姜瑞忠，王 平，衛(wèi)喜輝，徐建春，Yu Liang(梁宇)

(1.中國石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266555;2.University of Wyoming，USA)

國外致密氣藏鉆完井技術(shù)現(xiàn)狀與啟示

姜瑞忠1，王 平1，衛(wèi)喜輝1，徐建春1，Yu Liang(梁宇)2

(1.中國石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266555;2.University of Wyoming，USA)

目前非常規(guī)氣藏尤其是致密氣藏的開發(fā)在國內(nèi)外受到普遍關(guān)注，國外在致密氣藏鉆井、完井、壓裂等方面形成一系列配套技術(shù)，其成功的開發(fā)實踐將為中國致密氣藏開采提供寶貴的經(jīng)驗。在系統(tǒng)調(diào)研并分析國外致密氣藏鉆完井及配套技術(shù)的基礎(chǔ)上，借鑒國外致密氣藏的開發(fā)經(jīng)驗，得出以下幾點啟示：一是綜合應(yīng)用小井眼、快速鉆井等技術(shù)降低成本，減小費用;二是儲層及環(huán)境保護(hù)須貫穿致密氣藏鉆完井過程的始終;三是水平井、多分支井技術(shù)有助于提高油藏接觸面積，提高單井產(chǎn)量及采收率;四是氣藏描述技術(shù)有助于研發(fā)有針對性的鉆完井技術(shù)。上述分析研究結(jié)論將對中國致密氣藏鉆完井技術(shù)起到有效地推動作用。

致密氣藏;鉆井;完井;壓裂;啟示;國外

引 言

Holditch對致密氣藏的定義最能體現(xiàn)致密氣的特點［1］：只有通過水力壓裂或采用水平井、多分支井生產(chǎn)才會達(dá)到經(jīng)濟流速或經(jīng)濟采收體積天然氣的氣藏。在美國，一般定義滲透率小于0.1×10－3μm2的氣藏為致密氣藏。世界致密氣生產(chǎn)分布在美國、南美(阿根廷)、澳大利亞、亞洲(中國、印度尼西亞)、俄羅斯、北歐(德國、挪威)、中東(阿曼)等地，其中美國產(chǎn)量最大［2－4］。致密氣藏在砂巖和碳酸鹽巖地層均有發(fā)現(xiàn)，是最早被工業(yè)化開采的非常規(guī)天然氣資源。雖然致密氣分布廣泛，但除北美之外其他地區(qū)的開采程度有限，主要原因在于：①缺乏對這類資源的認(rèn)識;②許多國家不支持天然氣的政策以及市場需求很小;③缺少成功開發(fā)這類油藏的技術(shù)。近年來由于技術(shù)的進(jìn)步以及對能源需求的持續(xù)增加，國外許多石油公司轉(zhuǎn)向致密氣開發(fā)。到目前為止，世界一些國家及大型石油公司在開采致密氣藏方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。致密氣田成功開發(fā)的關(guān)鍵是提高鉆完井的作業(yè)效率，開采的中心原則是通過氣藏接觸面積最大化來優(yōu)化生產(chǎn)，這可以通過一系列鉆完井技術(shù)來實現(xiàn)［2］。本文綜述了近年來國外致密氣鉆完井技術(shù)的最新進(jìn)展，總結(jié)了國外有效開發(fā)致密氣藏鉆完井的成功經(jīng)驗，學(xué)習(xí)和借鑒這些經(jīng)驗將對中國致密氣藏開發(fā)起到積極的推動作用。

1 致密氣藏鉆井及配套技術(shù)

1.1 致密氣藏鉆井方式選擇

致密氣藏由于生產(chǎn)指數(shù)低、驅(qū)替面積小，開采的經(jīng)濟風(fēng)險高于常規(guī)氣藏，因此選擇合適的技術(shù)和方法對致密氣藏的開采很重要。由德克薩斯 A＆M大學(xué)研發(fā)的致密砂巖氣藏咨詢(TGA)系統(tǒng)可以幫助石油工程師根據(jù)輸入的油藏和完井參數(shù)選擇鉆完井方式、油層改造方式、射孔和支撐劑、生產(chǎn)套管和油管尺寸等［5－7］。實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)所做決策的效果與有經(jīng)驗的工程師團(tuán)隊所做出的決策效果相差無幾。隨著全球天然氣需求的持續(xù)上升及有經(jīng)驗工程師的短缺，TGA系統(tǒng)會發(fā)揮越來越重要的作用。

