水平井分段压裂技术 水平井分段压裂技术的研究与应用

  摘要:腰英台油田属于低渗透油田类型,直井压裂后开采有"三快三低"特征,即三快包括产量下降速度快,含水上升速度快,自然递减速度快;三低包括开采程度低,开采速度低,开采产能低。围绕低渗透油田开发技术问题,腰英台油田试验水平井分段压裂改造低渗透储层的应用研究,其中主要包括滑套式封隔器分段压裂的应用研究,水力喷射分段压裂的应用研究,腰英台油田现场试验3口井,压裂改造后单井产量最高达到相邻直井的4.5倍,积累了大量的现场经验,为在低渗透油藏大规模应用水平井创造了条件。
  关键词:低渗透油田 水平井 压裂改造 分段压裂
  一、水平井分段压裂发展历程及技术现状[1]
  国内从1994年开展了水平井的压裂改造试验研究,国内各油田(大庆油田、胜利油田、吉林油田等)已对多口水平井进行了压裂改造的试验,制约水平井分段压裂的关键技术初步得到突破,分段压裂优化设计、分段压裂工具上基本配套完善,保证了水平井压裂技术在低渗透油气藏的应用[2]。目前国内水平井分段压裂施工工艺有三种:水力喷射分段压裂技术、双封单卡分段压裂技术、滑套式封隔器分段压裂技术。
  二、水力喷射分段压裂技术的应用
  1.水力喷射分段压裂机理
  1998年,Surjaatmadja提出水力喷射压裂方法,并应用于水平井压裂。水力喷射分段压裂 (HJF) 是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施,专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石,形成孔眼,孔眼底部流体压力增高,超破裂压力起裂,造出单一裂缝(如图1)。
  1—引鞋;2—多孔管;3—单流阀;4—扶正器;5—喷枪:6—安全接头;7—套管。
  2.水力喷射分段压裂—YB1P1的应用
  2011年9月18日施工,对YB1P1井2320.8~2781.0m水平段分四段进行压裂改造,施工总时间7.97小时,累入地层液量1206.4m3,累入地层砂量111.1m3,最高砂比22.3%,平均砂比19.45%,排量2.4~2.5m3/min,破裂压力最高68.1MPa,最低21MPa,工作泵压50~66.8MPa。YB1P1井2007年4月9日常规射孔后投产,一直低液低含水(日液1.9t/d,日油0.86t/d)。2011年9月对YB1P1实施压裂改造后,峰值产油5.25t/d,目前日油3.0t/d,是相邻直井目前产量的3.5倍左右,取得很好开发及经济效果。
  三、滑套+封隔器分段压裂技术的应用
  1.滑套式封隔器分段压裂机理
  滑套式封隔器分段压裂是一种水平井不动管柱封隔器分段压裂工艺技术[3],通过投低密度球方式实现多层逐级上返压裂目的。无需下入水力锚等卡瓦锚定工具,压裂施工中管柱的锚定力主要由扩张式长胶筒封隔器的摩擦力提供,滑套开关通过投低密度液压打开,压裂施工结束返排时随液体带出,也可以返洗井带出球体(如图2)。
  2.滑套+封隔器分段压裂—Y308P1的应用
  2012年6月15日施工,对Y308P1井3079.0~2145.04m水平段分十一段进行压裂改造,施工总时间15.61小时,累入地层液量2333m3,累入地层砂量251.6m3,最高砂比22.37%,平均砂比19.82%,注入液氮99m3,排量2.7~3.8m3/min,破裂压力最高40.4MPa,最低19.6MPa。2012.6.27日Y308P1压裂完后投产,工作制度:泵径56mm,冲程4.2m,冲次4.5次/分,泵深1619.8m,峰值产油14.27t/d,是相邻直井压后初期产量的4.5倍左右。
  3.滑套+封隔器分段压裂—Y402P1的应用
  2012年7月16日施工,对Y402P1井2635.0-1980.0m水平段分七段进行压裂改造,施工总时间8.44小时,累入地层液量1680m3,累入地层砂量161.7m3,最高砂比25.39%,平均砂比19.82%,注入液氮90m3,排量3.5m33/min,破裂压力最高44.3MPa,最低18.2MPa。2012.7.26日Y402P1压裂完后投产,工作制度:泵径56mm,冲程4.2m,冲次4.5次/分,泵深1579.34m,峰值产油15.64t/d,是相邻直井压后初期产量的4倍左右。
  四、结论与认识
  1.通过水平井开发腰英台低渗透油藏的试验效果,水平井压后初期产量最高达到相邻直井压后的4.5倍左右,水平井压后开采效果明显,为在腰英台低渗透油藏规模化应用提供了可靠的试验数据及现场经验。
  2.水力喷射以及滑套+封隔器分段压裂采用投球方式,可以在不动管柱的情况下,实现水平井多段压裂,在压裂施工过程中,水力喷射平均每段压裂施工时间1.99小时,滑套+封隔器平均每段压裂施工时间1.34小时,大大提高了水平井压裂的措施效益。
  3.水平井与其他井型相比在开发低渗透油藏有无优越性,关键有无经济技术优越性,所以水平井的开发方案包括产能预测、井网、压裂参数、压裂工艺及配套工具,地质设计等是进一步研究的主要方向。
  1—引鞋;2—承压短接;3—压差滑套;4—封隔器;5—压裂滑套;6—悬挂器;7—套管。
  参考文献
  [1]陈作,等.水平井分段压裂工艺技术现状及展望[J].天然气工业,2007,27(9):78-80.
  [2]董建华,郭宁,等.水平井分段压裂技术在低渗油田开发中的应用[J].特种油气藏,2011,18(5):118-119.
  [3]郭建春,赵志红,赵金洲,等.水平井投球分段压裂技术及现场应用[J].石油钻采工艺,2009,31(6):87-89.
  作者简介:汪勇,助理工程师,学士学位,生于1984年,毕业成都理工大学,主要从事油藏开发研究工作。

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