水平井压裂工艺技术现状及展望

樊仁杰

摘要：水平井压裂工艺技术的不断发展对我国低渗透率、特低渗透率等一些非常规的石油资源开发有极大的促进作用，提高石油开采采收率，同时也实现了我国油田稳产增产的目标。但是，在我国实际的水平井压裂工艺技术实施的构成中还存在许多技术上的以及设备上的制约，使得我国的水平及压裂工艺技术发展相对比较缓慢。本文主要针对我国当前水平及压裂工艺技术发展面临的不利局面以及不足之处进行了分析，并对该技术的发展趋势进行了分析。

关键词：水平井 ;分段压裂 ;现状 ;发展趋势

2008年开始，我国经过多年实验研究，实现了利用水平井压裂增产，改变了引进国外技术的被动局面，将大量不可采储量转化为可采储量，利用水平井对低渗透油气藏进行压裂改造的技术有了很大进步，为更多低渗透油气、致密油气资源的开发提供了技术支持和保障。尽管目前在水平井产能预测、水平井裂缝理论研究、水平井分段压裂施工工艺与水平井分段封隔工具等方面的研究取了较大的进展，但是总体来说离现场施工配套还有较大的一段距离。

1 水平井压裂技术现状

随着水平井开采技术的不断优化，目前国内外已经大范围推行。近几年国际油价跌宕起伏，许多低渗透油藏储量大，但是开采难度高，因此如何有效提高单井产量是目前企业发展的重点。水力压裂目前普遍运用在旧井挖潜，是提升产量的一个重要手段，其作用是通过对地层造缝建立新的流体通道。水力压裂逐渐在水平井技改时使用，主要有不同压裂管柱和分段压裂技术，此处重点介绍分段压裂技术。

1.1机械封堵逐层压裂的分段压裂技术

机械封堵逐层压裂的分段压裂技是利用封隔器分层压裂管柱对水平井段进行分层分段压裂的，为了满足油层纵向上分布特点和施工排量的要求，使用封隔器分层压裂管柱将所需压裂目的层分成若干个压裂层段，目的层即可以是单独的压裂层段，也可以是多个压裂层段。

当多个目的层被夹在两个封隔器之间时，一般要求配套使用限流法压裂技术或是堵球法等多裂缝压裂技术手段才能压开所有目的层。对于所需压裂井目的层层数多、各层纵向上分布间距大，受到现场施工排量限制问题，只能通过封隔器分层压裂管柱来逐段实施限流法或暂堵剂封堵炮眼法多裂缝压裂施工。因此，封隔器分层压裂管柱是大部分分层压裂技术的基础。

1.2水力喷砂分段压裂技术

水力喷射压裂工艺技术是指将水力喷砂射孔技术和水力压裂工艺合为一体，且自身具有独特的定位性，能够快速准确的进行多层压裂而不用机械密封装置。水力喷砂工具原理是利用伯努利方程，实现压能与动能之间的转化。相对应的工艺流程是 ： 首先是压能转化为动能，然后利用水力喷射使产能负压形成隔离效果，这样高速运转的流体在岩石中将产生孔洞，形成了压力势能，便造成了裂缝。当下一层段压裂时，可自行封隔，已经压开的层段将不会延伸，这样就不需用封隔器与桥塞等隔离工具，可通过拖动管柱依次压开其他所需改造的井段。

1.3水平井裸眼封隔器分段压裂技术

水平井裸眼封隔器分段压裂技术具备施工简单、作业流程简便且效率较高等優势，在低孔、低渗、低压油气藏的水平井增产改造中应用广泛。

现场施工作业时将压裂管柱连接到水平井分段压裂工艺管柱上，放入井中，下放到预定位置 - 投球 - 加压 -关闭坐封球座通道 - 提高压力以坐封所有封隔器。利用足够大的压力剪断滑套内的销钉，将压力推到内滑套下行位，启动锁紧机构，通过喷砂孔压裂进行施工。施工

时依次投入低密度球，压开所有的设计裂缝，施工结束后，放喷排液，回收低密度球，实现油管无阻，清除后续生产障碍。但是裸眼封隔器分段压裂技术目前也存在它的局限性，如封隔器膨胀时间过长，无法解封。裸眼封隔器 + 滑套分段压裂技术采用不动管柱，地面投球来施工，但是投球打开滑套裂缝起裂位置不易控制，分段压裂完成后压裂管柱即为生产管柱， 在气井中应用较多，在油井中应用还存在许多限制条件，不适合后期的二次作业。对于井深大于 4 500 m 的深井压裂，由于井筒摩阻大，地面压力高，一直是深井压裂的一个难题。

2 水平井压裂技术发展趋势

未来油气开采中面对更多非常规油气资源开发难度的加大，依据国内外的研究与需求，我国水平井分段压裂技术的发展趋势应主要有以下几方面：

（1）在裸眼封隔器 + 滑套分段压裂技术方面，应该着重研发相关配套的工具和工艺， 在实验中不断调试，研制出高效率压裂工艺技术。所用滑套需根据施工现场特殊需求而制定，这样可以减少实际生产中遇到的相关故障，降低风险，也可提高压裂质量，达到增产的目的。

（2）水平井分段压裂的目的是为了增产，压裂段数倍增，无疑是未来水平井分段压裂技术的一大重要发展目标。分段压裂段数愈多，对水平井储层的改造就愈成功， 遇高产油气层的机会就越大， 增产的可能性就越大。

（3）水平井分段压裂应着重研究压裂缝网的技术。

对于致密油气等非常规油气的增产改造，最重要的还是要实现预期的压裂效果，才可以达到预期压裂的目的。水平井层段通过压裂技术，形成的裂缝，多半有限，如何将人工压裂形成的裂缝与地层天然形成的裂缝进行交汇，形成裂缝网，这是未来需要攻克的一大难题。

3 总结

总之，水平井开发技术研究以来，取得了很多成果， 而在水平井压裂过程不仅需要需要选择合适的工艺和井下封堵工具，还要对压裂液、支撑剂及其配套技术适当提高。目前在国内外众多的分段压裂技术以及相应设备条件下，我们应该不断引进消化吸收，改进自身技术工艺上的不足，以及攻克相关配套设备上的局限性，最重要的还应是注重自主研究和创新。

参考文献：

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[4]大规模压裂技术在特低渗透油藏开发中的应用[J]. 高涛，曹宝格.石化技术.2016（11）.

（作者单位：中国石油集团渤海钻探工程有限公司井下技术服务分公司）