水力沖擊壓裂及強負壓解堵技術(shù)在曙光油田的應用

李 良

水力沖擊壓裂及強負壓解堵技術(shù)在曙光油田的應用

李 良

（遼河油田公司曙光采油廠， 遼寧 盤錦 124109）

在油井的鉆完井、修井及生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的任何阻礙油、氣流入井底的附加原因均稱之為油氣層的污染或損害。曙光油田開發(fā)已近四十年，油層在開采過程中受到越來越嚴重的傷害。水力沖擊壓裂及強負壓解堵技術(shù)通過將強負壓解堵與水力沖擊解堵有機組合，可更加經(jīng)濟有效地解決油層污染問題，提高油井生產(chǎn)效果。

水力沖擊壓裂；強負壓解堵；曙光油田；油層污染

1 概 況

1.1 油藏概況

曙光油田是遼河油田公司主要原油生產(chǎn)單位之一，構(gòu)造上位于遼河盆地西部凹陷西斜坡中段，目前已開發(fā)的含油層系有館陶、興隆臺、大凌河、蓮花、杜家臺、古潛山六套層系，共44個開發(fā)單元，累積探明含油面積185.79 km2，探明地質(zhì)儲量41 972萬t；動用含油面積141.38 km2，動用地質(zhì)儲量36 409.53萬t；全油田標定可采儲量8 854.80萬t，采收率 24.3%，是一個涉及稀油、稠油、超稠油，涵蓋近百個小斷塊的極為復雜的油田[1]。

1.2 開發(fā)中存在的問題

受油藏發(fā)育、油品性質(zhì)、完井方式多方面因素等影響，曙光油田油井在開發(fā)過程中存在系列矛盾，其中主要一點是油井油層的污染堵塞問題日益突出。

油氣田開發(fā)過程中，外來流體如鉆井、完井、修井、壓裂、酸化等工作液以及注入水等進入油層往往會引起地層中的水敏性礦物膨脹和由于與油層水不配伍而產(chǎn)生沉淀，使油層滲流通道減小，外來液中的固相顆粒更加重了孔隙的堵塞，使油層受到傷害，其結(jié)果必然導致滲流阻力增大、采油井產(chǎn)能減小，注水井注入能力下降[2]。曙光油田于1975年正式投入開發(fā)，目前已開發(fā)近40年，由于開發(fā)時間較長，并且油區(qū)內(nèi)多種油層類型和各種油品共存，曙光油田的油層污染或損害問題越來越嚴重。

2 水力沖擊壓裂及強負壓解堵技術(shù)

2.1 管柱結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)原理

水力沖擊壓裂及強負壓解堵管柱結(jié)構(gòu)主要包括水擊壓裂裝置、強負壓解堵裝置、皮碗助抽裝置、泄壓裝置等部件。

其技術(shù)原理是按設(shè)計下入管柱，用水泥車打壓，當壓力上升到爆破片爆破壓力時爆破片被打開，油管及油套環(huán)空的高壓液體以強大的動能進入真空腔內(nèi)并迅速下落，最終擊出柱塞與負壓狀態(tài)的油層井段的液體撞擊產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，使油層井段產(chǎn)生顯著高于油層破裂壓力的高壓，使油層產(chǎn)生多條微裂縫，從而實現(xiàn)提高油層導流能力的目的。油層壓裂后再用該管柱直接進行解堵[3]。從油管打壓 ，將強負壓解堵裝置坐封，以作業(yè)機為動力，整體提放管柱，對油層產(chǎn)生強烈的負壓抽吸，使油層近井地帶的堵塞物被抽出油層，最終達到增產(chǎn)增效的目的(圖1)。

2.2 水擊壓裂裝置

2.2.1 結(jié)構(gòu)組成及原理

水擊壓裂裝置由導流管、真空腔、沖擊片、柱塞、釋放器等部件組成。從上部打壓，壓力上升到?jīng)_擊片爆破壓力時沖擊片被打開，油管及油套環(huán)空的高壓液體以強大的動能進入真空腔內(nèi)并迅速下落，最終擊出柱塞與負壓狀態(tài)的油層井段的液體撞擊產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，使油層井段產(chǎn)生顯著高于油層破裂壓力的高壓，由于該峰值高壓作用時間短，液體擾動速度又衰減極快，于是在油層井段產(chǎn)生高壓脈沖，在顯著高于油層破裂壓力的峰值壓力和高壓脈沖的作用下油層產(chǎn)生多條裂縫，同時原有裂縫擴展，并且因顯著高于油層破裂壓力的高壓脈沖作用使裂縫兩側(cè)的巖石變形，微小錯位和掉硝等諸多因素促使裂縫不能閉合，從而實現(xiàn)提高油層導流能力的目的[4]。

2.2.2 技術(shù)參數(shù)

