楊丹

(中國(guó)石油新疆油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆克拉瑪依 834000）

國(guó)內(nèi)外水平井壓裂增加技術(shù)的研究主要開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，發(fā)展到目前為止，我國(guó)已經(jīng)在水平井壓后的產(chǎn)量預(yù)測(cè)、相關(guān)水力裂縫的尺寸優(yōu)化方面取得了一定的成績(jī)，并在分段壓裂施工技術(shù)及井下分隔的工具方面有了很大進(jìn)步。但是，實(shí)際的發(fā)展需要和現(xiàn)實(shí)的工作過(guò)程中，這項(xiàng)技術(shù)依然存在很大問(wèn)題，尤其是井下分隔工具以及水平井分段壓裂改造很大程度上達(dá)不到實(shí)際發(fā)展的要求。因此，相關(guān)人員必須要加大對(duì)相應(yīng)技術(shù)的研究力度。

1 水平井分段壓裂工藝技術(shù)現(xiàn)狀

要想在長(zhǎng)的水平井井段中，采用高效率并且安全的方式壓裂形成多條水力裂縫，由此來(lái)加快液體的排出，最終實(shí)現(xiàn)低傷害的分段壓裂，就必須要做好其中的重難點(diǎn)工作，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，分別為井下封堵的工具和相應(yīng)分段壓裂的工藝方式。本篇文章對(duì)水平井分段壓裂的工藝方法進(jìn)行了歸納和總結(jié)，主要分為以下4種，具體內(nèi)容如下所示。

（1）化學(xué)隔離技術(shù)。國(guó)內(nèi)外主要在20世紀(jì)90年代應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，主要應(yīng)用于套管井方面?；镜牟襟E為：首先，射開(kāi)第一段，將油管進(jìn)行壓裂；其次，對(duì)于已經(jīng)壓裂的井段用沙子以及液體的膠塞進(jìn)行隔離；然后，射開(kāi)第二段，采用油管壓裂的方式，再用沙子和膠塞進(jìn)行隔離，循環(huán)采用這種方式，將需要改造的井段進(jìn)行改造；最后，在相應(yīng)的施工完成之后，用沖膠塞沖沙的方式進(jìn)行量產(chǎn)。這種分段壓裂的方法在操作方面有很高的安全性，但是在施工過(guò)程中，需要濃度很高的液體膠塞，對(duì)隔離層的傷害比較大，并且在進(jìn)行排液之前要沖開(kāi)沙子和膠塞，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，不僅會(huì)對(duì)上下層造成很大的傷害，而且過(guò)程非常復(fù)雜。所以，這項(xiàng)技術(shù)在剛剛發(fā)展起來(lái)時(shí)，并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用和推廣。

（2）機(jī)械封隔分段壓裂技術(shù)。機(jī)械封隔的技術(shù)主要應(yīng)用于套井，其中相關(guān)的技術(shù)主要有封隔器結(jié)合，雙封隔器單卡分壓或者封隔器分段壓裂技術(shù)，主要可以分為以下3種。1）機(jī)械橋塞與封隔器分段壓裂。射開(kāi)第一段，壓裂油管，封堵機(jī)械橋塞座。再將第二段射開(kāi)，按照相同的方式進(jìn)行改造，最后按照相同的方法將需要改造的井段進(jìn)行改造。2）環(huán)空封隔器分段壓裂。首先要做的就是將封隔器放到預(yù)先設(shè)計(jì)的位置上，然后在油管內(nèi)增加一定的壓力，最后完成施工壓裂的工作。在進(jìn)行解封的時(shí)候，對(duì)油管增加一定的壓力剪斷封銷釘，并且還需要打開(kāi)洗井的通道，完成之后將壓裂管柱起出，然后重復(fù)以上的過(guò)程，完成分射分壓。3）雙封隔器單卡分壓。相關(guān)工作人員可以一次將需要改造的層斷射開(kāi)，在進(jìn)行壓裂的過(guò)程中需要運(yùn)用導(dǎo)壓噴砂封隔器，并且采用上述方法，完成各個(gè)層面的壓裂。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，相關(guān)的分段壓裂技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到淺層油藏，并且發(fā)展已經(jīng)比較成熟。這項(xiàng)技術(shù)在深井的應(yīng)用過(guò)程中，還存在很多的問(wèn)題，需要完善和改進(jìn)。與此同時(shí)，雙封隔器單卡分段壓裂的技術(shù)正在進(jìn)一步研究。

（3）限流壓裂技術(shù)。限流的壓裂技術(shù)主要被應(yīng)用于壓裂的過(guò)程，當(dāng)壓裂液高速通過(guò)以后，在很大程度上可以增加生產(chǎn)孔的摩擦，導(dǎo)致井底的壓力逐漸增加，如果井底的壓力超過(guò)很多個(gè)壓裂層的壓力，就必須要保證各個(gè)破解壓力比較接近，可以通過(guò)孔眼摩阻的方式來(lái)調(diào)節(jié)。這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于縱向裂縫的水平井，同時(shí)相關(guān)針對(duì)性也比較差。

