延长气田深井压裂工艺技术改进及应用

沙昱良，马弘刚，刘利维，户传路(陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探公司，陕西 延安 716000)

1 压裂井口装置和油管柱

1.1 井口装置破裂

根据文献参考发现，我国西部的延长气田需要的压裂施工压力一般需要在60 MPa之上，但是由于施工的一些问题导致压裂控制难度变大，在进行开采过程中导致压裂压力过大，市场需要进行液氮置换保证开采的进行，目前，这种情况已经成为普遍问题。因此，本文设计通过KQ54-105K装置对Q65-70进行更换，通过高控制能力的压裂设备进行气藏开采，保证施工效果，经测试，施工过程无问题[1]。

1.2 压裂绳

在我国，压裂管柱的设计工艺一般为，喇叭口-节流阀-厚油管-井口等从下往上的方式。因此，本文针对延长气田特点，对各个工艺设备进行改善和优化，保证在西北延长气田的高压下，降低压裂过大导致的一系列问题[2]。

1.3 封隔器

由于Y344-114封隔器已无法满足当今西部气田开采的需求。所以需要找到更为先进的设备来提高开采过程的耐高温以及稳定均压差的效果。目前，本文选中G系列封隔器进行设计，提高原封隔器的性能后，进行实际测试，能够减少压裂施工过程中套管出现风险的可能性，并且，G系列封隔器的耐高温性在150℃之上，稳压能达到70 MPa，进而提高气藏开采成功率。

1.4 管柱结构

西部深井的压裂压力很高。存在多种超压和地层破坏现象，其位移不能满足设计要求。压裂施工压力大多接近70 MPa的压力极限。根据不同的施工位移和地面条件对立柱结构进行了优化和改进，现场应用效果明显。小排量结构的主要结构(低于2.8 m3/min)：喇叭口+Φ34 mm节流阀+Φ73 mmP110油管+封隔器+液压锚杆+Φ73 mmP110油管柱+P110双头油嘴+KQ65-105井口。大排量结构(3.0 m3/min以上)11和88层管柱结构：喇叭口+Φ34 mm节流阀+Φ73 mmN80油管+封隔器+液压锚杆+Φ73 mmN80油管+N80可变扣木偶+Φ89 mmN80油管柱+P110油管可变扣+P110双公短接管+KQ65-105井口。Mountain2及更低层的管柱结构：喇叭口+Φ34 mm节流阀+Φ73 mmN80油管+封隔器+液压锚杆+Φ73 mmN80油管+N80可变带扣短节+Φ89 mmP110油管柱+P110可变带扣+P110双公头短节+KQ65-105井口。

2 压裂材料

2.1 压裂液

在实际的天然气生产中，同一天然气井中可能同时出现多种流型。在正常运行条件下，气井的常规流量。该状态主要是圆形雾流。氮反排排水的优点是举升深度大，举升深度可达2 900 m；产液范围广(60～600 m3/d)，适用于不同产油率的油气井和压裂后的压裂液回流。适用于斜井，定向井等结构复杂的井。并非所有的工作条件都可以用于液氮提升。同时，我们还必须要求气井满足以下先决条件：(1)气井本身必须具有一定的产气量；(2)气井本身具有一定的地层能；(3)井筒和套管的连接无堵塞。液氮的同时注入可以增加压裂液的返排时间和返排速率，减少压裂液对地层和填充裂缝的破坏，缩短作业周期，增加气井产量。因此，有必要开展液氮举升与排水技术的研究[3]。

3 高温压裂液体系研究

目前在压裂液中使用的增稠剂主要分为两种主流种类。一种是纯天然型的植物胶或者相关衍生产品。另一类是人工合成聚合物类产品。一般人工合成产品能够具有更强的耐高温性，低溶水性以及抗菌性的良好性质，但是也存在低抗剪切性，对不完全凝胶的一部分污染的缺点。天然型产品主要是具有更高的粘度，耐盐性，以及使用后可自我降解保护环境的优势。具体如何选择需要根据实际情况进行合理分析和评估。

4 压裂施工技术

在压裂施工过程中，可以适当增加压裂泵车的数量。从压裂方法的角度来看，分层压裂效果较好，第二层是复合压裂效果，单层压裂效果最差。通过对延长段48口气井的统计分析，发现组合压裂效果最好，其次是局部压裂和单压裂。不同压裂方法生产差异较大的主要原因是储层非均质性，导致压裂过程中生产水平不同，影响了开发效果。如果固井质量不好，则在固井环与地层之间会存在间隙，从而无法有效地密封固井环。容易使压裂液流到水泥环外。压裂液不能完全进入地层而产生裂缝。取而代之的是，它流过水泥环与地层之间的缝隙，导致储层未完全压缩，从而影响了压裂[4]。

