＊鄒立萍 鄒昌柏

（1.延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研究中心 陜西 716000 2.延長(zhǎng)油田股份有限公司志丹采油廠 陜西 717500）

為最大限度開(kāi)發(fā)并利用水平井中存儲(chǔ)的滲透度相對(duì)較低的油氣藏，壓裂往往是首選方式。就目前來(lái)看，水平井壓裂可分為兩類(lèi)，即限流壓裂與分段壓裂。為保證壓裂效果，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的開(kāi)采與利用目標(biāo)，應(yīng)在掌握技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為將來(lái)的技術(shù)發(fā)展確定正確的方向。

1.限流分段壓裂

屬于完井壓裂范疇，適用于還沒(méi)有射孔的井。通過(guò)對(duì)射孔炮眼數(shù)量及直徑有效限制，采用較大注入排量進(jìn)行施工，并使用先行完成壓裂的炮眼做好限流，促使井底的實(shí)際壓力得以顯著提升，保證壓裂液的正常分流，把全部的裂縫都順利壓開(kāi)。

無(wú)論是水平井還是直井，他們的壓裂基本原理均一致，然而，都有其各自特性：

（1）施工控制井段相對(duì)較長(zhǎng)，有很大的規(guī)模，井段為固液兩相的變質(zhì)量流，在長(zhǎng)層段當(dāng)中有一定沿程流體磨阻，不同于直井，對(duì)孔眼限流磨阻進(jìn)行計(jì)算時(shí)不可只考慮破裂壓力。當(dāng)確定具體施工排量時(shí)，還要考慮水平井筒存在的磨阻，這是一項(xiàng)很重要的限制性因素。

（2）由攜砂液造成的炮眼侵蝕將對(duì)裂縫形態(tài)和流量分配造成很大影響。對(duì)垂直井而言，射孔侵蝕并不會(huì)對(duì)流體分布造成太大的影響，而對(duì)水平井而言，會(huì)對(duì)流體具體分布狀況造成一定影響。通常而言，攜砂液限與處在根部的孔眼發(fā)生接觸，可見(jiàn)，該處孔眼受到的影響將比趾部的孔眼大很 多[1]。

（3）對(duì)于水平井和垂直井，兩者區(qū)別為壓裂液存在徑向流區(qū)，使近井裂縫變得比較復(fù)雜，這樣會(huì)導(dǎo)致磨阻明顯變大，導(dǎo)致濃度較高的砂漿有較大的流動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

該工藝技術(shù)主要在于無(wú)需下入工具，操作簡(jiǎn)單，周期較短，通過(guò)一次施工可將很多條裂縫成功壓開(kāi)，對(duì)油層的保護(hù)十分有利。但也存在一些缺點(diǎn)，包括孔眼的回壓會(huì)受到一定影響，導(dǎo)致對(duì)單個(gè)裂縫實(shí)施的控制變得很難。除此之外，由于施工能力等因素的影響及限制，若水平井筒的長(zhǎng)度很大而且裂縫數(shù)量較多，則改造強(qiáng)度將受到很大的影響。

2.化學(xué)隔離分段壓裂

這項(xiàng)具體技術(shù)大部分在套管井情況下使用，可從本質(zhì)上處理套管產(chǎn)生變形后導(dǎo)致的封隔器難以正常施工等常見(jiàn)問(wèn)題。因工序較為繁瑣，且作業(yè)周期很長(zhǎng)，所以這項(xiàng)技術(shù)并未得到普及與發(fā)展。然而，在不同技術(shù)方法都得到快速進(jìn)步與發(fā)展時(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)新型的技術(shù)措施，也就是自破膠液體膠塞水平井分段壓裂。這項(xiàng)技術(shù)是指先在射孔中下入壓力管柱，直至到達(dá)最端部地層，然后采用水力噴射的方法開(kāi)始射孔壓裂，之后注入自破膠液體；完成膠塞后，對(duì)壓力管柱進(jìn)行上提，使其到達(dá)第二層，采用一致的方法來(lái)射孔壓裂；采用該方法持續(xù)循環(huán)，到整個(gè)地層都被壓開(kāi)為止。這項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵特性為使用膠塞時(shí)會(huì)承受一定壓差的影響，表現(xiàn)出出色的抵抗溫度作用的能力，可對(duì)成膠時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，而且可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)破膠，限制破膠具體時(shí)間，也不會(huì)出現(xiàn)太多的殘?jiān)?，基本不?huì)造成傷害，在實(shí)現(xiàn)壓裂目標(biāo)基礎(chǔ)上達(dá)到預(yù)期封堵目標(biāo)與良好的分段壓裂效果[2]。

