金智榮，李太偉，王進濤，杲 春，熊桂林

(1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇 揚州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司采油三廠，安徽 天長 239300)

新型機械分壓4層工藝管柱在薄互層油藏中的應用

金智榮1，李太偉1，王進濤1，杲 春1，熊桂林2

(1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇 揚州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司采油三廠，安徽 天長 239300)

為滿足江蘇油田薄互層油藏多層壓裂需要，研究并試用一種安全可靠的新型機械分壓4層工藝管柱。該管柱采用1級Y221壓縮式封隔器+3級K344擴張式封隔器組合，具有座封、解封操作方便、砂卡風險低、整個管柱需要的解封力小等特點。通過在H井現(xiàn)場成功應用，表明該工藝管柱能夠滿足4段以內壓裂要求。

機械分層 4層分壓 壓裂管柱 薄互層

江蘇油田低滲特低滲油藏已占每年新發(fā)現(xiàn)儲量的50%以上，這類油藏縱向層多而薄、物性差異大、自然產(chǎn)能低。為了充分動用這些薄油層儲能，在現(xiàn)場采用“Y241+Y341”封隔器組合的壓裂工藝管柱[1]進行54井次的機械分壓2層施工，取得較好的增油效果。但是該分層壓裂工藝管柱應用過程存在壓后需要的解封力大、管柱易砂卡等風險，并且只能1趟管柱連續(xù)壓裂2段。為適應薄互層油藏開發(fā)對壓裂提出安全、優(yōu)質、高效的發(fā)展要求，江蘇油田開展了新型機械多層壓裂工藝管柱研究。

目前國內油田應用的機械多層壓裂管柱主要有：(1)壓縮式封隔器組合管柱，如Y221+Y241(或Y342)等，主要在四川、江漢等油田應用[2-4]，能滿足2～5段3 000 m以內的多層壓裂，但是壓后封隔器需要同時上提管柱才能解封，且分層數(shù)越大，需要的解封力越大，砂卡風險也越大；(2)擴張式封隔器組合管柱，如采用多級K344封隔器，主要在大慶、長慶等油田應用[5-8]，一般能滿足2～8段2 500 m內井的多層壓裂，但是K344封隔器在高壓深井中存在膠筒密封性和抗蠕動性能差的問題。因此，從多層壓裂管柱安全可靠性角度出發(fā)，結合江蘇油田儲層需求，通過研究最終優(yōu)選確定采用1級Y221+3級K344復合式封隔器組合的工藝管柱，以滿足薄互層油藏4段以內的多層壓裂需要。

1 機械分壓4層工藝管柱結構原理

1.1管柱結構

主要有Y221封隔器、3級K344封隔器、3級滑套噴砂器、節(jié)流噴砂器、安全洗井閥、滑套密封筒、補償器、水力錨、安全接頭等組成，如圖1所示。

圖1 機械分壓4層工藝管柱結構示意

1.2管柱原理

(1)管柱下至預定位置，通過上提旋轉下放管柱，先座封Y221封隔器。

(2)壓裂第1層時，先以小排量向井筒注液，并緩慢提高排量，此時通過管柱最下端的節(jié)流噴砂器會在油管內外產(chǎn)生1個節(jié)流壓差，節(jié)流壓差隨著排量增加而增大。當排量增加至1.5 m3/min時，此時節(jié)流壓差將達到0.8 MPa，在此節(jié)流壓差下3個K344封隔器的膠筒開始擴張并座封井筒。在3個K344封隔器完成座封后，提高排量至設計值，開始壓裂第1層。

(3)第1層壓裂結束后，通過投球打開1級滑套噴射器，滑套和鋼球落入節(jié)流噴砂器內，隔離第1層，開始對第2層進行壓裂。由于1級滑套噴砂器上的噴砂孔節(jié)流作用，此時能夠保證油管內壓力大于油管外壓力0.8 MPa以上，這樣3個K344封隔器仍然保持座封狀態(tài)。

(4)第2層壓裂結束后，投球打開2級滑套噴射器，滑套和鋼球此時落入1級滑套密封筒內，隔離第2層，開始對第3層進行壓裂。

(5)第3層壓裂結束后，投球打開3級滑套噴射器，滑套和鋼球此時落入2級滑套密封筒內，隔離第3層，開始對第4層進行壓裂。

(6)施工結束后，待油套壓平衡(或只要油套壓差小于0.8 MPa)時，3個K344封隔器膠筒就能夠自動收縮解封，而Y221封隔器只需上提管柱實現(xiàn)解封。

(7)施工過程如遇到砂堵情況，可通過安全洗井閥實現(xiàn)反洗井。

1.3管柱特點

(1)K344封隔器在0.8 MPa壓力下膠筒就能啟動擴張，實現(xiàn)座封，在油套平衡時，膠筒能夠自動回縮解封。

(2)滑套噴砂器的滑套開啟壓力8～12 MPa，噴嘴套采用耐磨合金材料制成，噴嘴設計向上傾斜，防止對下部封隔器沖蝕，并減輕對套管的沖蝕。

(3)水力錨采用新型的柱狀合金卡瓦牙設計，與套管接觸改為點狀接觸，具有防砂卡功能。

(4)反洗井時當環(huán)空壓力高于油壓3～4 MPa,安全洗井閥就能打開，建立反洗通道。

(5)管柱設置補償器，提高管柱的抗蠕動性。

(6)整個管柱耐壓60 MPa、耐溫120 ℃,能滿足3 500 m內井深4層以內壓裂。

(7)該新型管柱即具備了常規(guī)壓縮式封隔器組合管柱耐壓密封性高、抗蠕動性強的特點，又具備擴張式封隔器組合管柱座封簡單、壓后能自動解封的優(yōu)勢，因此安全可靠性高，座封、解封操作方便、整個管柱需要的解封力小，砂卡風險低。

