水平井壓裂工藝技術現狀及展望

樊仁杰

摘要：水平井壓裂工藝技術的不斷發展對我國低滲透率、特低滲透率等一些非常規的石油資源開發有極大的促進作用，提高石油開采采收率，同時也實現了我國油田穩產增產的目標。但是，在我國實際的水平井壓裂工藝技術實施的構成中還存在許多技術上的以及設備上的制約，使得我國的水平及壓裂工藝技術發展相對比較緩慢。本文主要針對我國當前水平及壓裂工藝技術發展面臨的不利局面以及不足之處進行了分析，并對該技術的發展趨勢進行了分析。

關鍵詞：水平井 ;分段壓裂 ;現狀 ;發展趨勢

2008年開始，我國經過多年實驗研究，實現了利用水平井壓裂增產，改變了引進國外技術的被動局面，將大量不可采儲量轉化為可采儲量，利用水平井對低滲透油氣藏進行壓裂改造的技術有了很大進步，為更多低滲透油氣、致密油氣資源的開發提供了技術支持和保障。盡管目前在水平井產能預測、水平井裂縫理論研究、水平井分段壓裂施工工藝與水平井分段封隔工具等方面的研究取了較大的進展，但是總體來說離現場施工配套還有較大的一段距離。

1 水平井壓裂技術現狀

隨著水平井開采技術的不斷優化，目前國內外已經大范圍推行。近幾年國際油價跌宕起伏，許多低滲透油藏儲量大，但是開采難度高，因此如何有效提高單井產量是目前企業發展的重點。水力壓裂目前普遍運用在舊井挖潛，是提升產量的一個重要手段，其作用是通過對地層造縫建立新的流體通道。水力壓裂逐漸在水平井技改時使用，主要有不同壓裂管柱和分段壓裂技術，此處重點介紹分段壓裂技術。

1.1機械封堵逐層壓裂的分段壓裂技術

機械封堵逐層壓裂的分段壓裂技是利用封隔器分層壓裂管柱對水平井段進行分層分段壓裂的，為了滿足油層縱向上分布特點和施工排量的要求，使用封隔器分層壓裂管柱將所需壓裂目的層分成若干個壓裂層段，目的層即可以是單獨的壓裂層段，也可以是多個壓裂層段。

當多個目的層被夾在兩個封隔器之間時，一般要求配套使用限流法壓裂技術或是堵球法等多裂縫壓裂技術手段才能壓開所有目的層。對于所需壓裂井目的層層數多、各層縱向上分布間距大，受到現場施工排量限制問題，只能通過封隔器分層壓裂管柱來逐段實施限流法或暫堵劑封堵炮眼法多裂縫壓裂施工。因此，封隔器分層壓裂管柱是大部分分層壓裂技術的基礎。

1.2水力噴砂分段壓裂技術

水力噴射壓裂工藝技術是指將水力噴砂射孔技術和水力壓裂工藝合為一體，且自身具有獨特的定位性，能夠快速準確的進行多層壓裂而不用機械密封裝置。水力噴砂工具原理是利用伯努利方程，實現壓能與動能之間的轉化。相對應的工藝流程是 ： 首先是壓能轉化為動能，然后利用水力噴射使產能負壓形成隔離效果，這樣高速運轉的流體在巖石中將產生孔洞，形成了壓力勢能，便造成了裂縫。當下一層段壓裂時，可自行封隔，已經壓開的層段將不會延伸，這樣就不需用封隔器與橋塞等隔離工具，可通過拖動管柱依次壓開其他所需改造的井段。

1.3水平井裸眼封隔器分段壓裂技術

水平井裸眼封隔器分段壓裂技術具備施工簡單、作業流程簡便且效率較高等優勢，在低孔、低滲、低壓油氣藏的水平井增產改造中應用廣泛。

現場施工作業時將壓裂管柱連接到水平井分段壓裂工藝管柱上，放入井中，下放到預定位置 - 投球 - 加壓 -關閉坐封球座通道 - 提高壓力以坐封所有封隔器。利用足夠大的壓力剪斷滑套內的銷釘，將壓力推到內滑套下行位，啟動鎖緊機構，通過噴砂孔壓裂進行施工。施工

時依次投入低密度球，壓開所有的設計裂縫，施工結束后，放噴排液，回收低密度球，實現油管無阻，清除后續生產障礙。但是裸眼封隔器分段壓裂技術目前也存在它的局限性，如封隔器膨脹時間過長，無法解封。裸眼封隔器 + 滑套分段壓裂技術采用不動管柱，地面投球來施工，但是投球打開滑套裂縫起裂位置不易控制，分段壓裂完成后壓裂管柱即為生產管柱， 在氣井中應用較多，在油井中應用還存在許多限制條件，不適合后期的二次作業。對于井深大于 4 500 m 的深井壓裂，由于井筒摩阻大，地面壓力高，一直是深井壓裂的一個難題。

2 水平井壓裂技術發展趨勢

未來油氣開采中面對更多非常規油氣資源開發難度的加大，依據國內外的研究與需求，我國水平井分段壓裂技術的發展趨勢應主要有以下幾方面：

（1）在裸眼封隔器 + 滑套分段壓裂技術方面，應該著重研發相關配套的工具和工藝， 在實驗中不斷調試，研制出高效率壓裂工藝技術。所用滑套需根據施工現場特殊需求而制定，這樣可以減少實際生產中遇到的相關故障，降低風險，也可提高壓裂質量，達到增產的目的。

（2）水平井分段壓裂的目的是為了增產，壓裂段數倍增，無疑是未來水平井分段壓裂技術的一大重要發展目標。分段壓裂段數愈多，對水平井儲層的改造就愈成功， 遇高產油氣層的機會就越大， 增產的可能性就越大。

（3）水平井分段壓裂應著重研究壓裂縫網的技術。

對于致密油氣等非常規油氣的增產改造，最重要的還是要實現預期的壓裂效果，才可以達到預期壓裂的目的。水平井層段通過壓裂技術，形成的裂縫，多半有限，如何將人工壓裂形成的裂縫與地層天然形成的裂縫進行交匯，形成裂縫網，這是未來需要攻克的一大難題。

3 總結

總之，水平井開發技術研究以來，取得了很多成果， 而在水平井壓裂過程不僅需要需要選擇合適的工藝和井下封堵工具，還要對壓裂液、支撐劑及其配套技術適當提高。目前在國內外眾多的分段壓裂技術以及相應設備條件下，我們應該不斷引進消化吸收，改進自身技術工藝上的不足，以及攻克相關配套設備上的局限性，最重要的還應是注重自主研究和創新。

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（作者單位：中國石油集團渤海鉆探工程有限公司井下技術服務分公司）