1.2 適用于致密氣的鉆井技術(shù)

1.2.1 水平井

水平井既能降低費用又能最大限度采氣［8］可使氣田井?dāng)?shù)減少50% ～80%，同時使氣藏接觸面積最大，穿過不同目標(biāo)層，提高天然裂縫潛力。目前有3種方法鉆水平井：旋轉(zhuǎn)和滑動鉆井、連續(xù)油管鉆井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)(RSS)。旋轉(zhuǎn)和滑動鉆井鉆時長、鉆頭磨損不均勻，連續(xù)油管和RSS聯(lián)合使用可以使井筒光滑、保持井眼穩(wěn)定性、有更高的成功率。新技術(shù)的發(fā)展使水平井成為致密氣開采最為經(jīng)濟有效的方法［9］。

1.2.2 定向井

致密氣藏應(yīng)用定向井的原因包括：①致密氣藏一般為多層氣藏，垂直滲透率低，水平井效果不好;②鉆垂直段可以通過測井獲得產(chǎn)層和儲量信息;③致密氣藏垂直井水力壓裂成功率高于水平井或斜井。在美國 Pinedale、Jonah及 Natural Buttes油田，定向井技術(shù)被廣泛用于致密氣開采。對Pinedale油田，懷俄明環(huán)保局預(yù)計定向井技術(shù)相對其他技術(shù)能夠減小對環(huán)境的影響達(dá)50%～90%。定向井技術(shù)對于環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格，在極地惡劣環(huán)境、地面設(shè)備安裝困難等地區(qū)具有良好的推廣應(yīng)用價值。

1.2.3 多分支井

多分支井的目的在于獲得最大油氣藏接觸面積，減小對環(huán)境的影響。多分支井作為一種開發(fā)低滲透油氣藏和老油田的鉆井方法，在國外得到大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用的原因是［10］：①開發(fā)低產(chǎn)油田降低生產(chǎn)綜合成本、提高單井產(chǎn)量;②開發(fā)成熟油田或枯竭油氣藏可延長油井使用壽命、節(jié)省投資;③適合海上鉆井或具有深產(chǎn)層井;④實現(xiàn)一口井開發(fā)多套油層。多分支井開采致密氣可降低經(jīng)濟風(fēng)險及單位技術(shù)成本并能提高致密氣藏采收率。

國外代表性的多分支井技術(shù)是哈里伯頓多分支井技術(shù)，目前有4種多分支井系統(tǒng)［11］。①Mill-Rite Milled Exit系統(tǒng)：用于老井或新井，具有精確的深度和方位控制及較低的費用;②IsoRite隔離完井系統(tǒng)：專門用于需要重新通過鉆井來獲得分支的井;③FloRite系統(tǒng)：用于交界處需要完全壓力隔離的井;④StacRite多分支井系統(tǒng)：對新井適用，設(shè)備要求和作業(yè)流程最小。

1.2.4 小井眼技術(shù)

小井眼指完井井眼尺寸小于152.4 mm或全井60%以上井眼尺寸為152.4 mm。優(yōu)點主要體現(xiàn)在井場占地面積小、鉆井設(shè)備輕、工作量少、只需常規(guī)鉆井1/3的工作人員、節(jié)約鉆井成本15% ～40%。在低滲透、致密氣藏適合進(jìn)行小井眼鉆井［12］。近年來，隨著油氣生產(chǎn)費用的上升以及油氣生產(chǎn)不斷向邊遠(yuǎn)地區(qū)擴展和鉆井技術(shù)的發(fā)展，小井眼井的優(yōu)越性更為顯著［13］。

1.2.5 連續(xù)油管鉆井

該技術(shù)用連續(xù)油管代替標(biāo)準(zhǔn)的連接套管，利用井下馬達(dá)驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)［14］。連續(xù)油管單元包括部分：絞車、注入頭、供電部分、操作室。該技術(shù)的優(yōu)點是鉆井部件可以快速調(diào)動、減小非生產(chǎn)時間安全、對環(huán)境影響小，而缺點是受深度和連續(xù)油管尺寸限制存在相關(guān)機械問題。目前在致密氣田僅用于重新鉆井和側(cè)鉆，在多層和高度衰竭致密氣藏最具應(yīng)用潛力［15］。

