姚再勇

1? 項(xiàng)目概況

在油田開(kāi)發(fā)后期，為了降低成本費(fèi)用，節(jié)約投資，采用老井眼開(kāi)窗側(cè)鉆懸掛 4in 套管或者全井 4in 套管，俗稱(chēng)“小套管井”井。該措施解決了常規(guī)51/2"套管井因套損、錯(cuò)斷等開(kāi)發(fā)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)老油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的目的。該類(lèi)井況由于井徑小，井況復(fù)雜，分層壓裂難度很大，目前常用的小套管井壓裂工藝主要有光套管壓裂、卡封護(hù)套壓裂、封上壓下壓裂、水力噴射壓裂等壓裂工藝技術(shù)。

2? 主要研究成果

2.1 小套管井壓裂特點(diǎn)計(jì)選井選層

2.1.1? 壓裂施工難點(diǎn)

（1）小套管對(duì)固井質(zhì)量要求較高，壓裂施工容易造成層間串槽的發(fā)生，影響壓裂施工效果及壓裂施工成功率;

（2）小套管井井筒內(nèi)徑小，壓裂施工管柱沿程摩阻大，施工壓力高;

（3）要求壓裂配套設(shè)備耐壓強(qiáng)度大，壓裂施工參數(shù)優(yōu)化難度大。

2.1.2? 選井選層

（1）井區(qū)控制有一定的剩余油儲(chǔ)量基礎(chǔ);

（2）鉆遇儲(chǔ)層巖石力學(xué)參數(shù)、垂向應(yīng)力分布滿(mǎn)足裂縫延伸需求;

（3）井況滿(mǎn)足壓裂施工設(shè)計(jì)參數(shù)需求。

2.2? 壓裂方案設(shè)計(jì)

2.2.1? 前置液量設(shè)計(jì)

前置液的主要功能是造主縫，其用量的大小，直接影響人工主裂縫的水平向的拓展溝通天然裂縫的程度，對(duì)于壓裂施工的成敗和施工效果都有著非常重要的影響。

前置液過(guò)量會(huì)產(chǎn)生無(wú)效的附加裂縫長(zhǎng)度，裂縫過(guò)度延伸可使裂縫寬度變窄，對(duì)產(chǎn)量的增加貢獻(xiàn)影響較小，另外增加施工成本，造成較低的投入產(chǎn)出比;前置液不足使裂縫延伸受限，影響后續(xù)階段的加砂量，影響施工效果，或可能造成施工失敗。

針對(duì)小套管井的壓裂施工實(shí)踐，經(jīng)過(guò)工藝的綜合優(yōu)化模擬，將前置液用量設(shè)計(jì)在總液量的30%左右，可以使后續(xù)階段加砂較好的得到有效支撐，提高壓裂效果。

2.2.2? 施工排量設(shè)計(jì)

施工排量設(shè)計(jì)一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：一是裂縫形態(tài);二是井口限壓;三是裂縫縫高;四是地層濾失;五是射孔孔眼數(shù)量。在施工限壓允許的情況下，盡量提高到泵注設(shè)計(jì)排量，經(jīng)過(guò)對(duì)小套管地面模擬實(shí)驗(yàn)與理論研究，中原油田設(shè)計(jì)一般施工排量在3.5m3/min～5.0m3/min之間。

2.3.3? 砂比設(shè)計(jì)

在4in套管井加砂階段優(yōu)化砂比時(shí)，根據(jù)裂縫單翼縫長(zhǎng)和地層滲透能力，采取了“臺(tái)階式”連續(xù)加砂工藝，即保證壓裂施工成功率，又逐步提高了砂比，同時(shí)使支撐剖面更趨合理，可獲得高導(dǎo)流能力的支撐裂縫，達(dá)到理想的壓裂效果。

2.2.4? 控制縫高技術(shù)

控縫高是在壓裂施工過(guò)程中通過(guò)優(yōu)選壓裂工藝、壓裂液、支撐劑、施工參數(shù)等方法來(lái)阻礙和延緩裂縫在縱向延伸，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)裂縫形態(tài)，最終達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的。目前控縫高壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外主要有以下幾種方法：（1）利用高應(yīng)力隔層控制縫高：根據(jù)大量現(xiàn)場(chǎng)資料統(tǒng)計(jì)和室內(nèi)硏究表明，利用泥質(zhì)隔層控制裂縫高度一般應(yīng)具備以下兩個(gè)條件：①對(duì)于常規(guī)作業(yè)，在砂巖油氣層上下的泥質(zhì)隔層厚度一般應(yīng)不小于5m;②上下隔層地應(yīng)力高于油氣層地應(yīng)力2.MPa～35MPa時(shí)更為有利;（2）人工隔層技術(shù)人工隔層控縫高技術(shù)的基本原理是通過(guò)上浮式或下沉式隔離劑在裂縫的頂部或底部形成人工遮擋層，增加裂縫末梢的阻抗，阻止裂縫中的流體壓力向上或下傳播，繼而控制裂縫在高度上進(jìn)一步延伸;（3）調(diào)整壓裂液的粘度控制縫高技術(shù)根據(jù)人工裂縫三維模型可知，壓裂液的粘度和縫高是正相關(guān)的關(guān)系，如果需要控制裂縫縱向上延伸，采用粘度較小的壓裂液，反之，如果需要裂縫縱向上延伸，使用粘度度較大的壓裂液;（4）變排量壓裂技術(shù)與上下隔層地應(yīng)力差值小的薄油層的壓裂改造，為限制裂縫高度過(guò)度延伸，采用變排量壓裂技術(shù)，在控制縫高向下延伸的同時(shí)，可增長(zhǎng)裂縫縫長(zhǎng)，增加裂縫內(nèi)支撐劑鋪置濃度，從而有效提高壓裂效果。

