连续油管结合双封单卡压裂技术应用

2014-05-04张春辉

石油矿场机械 2014年5期

张春辉

（大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆163453）①

双封单卡分段压裂技术是针对大庆低渗透油田储层薄而多、层间物性差异大的特点，自主研发的水平井分段压裂技术。该项技术实现了水平井多段、可控、有针对性的压裂改造，现场应用取得了较好的效果，目前已经成为大庆油田水平井压裂的主体技术［1－2］。由于该项技术是通过上提管柱实现多段压裂，需要反复拆装井口、上提管柱，因此施工效率低、劳动强度大，并且存在井控风险。大庆油田引进连续油管后，为了发挥连续油管的技术优势，提高水平井双封单卡压裂的施工效率，扩大该项技术的适用范围，开展了连续油管与双封单卡压裂技术相结合的水平井连续油管压裂技术研究。

1 结构原理

连续油管压裂工艺管柱主要由连续油管、油壬式旋转接头、剪切丢手接头、扶正器、水力锚、K344型封隔器、导压喷砂器、导向丝堵等组成，如图1所示。压裂施工时利用双封隔器单卡目的层，通过导压喷砂器的节流作用实现封隔器坐封，完成目的层段压裂，压后反循环洗井冲砂上提管柱压裂上一层段，通过反洗、上提实现1趟管柱多个层段的压裂［3－5］。

图1 连续油管压裂管柱

2 配套技术

2.1 连续油管配套工具

双封单卡压裂工艺管柱的连接和解卡机构是针对普通油管设计的，不适用于连续油管。为此，专门研制了油壬旋转接头和剪切丢手安全接头，实现了与连续油管的配套使用，降低了现场施工风险。

1）为了避免压裂工具下入过程中在水平段或造斜段发生旋转，增加连续油管的剪切力，研制了油壬式旋转接头，实现了连续油管与压裂工具串的连接，消除了压裂工具串转动对连续油管产生的隐患。

2）压裂施工时部分连续油管会缠绕在滚筒上，常规的投球液压丢手和旋转丢手无法实施，为此设计了剪切丢手方式的安全接头，使解卡更加安全可靠，满足压裂需要。

2.2 井口防喷装置设计

为了满足双封单卡压裂工具串起下过程中井口防喷的需要，针对压裂工具串长、外径大的特点，设计了配套的井口防喷装置。该装置主要由采油树四通、35 MPa液动作业防喷器、35 MPa平衡四通、180 mm×35 MPa×3 m防喷管、连续油管防喷器和注入头组成。整个井口防喷装置采用法兰连接，承压35 MPa，可实现最大外径为180 mm压裂工具串的防喷需要。

2.3 连续油管摩阻规律测定

连续油管内径较小，施工时部分油管处于弯曲状态，因此沿程摩阻较大，压裂施工中会导致压力过高，从而影响压裂效果和连续油管的使用寿命。为了掌握连续油管摩阻规律，将施工压力控制在合理范围内，在杏13－丁4－平42井选用清水、滑溜水、常规压裂液、低摩阻压裂液4种介质，开展了不同排量及限压条件下连续油管摩阻测试试验。试验结果如图2及表1所示。

图2 不同排量和不同压裂液摩阻测试曲线

表1 4种介质在限压下所达到最大排量

试验表明：在相同排量下，低摩阻压裂液的摩阻是常规压裂液的80.9%，是清水的31.0%，降摩阻效果明显。在56 MPa的限压条件下，低摩阻压裂液的施工排量可达3.8 m3/min，满足压裂施工的需要。因此，采用低摩阻压裂液进行连续油管压裂，可以选取与常规普通油管压裂相同的施工参数，降低了施工难度。

2.4 连续油管压裂管柱设计优化

连续油管伸直和弯曲状态下沿程摩阻差异较大，选择井深与连续油管长度相符的井施工能有效降低沿程摩阻。大庆油田引进的连续油管只有1 600 m和3 500 m两种长度规格，为了扩大连续油管的适用范围，满足不同深度井的施工需要，在对连续油管的抗拉强度和弯曲强度进行计算后，确定采用连续油管和普通油管相结合的组配方式，即“连续油管＋普通油管＋双封单卡工艺管柱”的方式补充连续油管长度，提高连续油管的适用性［6－7］。

3 现场试验

杏8－丁4－平121井水平段长478 m，垂深1 015 m，斜深1 652 m，砂岩钻遇长度为227 m，砂岩钻遇率88.9%，压裂目的层P131层为侧积体砂体。为实现对高含水侧积体的有效挖潜，该井在钻井设计中将水平段沿点坝上部设计，并且垂直侧积走向延伸，穿越多个侧积体。在对该井实施压裂后可通过增加人工裂缝、提高水驱波及体积系数、提高采收率，实现对老区高含水侧积体储层构造的深入挖潜。

该井压裂管柱采用外径60 mm连续油管1 500 m＋外径73 mm外加厚普通油管150 m＋双封单卡工艺管柱的组配方式，如图3。应用低摩阻压裂液1趟管柱成功完成5段压裂，最大施工排量2.5 m3/min，最高压力48 MPa，共加砂54 m3，施工数据如表2。该井5段压裂连续有效施工时间仅7 h，同采用普通油管压裂相比，平均单段上提时间节省1 h，压后初期日产液32 m3，日产油10.3 t，含水67.7%，取得了较好的效果。