1.2.6 套管鉆井

利用油田套管作為鉆井管柱，鉆井和下套管同時完成［16］。與常規(guī)方法不同之處在于鉆鋌不提供鉆壓、管柱連接不同，套管鉆井應(yīng)用堆垛連接，包括轉(zhuǎn)矩環(huán)或耦合連接。鉆機最重要的部件是套管驅(qū)動系統(tǒng)，目前主要應(yīng)用2種系統(tǒng)：威德福的旋轉(zhuǎn)套管傳遞扭矩系統(tǒng)和德士古可回收井底鉆具組合+馬達(dá)驅(qū)動常規(guī)鉆頭+井下擴眼系統(tǒng)。該技術(shù)可以減少漏失和卡鉆，提高鉆速及氣體產(chǎn)量。主要在美國、加拿大、泰國灣、巴西等地應(yīng)用。

1.2.7 控壓鉆井

應(yīng)用控壓鉆井技術(shù)可在井筒作業(yè)范圍內(nèi)精確控制環(huán)空壓力變化［17］，分為消極控制和積極控制消極控制應(yīng)用基本配置應(yīng)對鉆井問題;積極控制通過整個井的設(shè)計(套管、油管、流體)來精確控制井筒壓力。優(yōu)點是減小漏失、減輕井筒穩(wěn)定性問題避免氣體或液體如二氧化碳、硫化氫運移到地面缺點是費用大、需要特殊工具及對鉆井人員的培訓(xùn)。

1.2.8 欠平衡鉆井

致密氣田應(yīng)用欠平衡鉆井可以使井筒鉆遇裂縫時減小漏失和地層傷害［18］，還能提高鉆速、減少壓差卡鉆;鉆井過程中一直生產(chǎn)油氣;發(fā)現(xiàn)常規(guī)鉆井遺漏或不能識別的產(chǎn)層。欠平衡鉆井的優(yōu)點是油藏描述通過鉆井?dāng)?shù)據(jù)收集和應(yīng)用提高對勘探前景、流體流動、滲透率各向異性以及生產(chǎn)能力的理解，缺點是防止井噴和井涌需要更多的設(shè)備，費用更高。目前在德克薩斯東南部、阿納達(dá)科、北美、阿根廷內(nèi)烏肯盆地的致密氣田得到廣泛應(yīng)用［19］。

1.2.9 復(fù)合鉆井

復(fù)合鉆井技術(shù)主要包括控制壓力套管鉆井技術(shù)及欠平衡套管鉆井技術(shù)。控制壓力套管鉆井技術(shù)是最有前途的鉆井技術(shù)，但目前只用于垂直井鉆進(jìn)。欠平衡套管鉆井技術(shù)結(jié)合了欠平衡鉆井技術(shù)與套管鉆井技術(shù)的優(yōu)點，欠平衡鉆井技術(shù)可以減小地層傷害，套管鉆井技術(shù)可以解決漏失和井控問題。

1.2.10 FDP快速鉆井工藝

快速鉆井的工作流程如圖1所示。把鉆井系統(tǒng)能量消耗的實時數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)化方法結(jié)合，更好地制訂計劃和設(shè)計，確保高效、快速鉆井。適用于各種地質(zhì)情況，深井、淺井，直井、大角度井。已廣泛用于得克薩斯南部、中東、澳大利亞和俄羅斯等地。對于一口井給定層段，鉆速提高近20%，對于一口井鉆速提高近35%(圖1)。

圖1 快速鉆井流程示意圖

1.3 致密氣藏鉆井配套技術(shù)

1.3.1 斯倫貝謝致密巖石分析系統(tǒng)

提供對致密氣藏更深刻的理解，包括油藏非均質(zhì)性、巖石各向異性、取樣要求、致密氣產(chǎn)能、完井潛力預(yù)測，為致密氣藏評價、完井設(shè)計、鉆加密井提供背景知識，減小決策失敗概率。系統(tǒng)分為6個部分：綜述、非均質(zhì)性描述、頁巖分類、油藏評價、完井質(zhì)量、巖心錄井整合［20］。

1.3.2 高分辨率井間測量技術(shù)

