長慶油田水平井酸化壓裂中樹脂球的應用研究

李靜瑞 張爭 侯浩 王國丞

摘要：長慶油田水平井酸化壓裂過程中，可以鋼球打滑套的方式進行施工作業，在完成壓裂動作后，則需要將壓裂鋼球排出井口，但是，在實現這一操作的過程中，由于高速壓裂液的推動，極容易導致地面管線、閥門等方面的破損。基于此，從樹脂球應用的角度進行分析，結合長慶油田水平井的實際情況，以高強度工程塑料為材料，實現樹脂球滿足長慶油田水平井酸化壓裂的施工技術要求，旨在實現氣井返排質量的綜合提升。

關鍵詞;長慶油田水平井;酸化壓裂;樹脂球

引言：長慶油田水平井壓裂施工過程中，以不動管柱的方式進行施工，壓裂施工則是以投球的方式，打開多級壓裂工具滑套，并完成對應層位施工，在實際應用中，可以以水力加砂壓裂、酸化壓裂兩種方式。其中，酸化壓裂則是按照酸液的化學溶蝕作用，實現地層滲透性能的綜合提升。但是，在實際應用中，需要進行放噴排液，鋼球的返排難度高，所以，需要以高強度工程塑料制作壓裂求，從而進行壓裂處理，實現氣井排放質量的綜合提升[1]。

1技術要求

1.1材料特性與技術分析

高強度工程塑料本身具有剛性大、形變小、機械強度高、耐熱性比較高，而且，具有一定的電絕緣性，其主要的原料是樹脂。其中，聚醚醚酮樹脂的性能相對比較高，在實際應用中，具有明顯優勢。長慶油田水平井酸化壓裂過程中，其區域主要在鄂爾多斯盆地，具有地層結構、壓裂方式、設備特點等因素，樹脂球在實際應用中，其密度需要小于1.8g/cm?，標準球的承受壓力需要達到45MPa，穩壓30分鐘后，壓力下降幅度變化需要在5MPa以內。樹脂球在100℃中，其熱膨脹系數相對較小，而且，隨著溫度變化其球體尺寸并沒有明顯變化，樹脂球在20%的鹽酸溶液內，其具有較強的抗酸腐蝕性[2]。

1.2樹脂球承壓試驗分析

長慶油田水平井的最大工作層為10段，壓裂管柱則是以投球的方式并進行多級壓裂滑套完成施工操作，在實際操作中，選擇KPS-90水力噴射器為工具，壓裂求的直徑尺寸相差為1/8。鋼球的最小為19.04mm，最大的數值為50.7mm，結合長慶油田水平井的壓裂施工要求，重點針對樹脂球密度、耐腐蝕等方面進行測試與分析。一方面樹脂球密度測試方面，其密度值在1.8g/cm?一下，基本符合長慶油田水平井酸化壓裂施工的實際需求。另一方面，針對樹脂球的耐腐蝕性方面進行試驗分析，將兩套樹脂球浸入到20%鹽酸溶液中，浸泡時間控制為3h，樹脂球表面并沒有出現腐蝕的情況，可以滿足酸化壓裂施工需求。此外，在對樹脂球的耐高溫方面進行試驗分析中，基于長慶油田水平井的儲層比較深，溫度在100℃左右，但是，在壓裂液的應用下，可以對儲層進行降溫，所以，在試驗中，將樹脂球放置在100℃水中進行持續加熱，樹脂球的尺寸變化在0.02mm之間，基本符合長慶油田水平井酸化壓裂的綜合需求。從承壓試驗的角度進行分析，承壓在45MPa，不同級別樹脂球，樹脂球的最大承受壓力可以達到70MPa以上，而且，返排壓差的壓力差值在5MPa以內，脫離過程中并沒有卡球的情況，可以滿足長慶油田水平井酸化壓裂施工的預期效果。

2長慶油田水平井酸化壓裂中樹脂球的應用分析

2.1基礎數據

長慶油田水平井橫跨陜、甘、寧等地，在進行試驗分析的過程中，結合地質結構變化，選擇5口氣井進行試驗分析。試驗井的基本數據情況如下：靖平44-17完鉆井深5861m，水平段垂直深度3535 m，段數8段;榆42-5H3完鉆井深5631，水平段垂直深度3477，段數8段;榆42-5H2完鉆井深5458，水平段垂直深度3501，段數7段;榆42-5H1完鉆井深5466，水平段垂直深度3361，段數6段;靖平9-21完鉆井深5692，水平段垂直深度3484 ，段數8段。

2.2壓裂施工分析

5口試驗井在壓裂施工過程中，其銷釘剪切變化比較明顯，在注射前職業以及酸化壓裂的操作中，套壓的平均值為21MPa，壓力數值變化在合理范圍內。在進行試驗檢驗與分析中，部分位置出現油壓波動，但是，并沒有超過設計的臨界值。其中，靖平44-17的平均油壓數值為54MPa，套壓的最高值為25MPa，榆42-5H3的平均油壓數值為66MPa，套壓的最高值為27MPa，榆42-5H2的平均油壓數值為62MPa，套壓的最高值為25MPa，榆42-5H1的平均油壓數值為63MPa，套壓的最高值為23MPa，靖平9-21的平均油壓數值為66MPa，套壓的最高值為24MPa，結合上述結果，在進行研究與分析的過程中，則需要從地層溫度變化、壓力變化等角度進行分析，這對進一步實現返排質量提升方面有積極作用[3]。

2.3現場試驗結果分析

在對長慶油田水平井進行測試與分析中，則需要結合施工工藝進行操作，平均施工周期則為120min。酸化壓裂的實際施工過程中，本次所選長慶油田水平井部分位置的前置液交聯配比系數比較低，注液排量比較大，滑套雖然可以正常操作，但是，剪切銷釘方面并沒有明顯變化，銷釘剪切的平均壓力差值為12MPa。結合酸化壓裂施工操作需求，油壓方面并沒有出現直觀下降的情況，這說明樹脂球本身的承壓效果比較高，并沒有出現碎裂的情況，而且，在實際應用，具有良好的密封性，基本可以滿足長慶油田水平井的酸化壓裂施工需求。從放噴的角度進行分析，樹脂球可以返排出地面管線，而且，并額米有出現卡球的情況。從測量與檢驗分析的角度進行分析，樹脂球的表秒比較完整，在壓裂過程中，承壓前后并沒有明顯差異，這說明，長慶油田水平井酸化壓裂過程中，可以通過樹脂球的應用，提高壓裂操作質量。

結論：綜上所述，樹脂球本身具有良好承壓性、密封性，而且，具有較強的耐腐蝕性，在地層復雜溫度環境下，熱膨脹系數相對較小，可以替代實心鋼球，并進行酸化壓裂施工。此外，樹脂球本身的密度比較小，重量比較輕，可以解決長慶油田水平井實心鋼球難以返排的施工問題，這對改善氣井返排效果，提高產量等方面有積極作用。

參考文獻：

[1]何火華，黃偉，王鵬.水平井前置酸加砂壓裂技術優化研究[J].非常規油氣，2020，7（02）：109-113.