水平井壓裂工藝技術(shù)現(xiàn)狀及展望

樊仁杰

摘要：水平井壓裂工藝技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)我國低滲透率、特低滲透率等一些非常規(guī)的石油資源開發(fā)有極大的促進(jìn)作用，提高石油開采采收率，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了我國油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的目標(biāo)。但是，在我國實(shí)際的水平井壓裂工藝技術(shù)實(shí)施的構(gòu)成中還存在許多技術(shù)上的以及設(shè)備上的制約，使得我國的水平及壓裂工藝技術(shù)發(fā)展相對(duì)比較緩慢。本文主要針對(duì)我國當(dāng)前水平及壓裂工藝技術(shù)發(fā)展面臨的不利局面以及不足之處進(jìn)行了分析，并對(duì)該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水平井 ;分段壓裂 ;現(xiàn)狀 ;發(fā)展趨勢(shì)

2008年開始，我國經(jīng)過多年實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了利用水平井壓裂增產(chǎn)，改變了引進(jìn)國外技術(shù)的被動(dòng)局面，將大量不可采儲(chǔ)量轉(zhuǎn)化為可采儲(chǔ)量，利用水平井對(duì)低滲透油氣藏進(jìn)行壓裂改造的技術(shù)有了很大進(jìn)步，為更多低滲透油氣、致密油氣資源的開發(fā)提供了技術(shù)支持和保障。盡管目前在水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)、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(jìn)展，但是總體來說離現(xiàn)場(chǎng)施工配套還有較大的一段距離。

1 水平井壓裂技術(shù)現(xiàn)狀

隨著水平井開采技術(shù)的不斷優(yōu)化，目前國內(nèi)外已經(jīng)大范圍推行。近幾年國際油價(jià)跌宕起伏，許多低滲透油藏儲(chǔ)量大，但是開采難度高，因此如何有效提高單井產(chǎn)量是目前企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。水力壓裂目前普遍運(yùn)用在舊井挖潛，是提升產(chǎn)量的一個(gè)重要手段，其作用是通過對(duì)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(shí)使用，主要有不同壓裂管柱和分段壓裂技術(shù)，此處重點(diǎn)介紹分段壓裂技術(shù)。

1.1機(jī)械封堵逐層壓裂的分段壓裂技術(shù)

機(jī)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(duì)水平井段進(jìn)行分層分段壓裂的，為了滿足油層縱向上分布特點(diǎn)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(gè)壓裂層段，目的層即可以是單獨(dú)的壓裂層段，也可以是多個(gè)壓裂層段。

當(dāng)多個(gè)目的層被夾在兩個(gè)封隔器之間時(shí)，一般要求配套使用限流法壓裂技術(shù)或是堵球法等多裂縫壓裂技術(shù)手段才能壓開所有目的層。對(duì)于所需壓裂井目的層層數(shù)多、各層縱向上分布間距大，受到現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(shù)的基礎(chǔ)。

1.2水力噴砂分段壓裂技術(shù)

水力噴射壓裂工藝技術(shù)是指將水力噴砂射孔技術(shù)和水力壓裂工藝合為一體，且自身具有獨(dú)特的定位性，能夠快速準(zhǔn)確的進(jìn)行多層壓裂而不用機(jī)械密封裝置。水力噴砂工具原理是利用伯努利方程，實(shí)現(xiàn)壓能與動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化。相對(duì)應(yīng)的工藝流程是 ： 首先是壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，然后利用水力噴射使產(chǎn)能負(fù)壓形成隔離效果，這樣高速運(yùn)轉(zhuǎn)的流體在巖石中將產(chǎn)生孔洞，形成了壓力勢(shì)能，便造成了裂縫。當(dāng)下一層段壓裂時(shí)，可自行封隔，已經(jīng)壓開的層段將不會(huì)延伸，這樣就不需用封隔器與橋塞等隔離工具，可通過拖動(dòng)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(shù)

水平井裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)具備施工簡(jiǎn)單、作業(yè)流程簡(jiǎn)便且效率較高等優(yōu)勢(shì)，在低孔、低滲、低壓油氣藏的水平井增產(chǎn)改造中應(yīng)用廣泛。

現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)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(yù)定位置 - 投球 - 加壓 -關(guān)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(nèi)的銷釘，將壓力推到內(nèi)滑套下行位，啟動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)，通過噴砂孔壓裂進(jìn)行施工。施工

時(shí)依次投入低密度球，壓開所有的設(shè)計(jì)裂縫，施工結(jié)束后，放噴排液，回收低密度球，實(shí)現(xiàn)油管無阻，清除后續(xù)生產(chǎn)障礙。但是裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)目前也存在它的局限性，如封隔器膨脹時(shí)間過長，無法解封。裸眼封隔器 + 滑套分段壓裂技術(shù)采用不動(dòng)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(chǎn)管柱， 在氣井中應(yīng)用較多，在油井中應(yīng)用還存在許多限制條件，不適合后期的二次作業(yè)。對(duì)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(gè)難題。

2 水平井壓裂技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

未來油氣開采中面對(duì)更多非常規(guī)油氣資源開發(fā)難度的加大，依據(jù)國內(nèi)外的研究與需求，我國水平井分段壓裂技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)主要有以下幾方面：

（1）在裸眼封隔器 + 滑套分段壓裂技術(shù)方面，應(yīng)該著重研發(fā)相關(guān)配套的工具和工藝， 在實(shí)驗(yàn)中不斷調(diào)試，研制出高效率壓裂工藝技術(shù)。所用滑套需根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)特殊需求而制定，這樣可以減少實(shí)際生產(chǎn)中遇到的相關(guān)故障，降低風(fēng)險(xiǎn)，也可提高壓裂質(zhì)量，達(dá)到增產(chǎn)的目的。

（2）水平井分段壓裂的目的是為了增產(chǎn)，壓裂段數(shù)倍增，無疑是未來水平井分段壓裂技術(shù)的一大重要發(fā)展目標(biāo)。分段壓裂段數(shù)愈多，對(duì)水平井儲(chǔ)層的改造就愈成功， 遇高產(chǎn)油氣層的機(jī)會(huì)就越大， 增產(chǎn)的可能性就越大。

（3）水平井分段壓裂應(yīng)著重研究壓裂縫網(wǎng)的技術(shù)。

對(duì)于致密油氣等非常規(guī)油氣的增產(chǎn)改造，最重要的還是要實(shí)現(xiàn)預(yù)期的壓裂效果，才可以達(dá)到預(yù)期壓裂的目的。水平井層段通過壓裂技術(shù)，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(jìn)行交匯，形成裂縫網(wǎng)，這是未來需要攻克的一大難題。

3 總結(jié)

總之，水平井開發(fā)技術(shù)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(duì)壓裂液、支撐劑及其配套技術(shù)適當(dāng)提高。目前在國內(nèi)外眾多的分段壓裂技術(shù)以及相應(yīng)設(shè)備條件下，我們應(yīng)該不斷引進(jìn)消化吸收，改進(jìn)自身技術(shù)工藝上的不足，以及攻克相關(guān)配套設(shè)備上的局限性，最重要的還應(yīng)是注重自主研究和創(chuàng)新。

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（作者單位：中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司井下技術(shù)服務(wù)分公司）