井間高分辨率地震信號不經(jīng)過松散的近表面地層直接發(fā)送到油氣藏，井下接收器的頻率高達(dá)3 000 Hz，發(fā)送的地震圖像達(dá) 0.9 ～2.0 m 垂直精度［21］。把該技術(shù)獲取的地震圖像和水力壓裂作業(yè)圖像進(jìn)行疊合可以識別氣藏砂體和水力裂縫翼展，優(yōu)化致密氣藏加密鉆井、氣藏描述。

1.3.3 三維地質(zhì)力學(xué)地球模型(MEM)

三維地質(zhì)力學(xué)地球模型從3個方面減小井眼不確定性：①井筒壓力控制程序來檢測和控制井眼穩(wěn)定性;②在膨脹性黏土地層推薦使用抑制性鉆井液;③顯示最大和最小水平應(yīng)力的地質(zhì)不平衡。該技術(shù)可以降低致密氣藏鉆井費用及風(fēng)險、消除非生產(chǎn)時間。

1.3.4 適用于致密氣藏的鉆井液及水泥漿

(1)高品質(zhì)水基泥漿(HPWBM)。HPWBM包含鋁化學(xué)物、微縮形變密封聚合物、鉆速增效劑［22］。鋁化學(xué)物可以進(jìn)入孔隙喉道和微裂縫來保持穩(wěn)定性;微縮形變密封聚合物能橋接孔隙喉道及微裂縫;鉆速增效劑能油濕鉆頭、鉆桿和其他金屬組分，減小黏土對鉆頭附著。致密氣田現(xiàn)場應(yīng)用表明，與普通鉆井液相比，該泥漿對環(huán)境更有利、費用更低，可減少卡鉆、提高鉆速。

(2)哈里伯頓致密氣田鉆井液。哈里伯頓公司研發(fā)了一系列鉆井液用于致密氣藏。超低固體含量鉆井液可以避免固體侵入和孔隙堵塞從而保護(hù)氣藏;獨特的凝膠結(jié)構(gòu)能夠提高當(dāng)量密度控制能力和鉆井液攜帶能力;對高溫高壓井研發(fā)了高黏隔熱鉆井液，減小地層傷害、提高氣藏生產(chǎn)能力、保護(hù)生產(chǎn)套管。

(3)其他水泥漿系統(tǒng)。在致密氣藏高溫高壓井中應(yīng)用的水泥漿系統(tǒng)還包括：①自愈合水泥漿系統(tǒng)SHC，水泥硬化后存在微裂縫或內(nèi)部裂紋時，該水泥可利用膨脹進(jìn)行自我修復(fù)，提供二次保護(hù)，減少修井費用，解決作業(yè)安全性和環(huán)境問題［23］;②高密度高品質(zhì)水泥漿(HDHP)，在高溫高壓井中應(yīng)用HDHP水泥漿，具有低孔隙度、低流變性、高早期抗壓強度的特點［24］。

1.4 哈里伯頓致密氣藏鉆井及配套技術(shù)

1.4.1 哈里伯頓MercuryTM技術(shù)

通過低頻率電磁波在地面和井底建立雙向聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳送，不依靠泥漿系統(tǒng)、也不會有串臺干擾及信號沖突，具有高效率和高可信度［11］

1.4.2 StrataSteer?致密氣田地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

保證鉆井時精確控制井眼位置，確保井眼軌跡始終位于較好氣藏。主要應(yīng)用的方法包括：隨鉆測井 探 測 器、可 視 化 軟 件、遠(yuǎn) 程 操 作 等［11］StrataSteer?包括3部分：①鉆前優(yōu)化井眼設(shè)計;②隨鉆測井實時地質(zhì)導(dǎo)向;③鉆井后續(xù)分析。該技術(shù)能提高水平井和油藏直接接觸面積、減小致密氣田遺漏產(chǎn)層、提高采收率、通過精確確定井筒位置縮短側(cè)鉆及非生產(chǎn)時間。

1.4.3 哈里伯頓公司其他致密氣田鉆井新技術(shù)

包括：Drillworks?軟件估計鉆前和鉆后地層壓力，優(yōu)化泥漿和套管;針對致密氣藏地層巖石堅硬的特點，采用有針對性的鉆頭和切削器，提高鉆速和穩(wěn)定性;通過Evader?隨鉆測量回轉(zhuǎn)儀提供精確回旋導(dǎo)向測量，降低費用，減少非生產(chǎn)時間，避免井筒碰撞;利用Geo－Pilot XL和 Geo－Pilot GXT系統(tǒng)提供實時連續(xù)鉆頭導(dǎo)向和地層評價來精確確認(rèn)井筒位置［11］。

