关于水平井封隔器滑套分段压裂技术的国内外调研

于文博,兰佩文,李瑞东（西安石油大学机械工程学院,西安 710300）

关于水平井封隔器滑套分段压裂技术的国内外调研

于文博,兰佩文,李瑞东
（西安石油大学机械工程学院,西安 710300）

随着世界经济的发展，石油这一不可再生资源在社会发展中的作用日益显著，石油的开采方式也在不断的突破与创新。水平井分段压裂技术自2002年开始，经过数年的快速发展，形成了可以与不同完井条件相适应的水平井分段压裂技术。作为非常规油气开发的主要技术，水平井分段压裂技术有许多优点，可以大幅提高采收率，同时也取得了长足的进步与发展，世界上专门研究该技术的公司也屡见不鲜，可以说得到了国际与社会的广泛关注。本文主要介绍封隔器滑套分段压裂技术。通过对其国内外现状、技术介绍、优化方法等方面进行研究，以期为水平井分段压裂技术的发展与探索提供参考。

水平井；分段压裂；封隔器滑套；国内外现状；优化

1 前言

近几年石油开采技术的发展在全球都备受关注，越来越多的探明储量都属于低渗透储层，开采难度大，经济效率低，水平井的发展大大提高了集水建筑物与地下水非饱和带中的气体、地下油气的接触面积，有效地提高了流体的抽取效率。本文主要选取水平井封隔器滑套分段压裂技术作为范例，来介绍水平井分段压裂技术的国内外发展情况，关键技术和分析优化等方面，希望可以对水平井分段压裂技术的发展有所帮助。

2 水平井封隔器滑套分段压裂技术国内外现状

我国在2011年2月，完成了悬挂封隔器，压缩式裸眼封隔器，锚定封隔器，回插管及机械可开关滑套等工具的研制，随后几年先后完成水平井裸眼封隔器滑套10段压裂管柱地面整体试验，HG油田红平3井完成2开井身结构裸眼封隔器12段压裂试验，CL气田D组致密砂岩气藏CSD20井完成3500m井身裸眼封隔器滑套10段压裂试验[1]。

哈里伯顿公司的遇油膨胀封隔器是通过投直径不同的球逐段打开滑套，并可以后期关闭不太理想的产层；支持连续泵注，节约作业周期。

贝克休斯公司的封隔器滑套技术是通过液压坐封封隔器不固井、不射孔来实现的。其特点有：一趟管柱安装完，节省时间；可以更好地控制裂缝的延伸；通过小规模、有选择性地处理来降低压裂成本；最多可处理 11 段[2]。

3 水平井封隔器滑套分段压裂技术介绍

（1）水平井封隔器滑套分段压裂技术简介：水平井封隔器滑套分段压裂技术可分为固井水平井套管内封隔器滑套分段压裂技术和裸眼水平井封隔器滑套分段压裂技术。水平井套管内封隔器相对来说比较适合低渗透油田油井开发，能实现套管内不动管柱一次完成多段压裂，具有全过程液压动作、不泄压投球、储层改造针对性强的特点。目前可以满足的最高压裂段数是15段，150℃耐温，70MPa耐压差，其施工作业效率得到有效提高，具有先进，安全，可靠，高效的特点[3]。水平井裸眼封隔器滑套分段压裂工艺是新兴的水平井压裂改造技术，在页岩气，致密油气藏水平井中得到了广泛的现场应用和成功的矿场效果。该工艺主要有遇油膨胀式裸眼封隔器、机械封隔式裸眼封隔器、锚定封隔器和悬挂封隔器等配套工具。

（2）封隔器滑套分段压裂管柱及工具：套管内封隔器滑套：封隔器滑套分段压裂管柱及工具是水平井封隔器滑套分段压裂技术的核心。套管内封隔器滑套于2006年研发，封隔器被设计为液压坐封和液压解封Y444型封隔器，其目的是为了提高井下动作的安全可靠性，但套管内封隔器滑套分段压裂工艺技术的压裂段数级差排布受到限制，使得一趟管柱最多只能压裂6段[3]。裸眼封隔器滑套：机械封隔式裸眼封隔器，锚定封隔器，悬挂封隔器等关键工具的研制是为了提高深层气藏单井产量，增大井筒与储层接触面积，降低井口施工压力，形成了三套裸眼水平井完井压裂工艺管柱，能够满足最高压裂段数29段，耐温150℃，耐压差70MPa的裸眼水平井多段压裂要求。

4 水平井封隔器滑套分段压裂技术参数保障及预防

施工参数要求不足会造成遇阻，出砂压裂管柱遇卡，井口及套管刺漏失控，压裂砂堵等不利局面。为了保证施工顺利进行，对于参数的要求和预测应注意几个方面：压力，排量，优化裂缝，预测摩阻。（1）压裂施工参数最主要的就是压力，在井底压力大于底层破裂压力的时候才可以压开底层；（2）排量则是不容忽视的因素，裂缝压力的变化受排量和压裂液性能共同影响，还可以改变支撑剂输送方式以及裂缝的几何形状；（3）当施工净压力处于临界压力时，在施工时满足造缝与输砂条件下，不希望裂缝压力超压从而引起滤失严重；（4）应该用合理的施工总量，前置液用量，不同支撑剂加砂顺序，加砂浓度和注入方式等，达到优化裂缝的要求；（5）为了达到施工安全、顺利，并降低成本的目的，对预测分段分裂压力应给予重视，其影响参数有：地层闭合压力，裂缝延伸压力，管柱摩阻，液柱压力等，主要区别参数为近井裂缝弯曲摩阻；（6）裂缝的条数、长度、导流能力以及位置布置组合都会对产量有影响。随着裂缝条数、长度和导流能力的增加 , 压裂水平井的累计产量总体上逐渐增加 , 但增幅却在不断减小。（例如水平井长度为 600m的情况下,最佳裂缝条数为 4 ～ 5 条, 最佳裂缝半长为120 ～ 140 m）[4]。当外部的裂缝间距小而内部的缝间距大时产量最高, 均匀分布裂缝产量居中。

5 总结

水平井分段压裂技术在未来会趋于完善，它的出现解决了一些直井所不能解决的问题，对提高现有的一些特殊和难以应用的地质储量，确实是一项技术上的突破。它既有提高油田最终采收率、单井控制储量多、泄油体积大、产能高、油藏适应能力强等优点，也特别适于陡峭油层、垂直裂缝、稠油和气顶、底水等油层中使用。但它不会替代直井，而是对直井的补充和发展。各国对水平井的开发越来越重视，水平井分段压裂技术也在不断的探索中迸发出璀璨的火花。在未来，这项技术将会得到广泛的应用与推广，技术也会有新的突破。

[1]段文广.国内外水平井分段压裂技术现状[J].西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院,2012（03）.

[2]张焕芝.国外水平井分段压裂技术发展现状与趋势[J].石油科技论坛,2012（06）.

[3]吴奇.水平井封隔器滑套分段压裂技术[M].北京：石油工业出版社，2013（01）:53-54.

[4]马飞.水平井封隔器分段压裂技术在川西油气田的应用[J].石油地质与工程,2010,24（06）.

于文博（1993-），男，吉林敦化人，研究方向：机械设计制造及其自动化专业。