3.雙封隔器上提多段壓裂

該技術(shù)的應(yīng)用能一次性壓開(kāi)所有需要改造的層段。在壓裂過(guò)程中，先借助壓裂管柱實(shí)施最端部地層有效坐封，借助采用解封上提的方法實(shí)施二次坐封，可見(jiàn)，只一趟管柱就能對(duì)每個(gè)層段實(shí)施壓裂，具有良好的可控性與目的性，而且隔離與壓裂的實(shí)際效果都十分顯著。

然而，這項(xiàng)技術(shù)還有很多需要解決的各類(lèi)問(wèn)題，包括需要拖住管柱較長(zhǎng)的時(shí)間，使施工周期被大幅延長(zhǎng)；借助封隔器實(shí)施反復(fù)多次的坐封，容易使密封膠筒被破壞，對(duì)此要重新放入管柱，但這樣無(wú)疑會(huì)增加實(shí)際的工作量，而且還要提升相應(yīng)的成本；另外，作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)砂卡，使解封變得很困難，導(dǎo)致井下事故的發(fā)生[3]。

4.環(huán)空封隔器分段壓裂

按照設(shè)計(jì)要求部位將封隔器可靠下入，之后在油管內(nèi)施壓完成坐封，確保壓裂可以在油套環(huán)范圍完成。解封途中，為油管加一定的壓力，剪斷解封時(shí)用到的銷(xiāo)釘，然后打開(kāi)整個(gè)洗井通道，在洗井結(jié)束后使壓裂管柱被順利提出即可。對(duì)以上作業(yè)過(guò)程進(jìn)行重復(fù)，即可完成分射分壓[4]。

該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)為下井工具相對(duì)較少，如果產(chǎn)生砂卡，則處理難度也比其它技術(shù)方法低很多；另外，液體磨阻也很小，能為施工排量的提高及施工壓力的降低奠定良好基礎(chǔ)。

5.水力噴射加砂分段壓裂

該技術(shù)將隔離、射孔和壓裂充分結(jié)合到儀器，利用專(zhuān)門(mén)的噴射工具從套管以及巖石內(nèi)穿過(guò)，得到孔眼，然后采用射流的方法使通道壓力升高，再于環(huán)空內(nèi)通過(guò)流體的泵入使環(huán)空壓力得以增大，通過(guò)壓力的疊加使地層被完全壓開(kāi)。這項(xiàng)技術(shù)的基本原理將伯努利方程為依據(jù)，在噴射工具作用下使流體產(chǎn)生動(dòng)能，以較高的速度通過(guò)沖擊形成通道；在裂縫產(chǎn)生以后，速度較高的流動(dòng)物質(zhì)將被輸送到裂隙與孔道內(nèi)，孔道如同射流泵，受到射流持續(xù)作用，流動(dòng)物質(zhì)將持續(xù)不斷的被輸入地層，促使裂縫發(fā)生延伸，起到防止超壓的作用。以上過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)將水動(dòng)力學(xué)作用作為核心的水力封隔，無(wú)需采用其它方式。將管柱開(kāi)始拖動(dòng)以后，把噴嘴放到下個(gè)要實(shí)施改造的部位，能將所有需進(jìn)行改造的井段依次壓開(kāi)[5]。

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括：（1）無(wú)需采用機(jī)具就能進(jìn)行自動(dòng)隔離，無(wú)論是裸眼還是套管完井，都能采用這項(xiàng)技術(shù)措施；（2）一次管柱就能完成對(duì)多個(gè)層段的壓裂，除了周期很短，而且還能減小對(duì)其它層造成的傷害及影響；（3）可以使噴射壓裂實(shí)現(xiàn)定向，保證造縫的準(zhǔn)確性；（4）通過(guò)噴射壓裂能減小地層的破裂壓力，將破裂壓力相對(duì)較高的地層順利壓開(kāi)，保證壓裂施工質(zhì)量；（5）通過(guò)對(duì)該工藝方法的應(yīng)用能有效減少壓井的次數(shù)，并減小對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害，程序簡(jiǎn)單可行，可帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益；（6）有著很高的安全性，用一趟管柱即可在水平井內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確且快速的壓縫，另外采用水力噴射工具能和常規(guī)油管連接后入井，亦可和直徑較大的連續(xù)油管聯(lián)合使用，提高施工的便捷性[6]。

