水平井分段压裂技术在低渗油田开发中的应用

董建华，郭 宁，孙 渤，高 宝，庞其民

(1.中油大港油田公司，天津 大港 300280;

2.中油渤海钻探井下作业分公司，河北 任丘 062552)

水平井分段压裂技术在低渗油田开发中的应用

董建华1，郭 宁2，孙 渤2，高 宝2，庞其民2

(1.中油大港油田公司，天津 大港 300280;

2.中油渤海钻探井下作业分公司，河北 任丘 062552)

近年来大港油田低渗透油藏在未动用储量中的比例日益加大。针对低渗储层施工难度大、开发效果不理想等难点，进行了水平井裸眼分段压裂投产一次完井技术研究，并对完井管柱、分段数量及长度、压裂参数等进行了优化设计。现场实践证明，合理应用水平井技术开发低渗储层，能够缩短作业时间，提高储层动用程度，实现经济高效开发。

低渗透油田;水平井;裸眼封隔器;滑套;分段压裂;家K39－29H井

引 言

大港油田地处渤海湾盆地腹部，属复杂断块油气田，自1992年至今，共钻水平井180余口，完井方式以固井射孔和筛管完井为主。2010年勘探开发取得突破性进展，低孔低渗储层分布广泛，潜在的油气储量十分丰富，是目前油田增油上产的重点区域，现有水平井完井方式不能满足低渗透油藏经济高效开发的需要。国内低渗储层分段压裂施工工艺还处于研究阶段，不完善、不配套，特别是水平井分段压裂工艺和井下封隔工具方面与实际生产需求还存在较大的差距［1－4］。水平井裸眼分段压裂在大港油田应用尚属首次，通过裸眼封隔器对水平段进行划分，投球逐层压裂，造缝能力强，减少了完井液与储层接触时间，从而满足勘探开发需求。以家K39－29H井施工为例，提出水平井裸眼分段压裂完井的水平井开发思路，为大港油田提高油藏单井采收率和低渗储层动用程度，提供了有效的方法。

1 家K39－29H井完井概况

1.1 完井数据

大港油田官107×1断块构造位于沈家铺地区，主要含油层位为孔二2油组，是低渗储层勘探开发的前期区块，油藏埋深为2 140～2 245 m，孔隙度为20.8%，渗透率为 157×10－3μm2，泥质含量为19.11%，地层砂粒度中值为0.05 mm，胶结程度中等。家K39－29H井是大港油田低渗储层水平井分段压裂的第1口水平井，实际造斜点井深为1 870 m，A点斜深为2 315 m，垂深为2 174.00 m;B点斜深为2 495.6 m，垂深为2 189.28 m，水平段长度为180 m。表层套管从井口到255 m井段采用ø273.05 mmJ55套管完井，壁厚为8.89 mm，抗压强度为21.6 MPa，水泥返至地面;技术套管从井口到2 000 m井段采用ø177.8 mm N80套管完井，壁厚为9.19 mm，抗压强度为56.3 MPa;2 000.0～2 314.8 m井段采用ø177.8 mm P110套管完井，壁厚为10.36 mm，抗压强度为56.3 MPa;水泥返高为930 m，采用声幅变密度测井，固井质量合格。

1.2 施工难点与技术对策

家K39－29H井施工中难点主要包括:①依据录井资料，施工井段2 460～2 495 m为含水油层，压后有出水风险，需适度控制规模;②油层裸露段长，滤失量大，存在形成多裂缝的风险;③该井水平段方位为240°，根据南部地区裂缝方位测试，压裂裂缝方位为北东东向，二者夹角较小，增加了施工难度;④压裂施工前未测井径，存在封隔器坐封在井径扩大处的风险，影响封隔效果。针对上述问题，施工前用刮管器和通井规通技术套管，用钻头+西瓜皮磨鞋通井至井底，畅通无阻后下入完井管柱，施工过程中管柱应缓慢下放，封隔器坐封时尽量保持压力稳定［5－8］，采用支撑剂段塞工艺、大排量施工提高压裂效果。

2 完井管柱配套及压裂工艺优化

水平井压裂投产一次完井管柱可实现多层分段分层压裂，不需压井投产。完井管柱主要包括球座总成、压差滑套、裸眼封隔器、投球滑套和悬挂封隔器［9－10］。依据现场录井、测井、地质等对开发层位的解释及工艺需求，将水平段优化设计为3段，即2 460～2 495 m和2 317～2 326 m为压裂井段，中间为砂岩封隔段。完井管柱入井后，投球入球座总成，坐封裸眼封隔器，并打开底部压差滑套，然后进行底层压裂施工;投球打开顶部滑套压裂上层，压后放喷投产，入井球随返排通道进入收球器。完井工具技术参数见表1。