2 致密氣藏完井及水力壓裂技術(shù)

2.1 射孔

2.1.1 即時射孔技術(shù)(JITP)

埃克森美孚首創(chuàng)的即時射孔技術(shù)使以前不可能經(jīng)濟開采的致密氣藏實現(xiàn)了經(jīng)濟開發(fā)。該技術(shù)用裝配在井中的射孔槍將處理液泵入井下，在1口井中選擇性射開某個層段并用球封實現(xiàn)層段之間的轉(zhuǎn)換來連續(xù)處理不同層段。

2.1.2 高壓注氮射孔技術(shù)

在美國科羅拉多州致密砂巖氣田曾進(jìn)行過高壓注氮射孔試驗，在射孔井段內(nèi)充滿高壓氮氣，在套管內(nèi)壓力高于地層壓力時射孔，射孔后瞬時高壓氣流能夠清洗射孔井段，從而提高產(chǎn)量。實踐證明這種方法的實際效果大大優(yōu)于井下核爆炸和超大型水力壓裂。此方法國內(nèi)未見使用，有待試驗。

2.1.3 套管外射孔技術(shù)

馬拉松公司擁有這種射孔技術(shù)的專利。作業(yè)時，將射孔槍放在套管外下到井中。射孔槍靠液壓控制管線啟動點火，槍被激發(fā)時舌形隔離閥關(guān)閉，隔離每個層段。通過創(chuàng)新的多層段工藝減少作業(yè)時間和完井成本、降低投產(chǎn)時間。該技術(shù)已在加拿大、美國的多個油氣田應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果證明，套管外射孔能使完井時間減少60% ～80%，費用降低20%，生產(chǎn)井產(chǎn)能提高 50%［25－27］。

2.1.4 連續(xù)油管傳送射孔+噴砂技術(shù)

噴砂技術(shù)可以與裂縫有更好的連接，是一種可以侵蝕鋼襯、水泥和地層并在其中間造成無應(yīng)力空間通道的方法?？籽鄣挠行е睆娇梢员苊庵蝿蚪樱档唾M用，對于致密氣田的開發(fā)極為重要，還可以在早期減小非生產(chǎn)時間和鉆井費用，晚期優(yōu)化壓裂支撐劑的驅(qū)替［28］。

2.2 封隔、膠結(jié)系統(tǒng)

2.2.1 可膨脹封隔、膠結(jié)系統(tǒng)

包括彈性可擴張膠結(jié)系統(tǒng)(FEC)、可膨脹彈性封隔器技術(shù)(SEP)、可膨脹襯管懸掛器技術(shù)。FE包括彈性材料、膨脹劑、常規(guī)添加劑等，能夠有效防止由于水泥體積收縮產(chǎn)生的膠結(jié)失效問題［29］。在致密氣田由于需要完井和改造特低滲地層，采用可膨脹彈性封隔器技術(shù)，在油或水出現(xiàn)的情況下橡膠會膨脹密封環(huán)空，對于密封不規(guī)則的環(huán)空是最好的技術(shù)選擇。可膨脹襯管懸掛器下入井后，懸掛器向外膨脹，由液壓驅(qū)動可膨脹圓錐進(jìn)行密封。松緊設(shè)計使系統(tǒng)進(jìn)行往復(fù)運動來擴眼，降低風(fēng)險，同時不受鉆井壓力激變的影響，可以減少密封問題、提高整體性、減少非生產(chǎn)時間、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性［30］。

2.2.2 Swell packer隔離系統(tǒng)

傳統(tǒng)膠結(jié)技術(shù)和選擇性射孔技術(shù)費用大，而且經(jīng)常在多層氣藏失效，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于裸眼井或套管井，通過可膨脹橡膠來密封環(huán)空。具有簡單性、可靠性、有效性等特點，還可以大大減小費用系統(tǒng)控制管線饋通的特點提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小了控制線滲漏的風(fēng)險。在該系統(tǒng)中下入控制線只需幾分鐘，而常規(guī)方法拼接每段電纜需要幾個小時，該系統(tǒng)能夠大大縮短作業(yè)時間［11］。

2.3 完井技術(shù)