6.發(fā)展趨勢(shì)

二十世紀(jì)八十年代國(guó)外就在油氣層改造方面引入了連續(xù)油管，同時(shí)出現(xiàn)了許多新型配套技術(shù)。本質(zhì)上講，連續(xù)油管壓裂不僅安全經(jīng)濟(jì)，而且高效，適用于氣層井等逐層壓裂以及水平井的分段壓裂，具有管柱下入速度較快、操作簡(jiǎn)單和能大幅縮短作業(yè)周期等優(yōu)勢(shì)。就當(dāng)前局勢(shì)看，國(guó)外已經(jīng)實(shí)施了很多次基于該技術(shù)的噴射壓裂，尤其是采用注入的方法來(lái)壓裂環(huán)空，其進(jìn)步十分明顯，然而，在我國(guó)，還未能開(kāi)展有規(guī)模的試驗(yàn)，在環(huán)空注入壓裂方面依然停留于起步的階段，還需要不斷的研究和試驗(yàn)，并提供配套的工具及基礎(chǔ)設(shè)施。伴隨井下工具與不同配套技術(shù)不斷發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)必定成為可在不同壓裂方式中使用的特殊且新穎的壓裂技術(shù)[7]。

考慮到水平井壓裂往往需要很長(zhǎng)的周期，所有壓裂液可能對(duì)地層造成的傷害應(yīng)達(dá)到盡可能的減小，最好做到無(wú)任何傷害?，F(xiàn)在我國(guó)壓裂液體系都在向最小化的地層傷害方向發(fā)展，同時(shí)致力于提高抗溫和抗驗(yàn)性能，盡管清潔壓裂液不會(huì)造成太大傷害，但成本高昂，無(wú)法適應(yīng)油層的實(shí)際溫度，即不能在120℃以上的高溫條件下使用。為了滿足減小傷害這一要求，對(duì)壓裂液而言，應(yīng)不斷加強(qiáng)張力技術(shù)、濾餅技術(shù)、助排技術(shù)等的研究，以此研發(fā)出成本較低且抗溫性能良好的新型壓裂液。近幾年，國(guó)外對(duì)支撐劑及其回流控制技術(shù)進(jìn)行的研究不斷深入，使支撐劑自身適應(yīng)能力與性能指標(biāo)均得到了很大的提升。正開(kāi)展密度更低的支撐劑、纖維和熱塑膜覆蓋等新技術(shù)的研發(fā)[8]。

7.結(jié)語(yǔ)

水平井的開(kāi)發(fā)通過(guò)了十余年的技術(shù)攻關(guān)，獲得了很多新成果，采用合理可行的增產(chǎn)措施是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間高效開(kāi)發(fā)目標(biāo)的有效手段，因此建議在今后的工作中仍需要不斷加強(qiáng)對(duì)壓裂工藝技術(shù)的分析和研究，提出以下意見(jiàn)：

（1）根據(jù)壓裂后形態(tài)及生產(chǎn)時(shí)裂縫內(nèi)油氣滲流作用機(jī)理，建立完善模型實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)及計(jì)算，為將來(lái)的進(jìn)一步優(yōu)化奠定良好基礎(chǔ)，提供科學(xué)依據(jù)。

（2）現(xiàn)在常用壓裂設(shè)計(jì)軟件都不能完全滿足水平井壓裂基本要求，雖然大部分軟件都能對(duì)裂縫實(shí)施設(shè)計(jì)，但對(duì)產(chǎn)量預(yù)測(cè)進(jìn)行的分析遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，若沒(méi)有充分考慮裂縫之間的干擾、間距及位置可能對(duì)產(chǎn)量造成的影響，則必須開(kāi)發(fā)出滿足水平井壓裂要求的專(zhuān)用軟件。

（3）對(duì)于水平井的分段壓裂，其主要難點(diǎn)為工藝方法類(lèi)型的選擇與封堵工具，因此，應(yīng)通過(guò)進(jìn)一步的研發(fā)及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)高效實(shí)用性。