表1 完井工具技术参数

3 增产压裂改造

大港油田在家K39－29H井首次实施水平井分段压裂施工工艺技术，采用压缩式裸眼封隔器将水平井段分成3段，并用压差滑套与投球滑套分段压裂的方式，依次对第3段和第1段进行压裂改造，现场施工1次成功，放压投产见到良好应用效果。该井邻井孔二段破裂压力梯度为0.021 8～0.022 0 MPa/m，施工排量为3.0～4.4 m3/min，加砂强度为1.70～1.74 m3/m，施工平均泵压为24～46 MPa，本次压裂施工取破裂梯度为0.022 0 MPa/m。压裂设计施工压力为56.34 MPa，水平段压裂后裂缝形态为纵向裂缝，为防止层间干扰，软件优化裂缝参数见表2。

表2 模拟裂缝几何尺寸

施工步骤:压裂前准备好排液设备，打压至36 MPa，压差滑套打开，压裂水平井底部段，斜深为2 460～2 495 m，注前置液为120 m3，注携砂液为135 m3，注顶替液为12.2 m3，共加砂20.2 m3，粒径为0.3～0.6 mm，第1段加砂完成后待砂浓度降至20 kg/m3，送球泵车打压，从井口旋塞阀投入50.8 mm球，关闭旋塞阀，送球泵车停泵，检查球是否投出。当支撑剂顶替到位前3 m3时，降低排量至1.0～1.2 m3/min，泵送球，待球落座后，压力为47 MPa时，打开投球滑套压裂第2段，斜深为2 317～2 326 m，注前置液为150 m3，注携砂液为210 m3，注顶替液为 11.9 m3，共加砂31.8 m3，粒径为0.3～0.6 mm，压后及时排液。压裂过程中压裂泵组与投球泵组交替施工，不动管柱实现分段压裂，简化施工工艺，井下工具性能可靠稳定。表3为家K39－29H井部分生产数据。

可见，该井2011年投产后含水比较稳定。自2011年1月28日投产至2011年5月25日止，平均日产液为51.45 m3/d，日产油为19.86 t/d，是周围邻井直井增产效果的2～3倍，达到经济开发的要求，拓展了大港油田低渗透油田开发思路，为歧北斜坡、滨海斜坡、歧口凹陷区块开发奠定了基础，为深层长井段水平井分段完井及压裂提供了借鉴。

表3 家K39－29H生产数据

4 结论及建议

(1)家K39－29H水平井分段压裂施工改造，投产后增产稳产效果显著，满足现场对水平井压裂增产的要求，为大港低渗油田水平井开发提供了一种简单、可靠的新技术。

(2)裸眼分段压裂工具性能稳定，可实现水平井多分段不动管柱、不停泵逐层压裂，工艺简单、可靠，满足了低渗透油田水平井分段压裂的要求。

(3)加强压裂层段精细划分方法研究，为准确合理分段和确定滑套位置提供依据。

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DONG Jian －hua1，GUO Ning2，SUN Bo2，GAO Bao2，PANG Qi－min2

(1．Dagang Oilfield Company，PetroChina，Tianjin300280，China;

2．Bohai Drilling Engineering Co．，Ltd，PetroChina，Renqiu，Hebei062552，China)

Application of horizontal well multistage fracturing in low permeability oilfield development

The proportion of low permeability reservoirs is increasing among undeveloped reserves in the Dagang oilfield in recent years．These reservoirs are difficult to develop and hard to achieve ideal result．Therefore，the technology of multistage fracturing and producing from horizontal openhole through one trip completion has been researched through optimization of completion string，the number and length of fracturing sections，and fracturing parameters．Field practice has proved that proper application of horizontal well technology to develop low permeability reservoirs can shorten operation time，improve the degree of reserve recovery，and realize economic and efficient development．

low permeability oil field;horizontal well;openhole packer;sliding sleeve;multistage fracturing;Well Jia K39－29H

TE357

A

1006－6535(2011)05－0117－03

20110324;改回日期20110613

董建华(1983－)，男，工程师，2009年毕业于东北石油大学油气井工程专业，获硕士学位，现主要从事水平井、特殊井完井技术研究。

编辑 王 昱