淺談套管固井滑套壓裂工藝及其在紅河油田的展望

席旭東

摘 要：紅河油田屬于典型的裂縫系低孔超低滲儲層，目前主要采用的壓裂工藝普遍存在施工流程復(fù)雜、配合隊伍多、施工壓力高、施工周期長等現(xiàn)象，針對以上問題，建議采用套管固井滑套壓裂工藝。本文重點(diǎn)介紹了國外套管固井滑套的結(jié)構(gòu)及滑套啟閉原理，并總結(jié)了各種工具的優(yōu)缺點(diǎn)，為進(jìn)一步高效開發(fā)紅河油田提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：低滲透油氣藏；分段壓裂；套管固井滑套

1 紅河油田地質(zhì)特征

紅河油田位于鄂爾多斯盆地西南緣，構(gòu)造上位于天環(huán)凹陷南端，局部發(fā)育低幅隆起和斷裂，圈閉以巖性圈閉為主，油藏資源豐富。且該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造活躍，為斷裂+孔隙型、裂縫+孔隙型油藏，具有很好的開發(fā)潛力，是華北分公司增儲的主力區(qū)塊之一。

紅河油田目前采用可鉆橋塞分段壓裂工藝和連續(xù)油管水力噴射壓裂工藝。這些工藝普遍存在工藝繁瑣，施工困難；施工程序復(fù)雜，作業(yè)周期長等現(xiàn)象，不能達(dá)到高效地開發(fā)紅河油田的目的。而套管固井滑套分段壓裂工藝因其施工流程簡單、施工周期短、施工可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被勝利、大港、長慶、吐哈、青海等油田應(yīng)用，且效果顯著。若引進(jìn)該工藝，可有效地提高紅河油田的開發(fā)效益。

2 套管固井滑套壓裂工藝原理

套管固井滑套壓裂工藝是近年來興起的一種儲層改造技術(shù)，根據(jù)油氣藏產(chǎn)層情況，將滑套與套管連接一并下入井內(nèi)，實施常規(guī)固井，再通過投球＼飛鏢或下入開關(guān)工具，逐級打開各段滑套進(jìn)行壓裂改造的一種工藝。其改變了傳統(tǒng)的套管射孔壓裂思路，廣泛應(yīng)用于低滲透油氣藏、薄油藏、頁巖氣、煤層氣及致密氣藏等非常規(guī)氣藏的增產(chǎn)改造中。

3 工具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 投鏢式固井滑套壓裂完井系統(tǒng)

目前投鏢式固井滑套的TAP滑套即一種飛鏢打開式滑套。TAP閥壓裂完井系統(tǒng)主要包括爆破閥、啟動閥、TAP閥、飛鏢及后期關(guān)閉滑套的連續(xù)管工具。TAP閥主要由閥體、內(nèi)滑套、活塞和C形環(huán)等組成。爆破閥和啟動閥內(nèi)無活塞和C形環(huán)。壓裂時，第一級采用射孔或爆破閥開啟，第二級采用啟動閥，第三級以后采用TAP閥。啟動閥投鏢啟動后，上一級閥體的壓力傳導(dǎo)至活塞腔時，活塞下行擠壓C形環(huán)并使其閉合，形成飛鏢座并控制下一級C形環(huán)，飛鏢坐入后隔離下部儲層，重復(fù)“控制線-C形環(huán)閉合”過程完成后續(xù)滑套的打開過程，由于該滑套的飛鏢尺寸都相同，理論上壓裂段數(shù)不受限制，可實現(xiàn)無級差壓裂。

3.2 投球式固井滑套壓裂完井系統(tǒng)

投球式固井滑套的研發(fā)公司主要為Schlumberger和Halliburton。為了將套管固井滑套壓裂工藝用于水平井，Schlumberger基于TAP閥技術(shù)研發(fā)了TAP Lite工具，該系統(tǒng)采用投球的方式開啟滑套，相比于TAP閥壓裂完井系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用固定球座，沒有控制線，在固井過程中，可以旋轉(zhuǎn)套管。但由于受憋壓球和球座尺寸的限制，不能實現(xiàn)無級差壓裂，目前最多可用于7級分段壓裂的水平井。

3.3 液控式固井滑套壓裂完井系統(tǒng)

液控打開式固井滑套完井系統(tǒng)的研發(fā)公司主要有BakerHughes和BJ兩家。HCM套管滑套主要由液控管線、內(nèi)套及 組件組成。內(nèi)套上下兩端設(shè)有液缸，分別與液控管線連接，將液控管線引至地面與控制設(shè)備連接，在地面通過控制管線加壓即可實現(xiàn)井下滑套的開關(guān)操作。該滑套的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單，無需下特定工具啟閉滑套。此外，當(dāng)某個滑套出現(xiàn)液控失效時，滑套內(nèi)設(shè)有臺肩，可通過下入連續(xù)管工具與內(nèi)套臺肩配合進(jìn)行滑套啟閉補(bǔ)救措施。有效的提高工具的密封性能，增加工作壽命。

3.4 機(jī)械式滑套壓裂完井系統(tǒng)

Weatherford公司的ZoneSelect Monobore分段壓裂系統(tǒng)主要分為套管滑套和開關(guān)工具，該套管滑套屬于機(jī)械式開關(guān)滑套，主要由本體和內(nèi)滑套組成，內(nèi)滑套帶有鎖定機(jī)構(gòu)，分為上行和下行兩種開啟模式。本體泄流孔外側(cè)覆有復(fù)合材料的保護(hù)層，可有效阻止固井時的水泥漿和巖屑進(jìn)入滑套影響其靈活性。在壓裂施工時，用過油管或連續(xù)管下入開關(guān)工具，通過上提下放管柱使開關(guān)工具鎖塊外突或收回來啟閉滑套進(jìn)行壓裂施工，待施工結(jié)束后，提出管柱即可。

4 結(jié)論與建議

①套管固井滑套分段壓裂技術(shù)是一種高效開發(fā)低孔低滲油氣藏得利器，就目前投入商業(yè)應(yīng)用的幾種套管滑套壓裂完井系統(tǒng)來說，液壓開啟方式的滑套響應(yīng)靈敏，而投球式和投飛鏢式開啟的滑套壓裂流程簡單，施工成本較低；

②套管固井滑套分段壓裂工藝已經(jīng)在國內(nèi)外多個油田施工過多口井，大港油田、大牛地氣田、東勝氣田等均成功試驗過。實踐證明：該工藝施工安全、可靠、高效，壓裂級數(shù)不受限制、壓裂裂縫起裂位置明確、改造地層針對性強(qiáng)，減少了作業(yè)時間和降低作業(yè)成本。目前紅河油田采用的分段壓裂工藝存在工藝復(fù)雜、施工隊伍多、施工困難等問題，套管固井滑套分段壓裂工藝可有效解決以上問題，低成本高效率地開發(fā)紅河油田。

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