2.3壓裂工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

中原油田 4in 套管井比較深，管柱內(nèi)徑較小，摩阻高，引起地面設(shè)備施工壓力高，造成設(shè)備損耗大，同時(shí)受油管最高限壓的影響。因此根據(jù) 4in 套管井身結(jié)構(gòu)的特殊性，在 4in 套管壓裂施工中，主要采用光套管壓裂、5-1/2in套管內(nèi)卡封護(hù)套壓裂、4in套管內(nèi)卡封封上壓下壓裂、水力噴射壓裂一層或水力噴射壓裂兩層等壓裂方式。

2.3.1? 卡封護(hù)套壓裂工藝

懸掛4in套管井的懸掛點(diǎn)以上為原井套管，而原井受地層水、多次作業(yè)施工等諸多因素的影響，致使套管受到不同程度的損壞，達(dá)不到原來(lái)的抗內(nèi)、外壓強(qiáng)度，抗內(nèi)、外壓強(qiáng)度降低，為使壓裂施工順利實(shí)施，通常需要卡封保護(hù)。故在5-1/2in套管中下入封隔器保護(hù)套管，封隔器下入位置選取在懸掛點(diǎn)以上10—15m左右較好，下帶一根φ73mm 平式油管注入，油管進(jìn)入 4in 套管內(nèi)的深度不宜太大。這種方式是在4in套壓裂中最常用的，應(yīng)用井?dāng)?shù)較多。

2.3.2? 封上壓下壓裂工藝

中原井下成功研制了4in套分層壓裂工具和壓裂管柱組合，達(dá)到了保護(hù)上層對(duì)下層進(jìn)行施工，或配合下部填砂對(duì)中間層施工的目的。并在現(xiàn)場(chǎng)得到了良好的應(yīng)用，解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際困難。目前成功應(yīng)用50口井。

2.3.3? 水力噴射壓裂工藝

水力噴射壓裂工藝是集射孔、壓裂、隔離一體化的新型增產(chǎn)措施， 能夠在指定位置噴砂射孔， 利用射流動(dòng)態(tài)封隔的方法通過(guò)射孔孔道制造裂縫， 實(shí)現(xiàn)了射孔壓裂一趟管柱，適用于4in套小井眼單層或多層壓裂。

水力噴射壓裂和封隔機(jī)理：噴射射孔完成后，關(guān)閉套管閘門(mén)，由油管和套管分別泵入流體。油管中的流體經(jīng)過(guò)噴射工具，射流繼續(xù)作用在噴射通道中形成局部增壓，高速流體的沖擊作用在水力射孔孔道頂端產(chǎn)生微裂縫，降低了地層起裂壓力。向環(huán)空中泵人的無(wú)支撐劑流體可維持和增加井底環(huán)空壓力，噴射流體的增壓和環(huán)空壓力的疊加超過(guò)地層破裂壓力，瞬間將射孔孔眼前端處地層壓破。壓開(kāi)地層后，由于裂縫的延伸壓力低于破裂壓力，在基本保持環(huán)空壓力的情況下裂縫不斷延伸，加入支撐劑對(duì)裂縫起充填和支撐作用。

3? 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析

本技術(shù)共計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用72井次，其中光套管壓裂方式應(yīng)用3井次，卡封護(hù)套壓裂方式應(yīng)用47井次，封上壓下壓裂方式即小直徑封隔器20井次，水力噴射兩層應(yīng)用2井次，壓裂一次施工成功率100%。累計(jì)增油58.6×104t，累計(jì)增氣197×104m3，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的應(yīng)用技術(shù)推廣價(jià)值。

4? 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

通過(guò)該技術(shù)的理論研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，逐漸形成了一套對(duì)小套管（4in）井壓裂工藝及配套技術(shù)，有效解決了老井因套變影響生產(chǎn)的難題，提高了油氣田開(kāi)發(fā)的整體效益。認(rèn)識(shí)如下：

（1）通過(guò)支撐劑段塞技術(shù)可以降低彎曲裂縫造成的附加摩阻，避免產(chǎn)生多裂縫;控制逢高技術(shù)可以控制逢高，避免逢高失控;

（2）由于水力噴射的水力分隔原理，準(zhǔn)確的在指定層位制造裂縫，對(duì)水力噴射加砂壓裂技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，將水力噴射應(yīng)用在4 in套管井分層壓裂改造并已應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，取得了較好的效果;

（3）對(duì)于小套管井（4in）進(jìn)行分層壓裂工藝技術(shù)，提高了油區(qū)老井利用率，增加了老區(qū)產(chǎn)量。