2.3.1 多級水平井裸眼完井技術(shù)

裸眼封隔器系統(tǒng)(OHPS)，把封隔器系統(tǒng)放置在裸眼部分的內(nèi)部來提供水平段的完井，允許更多的地層改造，更安全，減少作業(yè)時間［31－32］。該系統(tǒng)包括部署在生產(chǎn)尾管上的機械裸眼封隔器和在每組封隔器之間的裂縫分析端口。與常規(guī)技術(shù)相比有更好的連接性，可以提高完井效率，減小完井費用和時間。

2.3.2 多分支井完井技術(shù)

為保證2分支井的有效完井，需要在2分支連接處進(jìn)行有效隔離［33］。利用常規(guī)方法泵入水泥漿后，膨脹封隔器系統(tǒng)可以膨脹來密封泥漿通道或由于烴類在通道運移造成的微環(huán)空。該技術(shù)能夠提供分支之間有效隔離，確保長期完井的成功。

2.3.3 完井裂縫隔離方法

完井裂縫隔離方法主要包括以下4種：①泵時隔離，可應(yīng)用于水平井裸眼完井、割縫襯管完井及套管射孔完井，作業(yè)時需在短時間內(nèi)連續(xù)泵入大量化學(xué)封隔劑或機械封隔劑，該方法可以保證井筒和油藏之間有很好的接觸，但若封隔劑的效果不好會影響整個井筒的生產(chǎn);②將套管置于水平井筒并膠結(jié)，針對機械段塞可能會滲漏、難以精確放置、費用高、作業(yè)時間長等問題而提出，可應(yīng)用的段塞包括復(fù)合材料、可回收材料、砂子等;③端口和滑動套筒結(jié)合系統(tǒng)，通過投球打開端口或滑動套筒，所有投球作業(yè)完成后，泵入的球可以被溶解、回流、碾碎，該方法作業(yè)時間短，但由于需要連續(xù)油管導(dǎo)致作業(yè)費用較高;④裸眼井不膠結(jié)套管技術(shù)，應(yīng)用機械封隔器或化學(xué)封隔器隔離裂縫，與③類似，通過投球打開端口，該技術(shù)關(guān)鍵在于水平井分支部分有圓形孔，能夠減小地層傷害，與①類似，能夠保證與油藏的良好接觸，但由于需要連續(xù)油管清理支撐劑，因此費用較高。

2.4 壓裂技術(shù)

2.4.1 常規(guī)壓裂作業(yè)優(yōu)化技術(shù)

針對致密氣田壓裂井距小、壓裂任務(wù)重的特點研發(fā)。通過一個中央位置承擔(dān)所有壓裂設(shè)備，降低了移動設(shè)備、人力和材料的費用。在實際應(yīng)用中壓裂作業(yè)的非生產(chǎn)時間縮短了50%。該技術(shù)優(yōu)點在于通過減少多種軟管連接和單個系統(tǒng)的機械復(fù)雜程度來提高作業(yè)穩(wěn)定性，并減小對環(huán)境影響［11］。

2.4.2 哈里伯頓壓裂服務(wù)系列

主要包括CobraMax?精確定位壓裂技術(shù)、SurgiFrac?壓裂技術(shù)、Sircocco?壓裂技術(shù)等［11］。CobraMax?技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)油管壓裂的快速特點和連續(xù)油管壓裂的多用途特點，通過應(yīng)用支撐劑段塞減輕了壓后清理段塞的困難，確保每個層都被壓裂。通過泵入低濃度砂進(jìn)行射流切割射孔，減輕地層傷害和裂縫阻力及裂縫迂曲度。該技術(shù)能夠提高多級壓裂效率、優(yōu)化壓裂參數(shù)、減小非生產(chǎn)時間。現(xiàn)場應(yīng)用表明氣井產(chǎn)量可以提高30%。SurgiFrac?壓裂技術(shù)包含3個獨立過程：水力噴射、水力壓裂、共注射環(huán)空，可在斜井和水平井提供精確壓裂作業(yè)。該技術(shù)中，噴射流體的能量被轉(zhuǎn)化成洞底壓力，流體的動態(tài)運動把流動轉(zhuǎn)向特定的點，從而不再需要機械或化學(xué)段塞。水力噴嘴噴出的處理液可在巖石造成1.2～1.8 m的洞，洞底壓力上升最終形成裂縫，通過提高環(huán)空壓力來保持裂縫，可以顯著減小設(shè)備需求及費用。Sircocco?壓裂技術(shù)應(yīng)用低聚合物有機交聯(lián)凝膠壓裂液來提高攜帶支撐劑能力，在15～204℃地層均可使用。通過使流體到達(dá)井筒附近再交聯(lián)來保持黏度，在高溫時也不會失去攜帶支撐劑的能力;通過降低凝膠濃度減小地層傷害和壓裂液在地層的殘留，提高裂縫傳導(dǎo)能力，對于需要造長縫的高溫低滲致密氣藏有很大應(yīng)用潛力。