有效生成壓力：40～80 MPa；

最大外徑：110 / 132 mm；

最小內(nèi)通徑：62 mm。

2.3 強負壓解堵裝置

2.3.1 結(jié)構(gòu)組成及原理

該裝置由上接頭、調(diào)節(jié)環(huán)、中心管、密封筒、啟動活塞、連接套、液缸、卡簧、下接頭、剪斷銷釘?shù)炔考M成。啟動活塞、連接套、下接頭等部件均帶有多道密封圈，中心管帶有導壓孔。強負壓解堵裝置下端的下接頭絲扣連接單流閥，上端的上接頭與油管連接。從油管注入液體打壓，液體經(jīng)中心管的導壓孔進入液缸。啟動活塞與連接套及液缸之間均采用絲扣連接，液壓作用在啟動活塞的下端面處，產(chǎn)生相對向上的推力，當壓力上升至設(shè)計值以上時，液缸與下接頭之間的剪斷銷釘被液力剪斷，啟動活塞、連接套及液缸等組件一起向上移動，當連接套碰觸中心管的凸臺處被限位，可以防止密封筒被壓縮后過度膨脹。啟動活塞等部件停止上移后，卡簧與液缸的卡牙咬合，固定住液缸等組件，停止打壓后啟動活塞等部件不會回移。密封筒采用金屬與橡膠硫化粘接工藝形成一體結(jié)構(gòu)，兩端是金屬中間是橡膠，增加了密封筒整體強度，提高了其耐磨性能。密封筒內(nèi)表面中部開有月牙形凹槽，密封筒的橡膠段被壓縮后，外表面被擠壓向外擴張，不產(chǎn)生或只產(chǎn)生少許多余的擠壓應力[5]。

2.3.2 技術(shù)指標

坐封壓力：8～10 MPa；

解堵封隔器最大外徑：114/150 mm；

解堵封隔器最小內(nèi)徑：62 mm；

工作溫度：≤120 ℃。

2.4 適用范圍

該技術(shù)主要適用于以機械雜質(zhì)堵塞為主、地層壓力較高的油井。

3 現(xiàn)場應用效果分析

雙北26-44井是杜124塊的1口油井，共開發(fā)蓮花和大凌河兩套層系，井段：2 994～3 147.4 m，油層有效厚度39 m。措施前平均日產(chǎn)液4 t/d，日產(chǎn)油僅有0.3 t/d，通過資料分析，該井原始壓力32.6 MPa,1994年測試壓力21.18 MPa,2008年以來周邊井測試壓力也維持在15 MPa左右，地層壓力較高，因此2013年3月11日對該井實施水力沖擊壓裂及強負壓復合解堵技術(shù)。

措施后累計生產(chǎn)250.4天，平均日產(chǎn)液達到14.7 t/d，產(chǎn)油3.2 t/d，累增油726.7 t,日增油3 t/d, 措施增產(chǎn)效果較好。

4 經(jīng)濟效益及應用前景

2013年曙光油田共實施水力沖擊壓裂及強負壓解堵19口，平均單井日增液5.1 t，平均單井日增油1.5 t,累計增油5 618.3 t，實現(xiàn)創(chuàng)效300余萬元。

水力沖擊壓裂及強負壓解堵技術(shù)將強負壓解堵與水力沖擊解堵有機結(jié)合，經(jīng)濟有效地解決了油層污染堵塞問題，提高了油井單井產(chǎn)量。并且措施噸油成本較低，經(jīng)濟效益顯著。對于曙光油田開發(fā)后期綜合挖潛具有很大的意義，應用前景廣闊。

［1］陳鐵錚，閆海．曙光油田勘探與開發(fā)［M］．沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，2009,25(6):22-26．

［2］萬仁溥，羅英俊.采油技術(shù)手冊（修訂本）[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1991，30（5）：33-39．

［3］王鴻勛.張琪.采油工藝原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1990-09.

［4］毛志新,孟祥和,劉澤凱.低滲油田儲層保護季增產(chǎn)措施[J].低滲透油氣田,1998,5(3):23-30.

［5］王江寬.水力沖擊壓裂-化學復合解堵技術(shù)的研究與應用[J].油田化學，1999,6(2):28-36

Application of Hydraulic Impact Fracturing and High Negative Pressure Blockage Removal Technology in Shuguang Oilfield

LI Liang
（Shuguang Oil Production Plant of Liaohe Oilfield Company, Liaoning Panjin 124109，China）

In the oil well drilling and completion, workover and production process, additional causes which can block oil and gas to flow into the bottom of the well is called as pollution or damage to oil and gas layer. Shuguang oil field development has been nearly forty years; the reservoir suffers more and more serious damage in development process. Hydraulic impact fracturing and high negative pressure plugging removal technology can effectively solve the reservoir pollution problems to improve the production effect of oil wells.

Hydraulic impact fracturing; High negative pressure blockage removal; Shuguang oilfield; Oil layer pollution

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）05-1101-02

2014-10-30

李良（1969-），男，遼寧盤錦人，工程師，1995年畢業(yè)于大慶石油學院學石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事采油工藝管理工作。