多级分层压裂酸化技术研究

2010-08-15周锐

科技传播 2010年14期

关键词：喷器胶筒锚定

周锐

中国石油辽河油田公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦 124010

多级分层压裂酸化技术研究

周锐

中国石油辽河油田公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦 124010

常规多油层全井酸化压裂只能对其中的某一薄弱层进行改造，分层酸化压裂工艺技术，由多级压裂封隔器和滑套喷砂器组成，通过自下而上的处理方式可以实现不动管柱酸化压裂 3 层或对其中任意 1 层进行施工改造。

压裂；多级管柱；封隔器；配套；工具

分层压裂用在多层或厚层的油气井中，由于各层段渗透率差别较大，需要分层进行压裂，以保证压开渗透率低的层段。目前，使用的工艺有暂时堵塞剂分层压裂、封堵球分层压裂、封隔器压裂等。如何保证多层同时被压开是要解决的一个重要问题。针对上述情况，开发一种单趟管柱压裂多层，提高成功率，节省作业成本，成为必然选择。

1 多级分层压裂酸化工艺管柱研究

该工艺管柱由多级扩张式压裂封隔器、喷砂器、滑套密封器、底部球座等工具组成，通过自下而上的处理方式可以实现不动管柱酸化压裂 3 层或对其中任意1层进行施工造。多级分层压裂酸化工艺管柱自上而下组成工具有：安全接头、上级带锚定扩张封隔器（简称上封锚）、上级喷砂器（简称上喷器）、扩张封隔器、中级带锚定扩张封隔器（简称中封锚）、中间喷砂器（简称中喷器）、扩张封隔器、下级带锚定扩张封隔器（简称下封锚）、滑套密封器、下级喷砂器（简称下喷器）、底部球座等。

1.1 带锚定扩张式封隔器的研制

MK344-114型封隔器由接箍、短接、O型圈、缓冲座、壳体、锚爪、弹簧、螺钉、压板、筛管、上胶筒座、胶筒、中心管、下胶筒座、球座、剪环、剪钉、滑套、下接头等部件组成。缓冲座可有效减轻高速携砂液通过时对工具的涡流冲蚀；滑套上部的球座由氧化硅陶瓷构成，有效减少冲蚀；胶筒肩部有钢丝连线与橡胶硫化。并上、下连接套与胶筒细脖子处留有一定间隙，防止胶筒肩部突出时被啃坏、滑动接头在胶筒砂卡时，上提一定负荷下，有强制恢复胶筒原状功能。

工作原理为：压裂管柱下至井内预定位置后，在一定压差情况下封隔器分隔油层，同时锚定器锚爪伸出抓住套管防止油管蠕动，压裂液通过喷砂器的喷砂孔进入油层，经过试挤、压裂加砂，替挤等工艺后，完成压裂工序，然后上提管柱起出压裂管柱。

1.2 扩张式封隔器的研制

K344-114型封隔器由接箍、短接、O型圈、缓冲座、上胶筒座、胶筒、中心管、下胶筒座、球座、剪环、剪钉、滑套、下接头等部件组成。缓冲座可有效减轻高速携砂液通过时对工具的涡流冲蚀；滑套上部的球座由氧化硅陶瓷构成，有效减少冲蚀；胶筒肩部有钢丝连线与橡胶硫化。并上、下连接套与胶筒细脖子处留有一定间隙，防止胶筒肩部突出时被啃坏、滑动接头在胶筒砂卡时，上提一定负荷下，有强制恢复胶筒原状功能。

工作原理为：配合锚定封隔器使用，防止锚定封隔器上部积砂，强化管柱的密封效果。压裂管柱下至井内预定位置后，在一定压差情况下封隔器分隔油层，压裂液通过喷砂器的喷砂孔进入油层，经过试挤、压裂加砂，替挤等工艺后，完成压裂工序，然后上提管柱起出压裂管柱。

1.3 压裂喷砂器的研制

喷砂器的主要作用是形成节流，造成压裂管柱内外压差，为封隔器提供坐封压力，保证封隔器密封；为压裂液提供通往地层的通道，使压裂液进入地层；避免压裂砂直接冲击套管，造成套管内壁损伤。

喷砂器由接箍、短节、O型圈、缓冲座、上体、弹簧、液缸、密封座、剪钉、陶瓷喷嘴、密封圈、滑套、调节环、下体等组成。缓冲座的设计可有效减轻携砂液在此处形成的涡流冲蚀效应；通过调节弹簧的松紧控制喷砂器的节流压差，从而为封隔器的开启创造可靠坐封压力；密封座采用陶瓷材料，提高抗冲蚀能力，为后续投球创造良好密封条件；喷嘴采用陶瓷材料，提高抗冲蚀能力，从而提高管柱的加砂能力。

工作原理为：投入钢球坐在滑套芯子上，从油管加液压，剪断剪钉打掉滑套芯子，节流喷砂滑套进入工作状态，高压流体经喷砂滑套节流孔节流后喷出，形成节流压差，使相应的封隔器处于工作状态，按照设计工艺进行压裂酸化施工，压开措施层。

2 施工工艺

2.1 下层施工工艺

按设计要求配好管柱。连接管线，循环泵、小排量替液(排量小于0.7m3/min，正反顶替均可)，此时，由于滑套的作用，上封锚、中级封隔器、中封锚、上喷器、中喷器均处于密封状态，而下级封隔器、下封锚、下喷器处于工作状态。此时，可直接依照施工设计进行下层压裂酸化施工。

2.2 中层施工工艺

待上层施工结束后，投球(Φ38mm) 至中封锚坐封球座处，油管内憋压15 MPa将滑套打落至滑套密封器处使中封锚、中喷器处于工作状态，此时下级封隔器、下封锚依然处于工作状态。依照施工设计进行中层压裂酸化施工。

2.3 上层施工工艺

待中层施工结束后，投球(Φ44mm) 至上封锚坐封球座处，油管内憋压15 MPa将滑套打落至密封面处，使上封锚、上喷器、中级封隔器、中封锚的水力锚处于工作状态，此时中封锚封隔器以下各工具处于非工作状态。依照施工设计进行中层压裂酸化施工。

3 现场应用

2009年7月，在钱36井进行现场应用。钱36井压裂目的层井段跨度较大，笼统压裂难以受效，适合采用分层压裂进行改造，共分三层，井段分别为1号层段1 721.5～1 763.8m、2号层段1 655.1～1 678.8m、3号层段1 693.6～1 701.8m。各级压裂管柱顺利座封，封隔器密封情况良好，设计复合率达到100%。日增油67t/d，累增油18 090t。