2.4.3 水平井多級壓裂技術(shù)

多級壓裂的目標(biāo)是在水平段通過產(chǎn)生裂縫提高與油藏接觸面積［34］。目前主要有以下2種技術(shù)：①膠結(jié)尾管段塞和孔眼隔離法，該技術(shù)可以防止環(huán)向應(yīng)力，但由于需要大量支撐劑來獲得合適的裂縫分布，導(dǎo)致費用增大;②裸眼多級壓裂系統(tǒng)，通過封隔器的彈性體膨脹密封井筒，滑動套筒在封隔器之間提供連接端口;壓裂作業(yè)完成后可立即回流生產(chǎn)，該技術(shù)可以提高效率，節(jié)省時間、設(shè)備要求及費用，但存在的問題是不能優(yōu)化裂縫的生長。

3 幾點啟示

(1)致密氣藏開采過程中，通過應(yīng)用小井眼快速鉆井、特色壓裂等技術(shù)來降低成本和生產(chǎn)費用尤為重要，尤其是當(dāng)天然氣價格處于低谷時。

(2)通過水平井、多分支井等鉆井技術(shù)使氣藏接觸面積最大化，提高單井產(chǎn)氣量及最終采收率。

(3)應(yīng)重點研發(fā)致密巖石分析系統(tǒng)、井間測量技術(shù)、三維地球模型等配套技術(shù)，使人們對所要開發(fā)的致密氣藏有更深刻的理解，更有針對性地研發(fā)相應(yīng)的技術(shù)系列。

(4)致密氣藏與普通氣藏有很大區(qū)別，常規(guī)技術(shù)很難直接應(yīng)用于致密氣藏，需根據(jù)儲層特點開發(fā)適合致密氣藏的技術(shù)。

(5)注重儲層及環(huán)境保護(hù)，儲層保護(hù)是最大限度生產(chǎn)油氣的保證，而環(huán)境保護(hù)則是世界可持續(xù)發(fā)展的需求。

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Current status and enlightenments of overseas drilling and completion technology for tight gas reservoirs

JIANG Rui－zhong1，WANG Ping1，WEI Xi－h(huán)ui1，XU Jian －chun1，LIANG Yu2
(1．China University of Petroleum，Qingdao，Shandong 266555，China;2．University of Wyoming，USA)

The development of unconventional gas reservoirs，especially tight gas reservoir，has drawn much attention both at home and abroad．A set of matching technologies with regards to drilling，completion and fracturing for tight gas reservoirs has been formed in foreign countries，and their successful cases can offer valuable experiences for tight gas exploitation in China．Some enlightenments are generalized from systematic investigation and analysis of foreign technologies in drilling and completion for tight gas reservoirs：first，to reduce cost by applying techniques such as slim hole and fast drilling;second，to protect reservoir and environment throughout the whole process of drilling and completion;third，to improve reservoir contact area，per well production and recovery factor with horizontal well and multilateral well;and fourth，to research and develop appropriate drilling and completion techniques through gas reservoir description．These research and conclusions will promote domestic drilling and completion technology for tight gas reservoirs．

tight gas reservoir;drilling;completion;fracturing;enlightenment;overseas

TE24

A

1006－6535(2012)02－0006－06

20110816;改回日期：20111212

國家自然科學(xué)基金項目“超臨界二氧化碳在非常規(guī)油氣藏中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”(51034007)

姜瑞忠(1964－)，男，教授，博士生導(dǎo)師，1987年畢業(yè)于西南石油學(xué)院開發(fā)系油藏工程專業(yè)，2002年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)獲博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)及非常規(guī)油氣藏研究及教學(xué)工作。

編輯劉兆芝