5 压裂失败的原因分析

西部气田通常被深埋，并且具有很高的破碎压力和高温。针对西部深井水力压裂成功率低的核心，水力压裂人员的技术水平，水力压裂液的性能和支撑剂性能，封隔器质量，管材抗压强度，抗压强度等方面进行了综合分析。因素进行了。出去。圣诞树，管柱组合，施工参数，地质应力等经过仔细的调查，西部深井压裂过程压裂失败主要存在以下几个关键因素(1)封隔器压力差和耐热性不足。(2)管道强度不足。(3)气树没有压力。(4)深井很紧。原位应力很大。(5)压碎液体的耐热性不足。因此，文章针对上述因素，分别提出了对应的解决措施和优化方式。

6 压裂工艺参数的优化

6.1 支撑塞技术

支撑剂段塞技术已成功应用于弯曲摩擦和多裂缝断裂的处理。在深层油藏改造过程中，由于深埋深和固结的影响，使油藏牢固固化，地层压力高，水力压裂时的压裂宽度窄，压裂时支撑剂难以移动，并且沙子难以改良，最终导致拥堵和施工失败。支撑剂堵塞技术已经针对各种物理性质进行了优化，不仅降低了井附近裂缝的摩擦阻力，而且还支持了远处的微裂缝和井附近裂缝的高电导率，进而降低设备维护的后期成本[5]。

6.2 线性磨削技术

砂磨步骤通常采用逐步的砂磨步骤。也就是说，根据几种不同的砂液比逐渐添加支撑剂。由于薄层，低渗透性和良好的井斜，添加沙子的过程很麻烦。为了保持稳定的打磨和平滑的结构，该设计采用了底部打磨程序，可将打砂比的步长减少3%～5%。随着不同水平的砂溶液比率增加，在整个砂溶液添加过程中砂溶液比率持续增加，并且线性砂类型添加在地层中形成了更合理的支撑分布。

6.3 二次砂光压裂网络压裂砂光技术

为了增加破碎的复杂性，二次砂破碎技术首先泵送低粘度的线性凝胶状破碎流体+粉末状陶瓷，以产生破碎并建立较大的位移，从而形成破碎网络。我会。交联的破碎液用于形成接缝并输送砂子，以形成大块破碎物并提高破碎性。

6.4 优化效果

超低浓度，低破坏的压裂液可以满足140～160 ℃的压裂需求，压裂液的综合性能评价达到行业标准。

支撑剂塞技术不仅降低了井附近裂缝的摩擦阻力，而且还支持远处的微裂缝，并保持了井附近裂缝的高电导率。

通过二次砂破碎过程，形成了人工破碎，干扰了原地应力，减小了水平方向的原地应力差系数，提高了破碎网的形成程度。

7 具体流程改进

7.1 最佳封隔器

Y344-144.120/35封隔器用于压裂的早期阶段，工作温度为120 ℃，工作压力差为35 MPa。Y344-114-150/70封隔器是经过多方研究选择的，可以满足最高温度150℃和最大压差70 MPa的要求。用两个封隔器对Y19井的s2层(4 190～4 195 m)进行了对比测试。结果表明，旧的封隔器没有密封(套管压力升至26.4 MPa)，不能满足要求。新的封隔器座椅密封良好，可以满足施工要求。

7.2 最佳管柱

压缩前的建筑压力超过了65 MPa的建筑极限压力，达到了70 MPa，超过了当前使用的27/8 N80管的内部耐压性，因此在施工过程中压力升高并最终导致施工失败。 因此，对于西部的深井压裂，应选择性能更高的管，以增加西部的深井压裂管柱的压力要求。在调查了周围的气田之后，决定使用性能更高的2 P11O管。

7.3 改进射孔技术

设计分类测试，设计两个开采小组进行气藏开采测试，分别进行反向循环洗井工艺和正反循环式洗井操作，通过两个不同射孔技术测试当前方案在钻探过程中对井底的冲洗效果。经测试发现，正反循环洗井能够保证压裂操作实施过程中的压力稳定性，减少设备负担。同时，通过改进工艺，将射孔技术进行更新，设计成复合射孔工艺，能够保证在进行射孔时，不影响气藏压裂过程，将产生的污染气体通过喷射的方式进行压裂技术的扩展，可以在减少污染的前提下，提高了射孔以及压裂过程的压力。通过对上述措施的测试，发现，复合射孔工艺以及正反循环洗井工艺能够对气田压裂工艺流程的改进起到重要的作用。

8 结语

我国西部气藏属于长期掩埋且深度较大，地面压力过高等特点，导致前期开采的困难程度大大提升。因此，本文分析了提高压裂工艺效果的主要因素，分别对封隔器，油管柱等设备进行了改善优化，并针对射孔技术进行了工艺改革，提高了压裂有效率，保证了压裂施工的顺利进行。在进行实际测试过程中，气藏开采成功率可达93%以上，对提高西部延长气田开采提供了巨大的帮助，达到了预期的效果。本文提出的措施能够有效地解决西部气田气藏开采压裂施工难度大等问题，为之后西部气田工作者提供一定的指导帮助。