致密气藏压裂、生产联作不压井管柱工艺技术

郭海萱

（中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营 257000）

中石化目前已开发气田（藏）90个，总地质储量2 535.4×108m3，中、低渗致密砂岩气藏总地质储量1 489.9×108m3，占总地质储量59%。这类气藏主要分布在华北分公司的大牛地气田，中原分公司的文23气田和户部寨气田和西南分公司的新场、洛带气田（藏）共18个，目前这类气藏是中石化的主力气藏，动用储量占59%，年产气量33.44×108m3，占71%，采气速度2.24%，采出程度16.4%。

该类储层地质情况复杂，含气层段多，层间物性差异大，非均质性强，具有低渗低压、低渗高压、高温等特点，气井几乎无自然产能，每口井均须通过压裂酸化改造后才能投产，而气井特性决定压裂后不便换管生产，加大了开发生产难度。有的井单层开采达不到工业气流，也有的井多层合压效果差，为使薄而多气层段的井得到有效开发，需要进行多层分层改造合层开采。针对以上诸多开发难题胜利采油院经过几年的攻关研究和开展多口井现场试验，已形成了适合该类气田特点的压裂、生产联作不压井工艺管柱技术及气井分层改造合层开采不压井技术，该工艺管柱无需对目前采用的气井井口装置、地面集输流程进行重新配套，可以实现地面单管集输，高压集中注醇、排水采气、防腐等工艺技术。对提高气井单井产能和总体经济效益具有重要意义。

1 目前工艺现状

目前气井常用的单层压裂管柱有：机械封隔器管柱、液压封隔器管柱。开采管柱：光油管开采、封隔器井下节流嘴控压开采、单封隔器井口控压开采。压裂改造用管柱无法替代开采管柱，如果换生产管柱就需要压井，这样会对地层造成污染。

分层改造工艺技术有逐层射孔逐层改造的方式，这种工艺需要多次起下管柱，多次动用压裂设备，施工复杂、周期长、费用高，而且压井对储层伤害较严重，不动管柱一次多层压裂方式投入少周期短无储层伤害。表1对目前常用的填砂分层压裂、永久性桥塞封隔压裂、可捞式桥塞封隔压裂等各种分层压裂工艺方案进行对比。可以看出针对中、低渗致密砂岩气藏储层特点，储层改造管柱必须朝投入少，可多层段压裂，不污染气层且能生产的一体化管柱方向发展。

2 压裂、生产联作不压井工艺管柱技术

采用以封隔器管柱为主的改造、开采一体化生产管柱具有分层改造针对性好、作业速度快、液体返排快，对储层无伤害等优点，有利于发挥气井产能，提高单井经济效益。

表1 气井分层压裂工艺对比表

2.1 工艺管柱组成

2.1.1 单层压裂、开采联作不压井完井管柱 该工艺管柱主要由（从上至下）补偿器＋反洗阀＋水力锚+不压井开关＋悬挂封隔器（可钻）＋节流阀＋循环阀＋筛管+丝堵等工具组成（见图1）。

2.1.2 分层压裂、生产联作不压井完井管柱 该工艺管柱主要由（从上至下）补偿器＋反洗阀＋水力锚+不压井开关＋悬挂封隔器（可钻）＋节流阀＋可洗井封隔器+水力锚+节流阀+循环阀＋筛管+丝堵等工具组成（见图2）。

2.2 工艺原理

2.2.1 单层压裂、开采联作不压井完井管柱 按设计下入完井管柱，油管液力增压坐封封隔器，继续增压打开节流器压裂，直至达到设计要求，改造完成后排液生产，期间可进行泡沫和柱塞排水采气，需要换小油管或机抽排水采气时，油管投球打压或倒扣丢手，封隔器以下的控制管柱留在井里，丢手起管柱时不压井开关关闭，再下生产管柱时不压井开关打开，整个作业过程实现不压井作业。

2.2.2 分层压裂、生产联作不压井完井管柱 按设计一次射开两段或三段气层，并下入完井管柱，油管液力增压坐封封隔器，继续增压打开节流器B压裂下层，直至达到设计要求。然后投球打开节流器A同时关闭节流器B，使上层改造层段油套连通，并封隔下段改造层，压裂上层。通过封隔器的封隔及井下节流器的开启来实现由下往上逐层改造，最终实现不动管柱一井两层或三层分层压裂，分层改造完成后排液生产。期间可进行泡沫和柱塞排水采气，需要换小油管或机抽排水采气时，油管投球打压或倒扣丢手，封隔器以下的控制管柱留在井里，丢手起管柱时不压井开关关闭，再下生产管柱时不压井开关打开，整个作业过程实现不压井作业。

2.3 管柱主要特点

（1）封隔器设计有循环通道，压裂砂堵时有利于循环解堵，可解决压裂过程中的任意层砂堵问题，改造完成后可及时反循环洗井排液，双向卡瓦设计，提高了管柱分层压裂施工的可靠性。

（2）管柱具有自动伸缩功能，调整因施工中温度、压力的变化而引起的管柱伸缩。

（3）不压井开关的设计满足了现场不压井作业要求，从根本上解决了压井液污染气层问题，并可降低生产成本。

（4）在不上作业动管柱时，管柱可满足气井柱塞气举、井下节流、油套环空注化学药剂（起泡剂和缓蚀剂）等工艺要求，有利于气井开采工艺实施。

（5）丢手设计为两种方式，提高了作业成功率。

2.4 管柱用配套井下工具主要技术指标及作用

研究开发的完井配套工具主要技术指标及作用（见表2）。

3 结论和认识

（1）对于中、低渗致密砂岩气藏，使用该工艺管柱与采用常规管柱工艺相比，不存在压井作业施工，从根本上解决了压井作业对储层的伤害，有利于储层产能发挥并降低了成本。

（2）采用可洗井封隔器分压合采联作完井管柱能够实现不动管柱对多层段气井进行有效分层压裂，增产效果明显，充分动用了多个含气层段，提高了单井产量，目前已成为气田气井多层改造的发展趋势。

（3）采用该技术分层压裂可靠、施工简单、作业及排液速度快，对储层伤害低，缩短了分层改造施工和试气周期，降低了气田开发成本，在分层改造时，一旦压裂层位出现砂堵，能够实现反循环洗井解除砂堵，并可以继续反复压裂该层，直至达到设计要求。改造后直接合层排液投产，一旦一层排通后，对其它作业气层具有气举作用，气井整体排液速度快，有利于储层产能发挥，是目前比较理想成熟的分层改造合层开采工艺。

（4）由于该工艺只下一趟管柱，可实现一次改造二层至五层，并直接完井开采，简化了气井分层改造施工及投产完井程序，减少了井下作业次数。与可捞式电缆桥塞分层压裂改造合层开采工艺相比，以分层压裂两层计算，可减少射孔次数1次，压井次数2次，起下管柱次数5次。单层施工作业排液求产按20天计算，二层可直接节约时间约15天，三层可直接节约时间约21天，大大缩短了气井压裂改造施工周期，降低了气井作业成本，提高了气田整体开发效果，具有很好的社会效益和经济效益，应用前景广阔。

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