2 現(xiàn)場應用及效果評價

H井為A區(qū)塊新完井的1口井，結合鄰井投產(chǎn)自然產(chǎn)能通常不足2 t/d的情況，欲通過壓裂31/41/44/46號層直接實現(xiàn)壓裂投產(chǎn)。從表1可以看出壓裂的4個層總跨度214.3 m，各單油層厚度1.8～2.4 m，滲透率0.92～13.58×10-3μm2范圍，屬典型的低滲薄互層油藏。為實現(xiàn)對這4個單層一次性充分改造，降低單層單壓作業(yè)成本，采用“Y221+K344+K344+K344”分壓4層管柱進行多層壓裂。借助FRAC-PT軟件模擬，確定4個層設計排量為3.5/3.5/3.0/3.5 m3/min，設計砂量為12/12/6/6m3。

該井于2014年5月30日施工，按照設計要求順利完成4個層段的加砂(如圖2)，4層分壓管柱座封、打滑套、解封均一次性成功。該井壓后初期日產(chǎn)液11.8 t/d，日產(chǎn)油10.5 t/d，至今年6月底已累計產(chǎn)油近900 t，取得了較好的增油和降本增效，也創(chuàng)造了江蘇油田機械分層壓裂層數(shù)紀錄。

表1 H井壓裂油層物性測井解釋成果

圖2 H井機械分壓4層施工曲線

該機械分壓4層工藝管柱的成功應用，為江蘇油田薄互層油藏多層壓裂及選擇性壓裂提供了更多的技術手段。如Z井預壓裂17號層(2 185.0～2 194.0 m)和26-27號層(2 315.9～2 329.1 m)，需避開中間已射開的21-22/24-25號層(2 232.1～2 282.8 m)。如果采用傳統(tǒng)壓裂方式通常需要先卡封21-22/24-25號層，再對26-27號層進行單獨壓裂，然后再選擇填砂封21-22/24-25號層對17號層壓裂，整個過程需要多次起下管柱，工序復雜，占井周期長、施工費用高。為實現(xiàn)一趟管柱對預壓裂層的改造，采用“Y221+K344+K344”組合式管柱封3層壓2層的方法，通過兩級K344來封隔中間射開層。該井最終按照設計要求，安全高效完成壓裂加砂改造。

截止今年6月底，該新型機械分壓工藝管柱在現(xiàn)場應用34井次，通過選用不同級數(shù)的K344封隔器滿足2～4層機械分壓施工需要，所有應用井施工均取得了成功，其中超過3 000 m井深的井應用8井次，最大應用井深3 723 m，最大單層加砂35m3，34口井累計增油超過2.1×104t。

3 結論及建議

(1)“Y221+K344”組合式封隔器分壓4層工藝管柱安全可靠性高，座封、解封操作方便、整個管柱需要的解封力小，砂卡風險低。

(2)通過現(xiàn)場應用表明該分壓4層工藝管柱能夠滿足江蘇油田薄互層油藏1趟管柱壓裂2～4層的需求，有效降低施工成本，提高壓裂效益，可以在現(xiàn)場進一步推廣應用。

[1] 張偉，張華麗，李升芳，等.機械分層壓裂工藝技術在江蘇油田的研究和應用[J].鉆采工藝，2008,31(2):48-50

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[3] 李軍，昌海泉，蔣玉雙，等.紅臺氣田5層分壓管柱研究與實踐[J].吐哈油氣，2011,16(4)：344-347

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[6] 李月麗，張永春，何青，等.K344-113型封隔器分層壓裂工藝在大牛地氣田的試驗應用[J].油氣藏評價與開發(fā)，2011,1(4):56-59

[7] 李志龍，姜濤，方旭東，等K.344氣井不動管柱分壓合采工藝技術[J].油氣井測試，2010,19(2)：44-46

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(編輯 吳一華)

Application of a new four-layer fracturing technology without pullingtubing string in layer subdivision of reservoir with thin interbeds

Jin Zhirong1，Li Taiwei1,Wang Jintao1，Gao Chun1,Xiong Guilin2

(1.PetroleumEngineeringTechnologyResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009,China; 2.No3OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Tianchang239300,China)

In order to satisfy the separate layer fracturing in layer subdivision of reservoir with thin interbeds for JS oilfield，a new type of four-layer fracturing tubing string with high safety and reliability is studied.It is made up of the Y221 packer and three K344 packers ,with characteristics of easy setting and unseating packer,low risk of string sand stuck，and small force for unseating the string,etc.The successful application in H well showed the string can meet the fracturing requirement within four layers.

mechanical separate layer；four-layer fracturing；fracturing string；thin interbed reservoirs

TE323

A

2015-04-24；改回日期2015-07-27。

金智榮(1982—)，工程師，現(xiàn)從事油井壓裂增產(chǎn)工藝技術研究。電話：0514-87760400，E-mail:jinzr.jsyt@sinopec.com。

攻關項目：江蘇油田分公司(JS 14026)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.03.019