水平井裸眼分段压裂技术的研究

胡栋梁

摘 要：提高油田勘探开发效益的重要途径是运用水平井。我国包括塔里木油田在内的13个油田已广泛应用了此技术。同时，作为低压、低渗透油气藏开发的主要增产措施之一就是水平井裸眼分段压裂技术，这种技术已得到普遍的关注。本文对水平井裸眼分段压裂工艺的实施过程、水平井裸眼分段压裂管柱结构进行了分析。

关键词：水平井；裸眼；分段压裂；技术

中图分类号：TE377 文献标识码：A

水平井裸眼分段压裂不仅是一项先进的完井工艺技术，而且是低压、低渗透油气藏开发的非常重要的增产措施，我国广泛应用的时间较短。实现这项工艺的技术的关键是水平井裸眼分段压裂工具。国外公司已垄断了此项技术，我国对此技术的研发还处于初级阶段。

一、水平井裸眼分段压裂技术简介

水平井分段压裂改造技术是油、采气工艺技术的改革方向，是国际上较先进的技术。它是根据井筒内水平井眼的方向及油藏物性和储层特征，在储层物性好的水平段上，运用一定的技术手段控制射孔眼的数蚤、孔径和射孔相位，通过一次压裂施工手段，进行压开水平段油层的技术。它对低渗透油气藏的改造很有效。

水平井裸眼分段压裂工艺，第一是通井并确保压裂管柱能顺利到达井底；第二将钻杆与压裂管柱连接并送入井底后丢手分开，回插生产油管柱；最后进行依次投球加压压裂每一层。这样就可以实现水平井不动管柱生产。

1 井眼处理及通井

套管的清理。钻井过程中，需对管柱上的结块进行清理，以免影响压裂管柱的下入。泥浆一直循环至与设计的泥浆性能相同，同时泥浆须过筛滤掉颗粒杂质。运用螺旋扶正器清理岩屑床，加深水平裸眼段井眼的平缓度。并模拟管柱通井至井底，用原泥浆循环，直至泥浆性能一致。

2 下入管柱

将压裂管柱接上钻杆，下井后相互分开，然后回插生产油管柱，进行压裂施工与生产。这样，既节约成本又解决了油管柱强度弱遇阻不易处理的问题。

3 拆除设备、回插管柱与生产

拆除钻井设备，按照设计位置摆放压裂设备，进行配液、配水。实施回插生产油管柱压裂。设计为不停泵投球，原因是增加施工的可靠性。压裂工作完成后停泵，在进行完井口阀门的关闭、拆掉施工管线后，返排出液体，生产开始。

二、水平井裸眼分段压裂工艺过程分析

水平井裸眼分段压裂管柱结构设计有压力开启滑套和投球滑套两种。它是根据储层条件、水平段的有效长度及与储层主应力方位关系等因素综合考虑的。为实现压裂后不动管柱的油套连通，进行洗井，设计了外压差开启循环阀。油管连接工具，间距长的中间安装扶正器，使工具串的刚性增加。

1 压裂管柱接上钻杆进入井底，加压的同时把球投支座封球座，双向悬挂封隔器已经坐封悬挂。钻柱与压裂管柱在高压泵的作用下，在工具处分离，然后泄压提出钻柱与工具。

2 生产油管柱与外压差开启循环阀、水力锚、插入管相接，插管回接密封装置，加压、加力开启滑套开启。依次投球，进行压裂。

三、水平井裸眼分段压裂设计分析

水平井裸眼分段压裂设计不仅与油田化学和环境工程学有关，而且涉及到油藏地质学与测录井各个方面的知识。在设计过程中，须从以下4个方面考虑。

1 裂缝间距

为避免后期压力的干扰，根据压力场和流态分析，使正交裂缝间距适当，同时考虑裂缝与水平段井轴之间的夹角，然后确定压裂裂缝之间的距离。

2 封隔位置的确定

封隔器有悬挂封隔器和裸眼封隔器之分。不同的位置坐封不同的封隔器，必须进行分别设计。封隔器的坐封位置有：物性不好的泥质砂岩段、电性不良或变化较小或没有显著扩径的井段及用时较长的井段。悬挂封隔器位置应注意的事项：井斜角度需小于35度；位置应与套管鞋150m以上；井眼狗腿度应每30m小于10度；避开套管接箍。裸眼封隔器位置应注意的事项：应位于较硬的砂岩储层内；既均匀又较长的井眼并要求大于2m；井径比较小的位置；井眼狗腿度每30m小于10度。

3 确定分段级数和管柱规格

不仅要考虑工艺条件和裂缝的效率，还要根据储层条件、水平段的长度及水平段与储层主应力方位关系，进行分段，确定井下的工具位置。为了压裂施工的经济性，通过分段级数确定生产油管柱的规格。

4 砂量的选择

裂缝开口的形状由加砂量的大小直接决定。首先设计加砂规模，依据是临井同层位储层数据。其次应用Fracpropt 软件进行裂缝模拟，获取缝半长、缝高、缝宽及平均裂缝导流能力的数据。最后依据水平井多段压裂的基础理论并结合测录井的解释成果与测井曲线分析，决定各段的加砂规模。

四、水平井裸眼分段压裂技术分析

水平井压裂分段改造实施工艺技术难度较大。在不影响下一步施工的前提下，分段改造是水平井压裂要解决的核心问题。不仅要考虑到压裂液的性能和压裂设备，还要考虑到支撑剂的选择，以及是单井还是多井联作，所以也是一个综合问题。

水平井裸眼分段封隔以及压裂完井管串一趟入井，不仅能在裸眼水平段上精确控制起继位置，还能实现水平段储层保护剂选择性分段压裂并节约成本。现场要求对压裂工艺及工具性的控制实现，不仅保护了环境还降低了成本，使开发油气藏的技术水平又上了一个新台阶。

五、 结论

水平井分段压裂改造工艺技术的难点是选择分段压裂工艺方式和井下的封堵工具。水平井裸眼分段压裂技术有较高的科技含量，运用该技术能获得很好的经济效益。小井眼水平井裸眼压裂工具应用有较好的研究前景。

现在水平井分段压裂工艺技术方法主要有化学方法、机械方法与水力喷射等三种。相比而言，水力喷射方法不仅能实现自动封堵而且施工比较安全，它可用于裸眼、筛管和套管等完井方式，一趟管柱就可以进行多段压裂，施工周期较短，安全系数高，降低了储层伤害，国外有广泛的应用。

参考文献

[1]朱正喜，李永革.水平井裸眼完井分段压裂技术研究[R].石油矿场机械，2011-11-25.

[2]武恒志.低渗透油气田高效开发钻井技术研究与实践[R].石油钻探技术，2012-05-25 .

[3]胡鹏辉.水平井裸眼分段压裂完井技术探讨[R].科技创新与应用，2013-07-28.endprint