn)象，減弱了對地層的損傷，壓裂施工效果顯著。

3.2 老君廟E257H井的現(xiàn)場應用情況

E257H井為2011年5月24日完鉆的一口水平井，該井位于老君廟油田君M層外排區(qū)，2011年5月26日使用89C10-2-10射孔槍射開982.0-992.0m、1027.0-1043.0m，射孔層厚26.0m∕2層，該井經(jīng)過長期開采產(chǎn)量下降明顯，為了提高單井產(chǎn)量，增加儲層泄油面積，2016年6月13日對該井實施塑料球選擇性壓裂改造，為充分壓開各層段，決定利用不停泵投塑料球裝置連續(xù)投塑料球3次，每次各投塑料球60個，整個施工累計入井液量270.1m3，入井砂量33.4m3，施工排量4.94～5.49m3∕min，施工壓力6.89～19.53MPa，平均砂比21.6%。

在連續(xù)施工的情況下分別投入3次塑料球完成了4段加砂壓裂施工。每一段塑料球到達射孔段后，施工壓力立即出現(xiàn)上升現(xiàn)象.這4段施工破裂壓力分別為11.94MPa、12.62MPa、

19.53 MPa、15.83MPa。每段施工壓力和投塑料球之前的一段比較，很明顯不在同一壓力系統(tǒng)，證明投入塑料球后起到封堵高滲透層段，二次改造低滲透率的層段的作用，達到了讓各個層段都能充分進液，增加壓裂效果的目的。

4 下一步改進的方向

總結分析不停泵連續(xù)投塑料球裝置在老君廟多口井的現(xiàn)場實踐情況，下一步將從以下幾個方面對投球裝置進行改進和優(yōu)化。

①目前投球裝置內部壓力只能靠觀察水泥車上機械式壓力表，用對講機與儀表車匯報得知，今后我們將在投球裝置上加裝壓變式壓力傳感器，將壓力信號連接至儀表車檢測軟件，這樣將會更加直觀和安全可靠。

②投球裝置目前投球動作靠人工操作方式，存在一定的安全風險，自動控制投塑料球旋塞閥開關和塑料球自動填裝是下一步改進的重點。

③增加超壓自動保護裝置。投球過程中一旦投球裝置液動旋塞的開關動作發(fā)生錯誤，將存在很大的安全風險。增加一套超壓保護裝置，如果發(fā)生誤操作，當檢測到投球裝置內部的壓力高于超壓保護值，投球裝置打壓設備將自動停機。