（4）水力噴砂壓裂技術(shù)。從90年代以來(lái)，水力噴射的分段改造技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用比較廣泛。伯努利方程是這項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)原理，主要是將相應(yīng)的壓力轉(zhuǎn)換為速度，油管內(nèi)的液體通過(guò)加壓之后，噴嘴噴射出的液體速度可以達(dá)到126m/s，再通過(guò)環(huán)空注入相應(yīng)的液體，可以保證井底的壓力控制在裂縫延伸的壓力以下，此時(shí)，射出的液體速度可以達(dá)到最高。當(dāng)其中壓力比較低的時(shí)候，環(huán)空泵中的液體會(huì)隨著壓力差的作用，進(jìn)入到射流區(qū)當(dāng)中，和噴射嘴射出的液體同時(shí)被吸入地層。除此之外，相應(yīng)的水力噴射器通常會(huì)和常規(guī)的油管進(jìn)行連接，并且也可以和更大直徑的油管進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)這樣的方式來(lái)保證施工的簡(jiǎn)便程度，

到目前為止，我國(guó)以及其他一些國(guó)家，在數(shù)百口油井中已經(jīng)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，主要是進(jìn)行酸壓或者加沙壓裂。

2 發(fā)展展望

（1）水力噴射分段壓裂技術(shù)。相應(yīng)的水力噴射技術(shù)可以在水平井中應(yīng)用，并且在施工的過(guò)程中，操作比較安全簡(jiǎn)便。因此，根據(jù)時(shí)代的發(fā)展，水平井水力噴射分段壓裂的技術(shù)將被大力發(fā)展，是今后發(fā)展的趨勢(shì)。

（2）新型低傷害化學(xué)暫堵膠塞分段壓裂技術(shù)。根據(jù)之前的技術(shù)，大體上采用的都是液體膠塞和填砂隔離的方式，同時(shí)，液體膠塞的濃度比較高。并且，在施工結(jié)束之后，需要沖開(kāi)膠塞和砂子，在很大程度上會(huì)傷害上下的儲(chǔ)層。新型的化學(xué)膠塞必須要采用低濃度的成膠劑，在凝結(jié)之后強(qiáng)度比較高，在進(jìn)行封堵的過(guò)程中不用填砂，在施工結(jié)束之后，可以不用鉆開(kāi)膠塞和砂子，可以將液體直接排出。這樣的話，對(duì)地層的傷害比較小。

（3）雙封隔器單卡分段壓裂技術(shù)。在套管井的分段改造過(guò)程當(dāng)中，比較適應(yīng)的技術(shù)就是雙封隔器單卡分段的壓裂技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以一次性射開(kāi)多層的改造，同時(shí)再運(yùn)用上述方式，可以很快完成各層的壓裂。這項(xiàng)技術(shù)具有很強(qiáng)的針對(duì)性，同時(shí)在很大程度上可以節(jié)省時(shí)間，但是需要加大對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究力度。

（4）多級(jí)封隔器分段壓裂技術(shù)。在雙封隔器的分段壓裂技術(shù)研究成功之后，相應(yīng)的研究人員在這個(gè)基礎(chǔ)之上發(fā)展了多級(jí)的封隔器分段壓裂技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)和滑動(dòng)套筒的裝置比較相似，液壓座封隔器可以將每層的層封隔開(kāi)，在每個(gè)套筒當(dāng)中，有一個(gè)螺紋連接的球座，在最下面的套筒上有一個(gè)最小的球座，在最上部分的套筒內(nèi)部裝有最大的球座。然后，將不同大小的密度球送入油管當(dāng)中，之后再將球泵裝置到相應(yīng)的配套球座內(nèi)。通過(guò)這樣的方式，最多可以打開(kāi)十個(gè)層次進(jìn)行生產(chǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

從總體上看，水平井段分段壓裂改造的技術(shù)已經(jīng)有了很大的突破，不過(guò)就目前的發(fā)展來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)并不能被廣泛應(yīng)用，困難之處主要在于分段壓裂工藝的方法選擇以及相應(yīng)的工具。

目前，水平井段分段壓裂技術(shù)主要有水力噴射方法、機(jī)械方法以及化學(xué)方法等，相關(guān)研究人員將這些技術(shù)進(jìn)行比較，得出其中水力噴射的方法在操作上比較簡(jiǎn)單，比較容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)在施工的過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)比較小，在套管、篩眼中被廣泛應(yīng)用。相應(yīng)的管柱在操作上可以實(shí)現(xiàn)多段分壓的方式，在很大程度上可以縮短施工的時(shí)間，增加更多的量產(chǎn)，同時(shí)也不會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成很大的傷害。并且在國(guó)內(nèi)外這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于其他分段壓裂的技術(shù)，在很大程度上還需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。

在此背景下，我們提出了以下3點(diǎn)意見(jiàn)和建議，分別為：第一，在對(duì)水力噴射分段壓裂技術(shù)的研究過(guò)程中，難題主要是優(yōu)化水力噴砂壓裂的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的方法；第二，要加大對(duì)新型化學(xué)暫堵膠塞分段壓裂的研究力度；第三，加大對(duì)雙封隔器以及多級(jí)分段壓裂的技術(shù)的研究力度。希望通過(guò)本文關(guān)于水平井分段壓裂技術(shù)的研究和分析，可以對(duì)我國(guó)相關(guān)方面的發(fā)展起到一定的借鑒意義和促進(jìn)作用，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)出更為優(yōu)越的貢獻(xiàn)。