水平井分段压裂技术的相关研究

关键词： 油气藏 水平井 压裂 开采

水平井是常见的钻井形式, 在开采裂缝性或埋深较浅的油气藏时通常会应用到水平井技术, 以便能够使油气层裸露的面积得以增大, 从而提高油气藏的开采率[1]。

一、常见水平井分段压裂工艺

目前水平井中常用的分段压裂工艺主要包括以下几种。 (1) 裸眼完井技术。裸眼完井技术主要被应用于水平井中井壁相对稳定及岩性致密的层段开采作业, 该技术具有水动力学稳定及天然气、石油泄流面积较大的特点。 (2) 水力喷射技术。水力喷射工艺包括连续油管技术及不动管柱技术两种类型, 该技术的原理如下:首先实现压能与动能之间的转化, 并利用动能完成喷射;随后将水平井排量提高, 当井眼内部形成负压时, 地层就会在高速流体的作用下出现单一裂缝, 裂缝出现后无需采用桥塞及封隔器便可以完成自动封隔[2]。 (3) 滑套分层技术。滑套分层技术也被称为滑套封隔器技术, 工艺管柱由筛管引鞋、坐封球座、封隔器、水力锚、喷砂滑套及压差滑套构成, 利用该技术可实现多级压裂, 作业效率较高, 且能够根据不同的压裂位置使用不同低密度球。因此可提高水平井的开采效率, 保证压裂作业具有较强的针对性[3]。 (4) 多级可钻技术。多级可钻技术指的是, 在指定坐封中下入桥塞, 并完成上部层段的射孔及压裂施工, 随后在上方层位下入桥塞, 并依次完成分层压裂作业。该技术具有简单可钻、耐温耐压及生产安全的特点。

二、水平井分段压裂技术的应用分析

1. 裸眼完井与滑套分层技术的应用

该油气田在2012年引进了贝克休斯Frac Point裸眼完井技术, 正式应用前先在其中的2口水平井进行了现场试验, 试验改造效果满意。利用裸眼完井技术可一次性将压裂管柱完全下入井中, 在逐级投球后将滑套打开并同时封闭油井下层的油管, 有助于顺利实现压裂排液[4]。在实际作业中分4段完成水平井的投球压裂施工, 在进入第1段后立即将压差滑套打开并实现初始压裂, 在第2段、第3段及第4段中分别投入1个压裂球, 压裂球达到球座后打开坐封滑套便可以开始作业。分段压裂施工中的入井液量共为1071.3m3, 入井液的组成成分如下:加沙量为135m3, 伴注液氮32m3, 顶替液53.6m3, 携砂液566m3, 前置液384m3, 作业压力最大值为70.3MPa, 排量为4.0m3/min, 无阻流量为105万m3/d, 平均砂比为25.8%。此外, 该油田中的46H水平井也利用了裸眼完井与滑套分层技术, 该井的压裂级数为15段, 水平段的总长度为2034m, 产气量为20万m3/d左右, 其产气量明显高于其他水平井。在施工过程中注入的压裂液为4500.31m3, 陶沙的加入量为480.12m3, 单井施工总耗时约35h左右。

2. 水力喷射与多级可钻技术的应用

该油气田中使用的水力喷射工艺为不动管柱技术, 在43H水平井中分7段实施了压裂施工, 该井水平段的长度为400m, 作业时间为25h, 经试验后发现该水平井的产量提高了3倍左右。试验成功后将该技术应用于水平段长度>1000m的水平井中, 压裂段数被增加到了14段以上, 在油气田中推广应用水力喷射技术后单井平均产油量增加了4倍多。截至到2014年9月底, 该油气田中使用水力喷射技术的水平井>55口, 这55口水平井的平均产量约为直井的3倍~5倍, 其中84H水平井中的产气量已经达到了156.53万m3/d。2014年7月该油气田在76H水平井中综合应用了水力喷射与多级可钻技术, 在施工中采用的水力桥塞为斯伦贝谢公司生产的桥塞, 压裂井段为18段, 在使用桥塞的基础上还应用了连续油管, 以便实现逐级射孔、压裂及封堵。在76H水平井中采用的固井套管共为7套, 水平段长度为1854m, 完钻井深为5236m, 在钻进过程中发现砂岩的钻遇率为97.96%。该水平井中第1段使用的是套管压裂与连续性油管射孔技术, 第2段~18段联合应用桥塞与射孔技术, 泵入桥塞的过程中同时进行电缆作业, 并实现桥塞下入作业与电缆作业的相互配合。压裂改造的顺序为, 从水平井的趾部开始逐渐向根部改造, 在逐层下入过程中配合下入桥塞, 采用上述施工方法后, 顺利完成该井的分段压裂作业。

结束语

综上述所, 应用分层压裂技术对于水平井生产效率的提高有着非常重要的作用。为了保证分段压裂技术能够发挥出应有的作用, 则应根据油井实际情况优化选择压裂技术, 并注意在实践工作中对分层压裂工艺进行完善, 包括优化管柱技术等, 从而提高水平井的开采率。

摘要：本文分析了常见的水平井分段压裂工艺, 包括裸眼完井技术、水力喷射技术、滑套分层技术及多级可钻技术, 同时结合实例深入探讨了以上四种分段压裂技术的应用情况。

关键词：分段压裂,水平井,技术,相关研究

参考文献

[1] 叶成林, 王国勇.体积压裂技术在苏里格气田水平井开发中的应用——以苏53区块为例[J].石油与天然气化工, 2013, 42 (4) :382-386.

[2] 余淑明, 刘艳侠, 武力超, 贾增.低渗透气藏水平井开发技术难点及攻关建议——以鄂尔多斯盆地为例[J].天然气工业, 2013, 33 (1) :54-60.

[3] 周方.中低渗透复杂断块油藏水平井优化部署——以江苏油区为例[J].油气地质与采收率, 2012, 19 (3) :104-107.

[4] 陈凤喜, 王勇, 费世祥, 张保国.低渗透气藏水平井优化部署及地质导向钻进方法研究与实践——以苏里格气田东区南部为例[J].石油科技论坛, 2013, 32 (5) :6-11.