不动管柱水力喷射压裂技术在川西气田水平井的应用

不动管柱水力喷射压裂技术在川西气田水平井的应用
屈静
【摘要】水力喷射分段压裂技术是针对低渗透致密油气藏开发的水平井特别是裸眼水平井最有效的储层改造技术之一.现有的水力喷射压裂技术存在需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等缺点,不适合川西地区低渗致密的地层特征.通过对现有的水力喷射压裂技术进行改进,形成了水平井不动管柱滑套水力喷射分段压裂技术.该工艺结合了水力喷射压裂技术和滑套多层压裂的优点,不动管柱连续分段改造、不带封隔器、管柱容易起出,克服了常规水力喷射压裂技术的众多缺点,并进行了现场实践,获得了显著的增产效果.
【期刊名称】《油气藏评价与开发》
【年(卷),期】2012(002)001
【总页数】4页(P41-44)
【关键词】水力喷射;水平井;低渗致密储层;压裂技术
【作者】屈静
【作者单位】中国石化西南油气分公司工程技术研究院,四川德阳618000
【正文语种】中文
【中图分类】TE375
川西气田总体属于低渗致密气藏，水平井分段压裂是这类油气田实现最大化开采的重要手段。

一般的封隔器分段压裂技术存在成本高、工序复杂、施工周期长、对储层伤害大、对地层与井筒的适应能力较差等诸多局限，特别是对裸眼水平井，裂缝
往往是在水平段端部而不是在水平井段的一个指定位置开裂，裂缝位置及方向难以控制，达不到预期增产效果。

水力喷射压裂技术借助于使用一种特殊的喷射压裂工具，可以达到对地层任意位置进行定点压裂改造的目的，同时避免了下入封隔器分段压裂时可能带来的问题，施工周期短、作业成本低[1]。

原有的水力喷射压裂技术存在需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等缺点，不适合川西地区低渗致密的地层特点，通过对现有的水力喷射压裂技术进行改进，形成了水平井不动管柱滑套水力喷射分段压裂技术并进行了现场实践，获得了显著的增产效果。

水力喷射分段压裂技术主要是采用“动态”封隔方法来代替常规的机械封隔方法，使压裂液沿着井眼流入特定的裂缝中，该技术结合了四大关键技术：水力喷射、水力压裂、喷射泵注、双通道流体注入。

流体通过喷射工具，油管中的高压能量被转换成动能，产生高速流体，在井下需要制造裂缝的位置冲击穿透套管、岩石，形成一定的射孔通道，完成水力射孔。

高速流体的冲击作用在水力射孔孔道顶端产生微裂缝，降低了地层起裂压力。

射流继续作用在喷射通道中形成孔眼内压力增高（即“增压”），向环空中泵入流体增加环空压力，喷射流体增压和环空压力的叠加超过破裂压力瞬间将射孔眼顶端处地层压破。

环空流体在高速射流的带动下进入射孔通道和裂缝中，使裂缝得以充分扩展，能够得到较大的裂缝。

同时受孔内增压影响，井底环空压力低于地层裂缝的延伸压力、也低于地层其它位置的破裂压力，从而在水力喷射压裂过程中，已经压开的裂缝不会重新开启，也不会压开其它的裂缝，因此不需要机械隔离，流体只会进入当前的裂缝，这样就达到了水力喷射“动态”封隔、定点压裂的目的[2-3]。

水力喷射压裂过程包括两个阶段，即喷砂射孔阶段和喷射压裂阶段，喷砂射孔阶段为油管注入、环空开启排液，高挤造缝阶段为油、套双通道同时泵注[4]。

常规的水力喷射分段压裂工艺是采用移动管柱方式，只采用一套喷枪组合（图1），在对
喷枪正对需要压裂的层段。

此种工艺往往需要配套使用不压井装置，并且由于喷咀寿命限制往往需要频繁起出管柱更换喷枪。

常规水力喷射分段压裂与常规射孔机械分层压裂和填砂打胶塞分层压裂相比较，在水平井分层压裂施工时优势明显。

但该工艺存在需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等众多缺点，不适合川西地层特征，具体表现在：
1）川西储层低孔低渗、易伤害，要求不压井作业；但川西气井一般具有高压特征，受目前国内不压井装置施工压力限制（15 MPa），若采用常规水力喷射压裂，则需要拖动管柱进行分段压裂施工，每压裂完一段之后对下一段进行压裂时都需要进行压井，由此对已压裂层段必然造成压井伤害。

2）虽然与填砂打胶塞分段压裂相比较，常规水力喷射分段压裂的施工周期已大大缩短，但受喷咀寿命限制，一套喷枪往往不能完成所有层段的压裂施工，因而往往需要频繁起管柱更换喷咀，并且每压完一层都需要移动管柱至下一层段，所以施工周期仍然较长。

针对常规水力喷射分段压裂工艺的局限，将封隔器多层压裂的投球滑套技术引入到了水力喷射压裂工艺中，在国内外现有的常规水力喷射分段压裂技术基础上创造性地开发出了不动管柱滑套水力喷射分段压裂技术。

该工艺结合了水力喷射技术和滑套多层压裂的优点，不动管柱连续分段改造、不带封隔器、管柱容易起出，克服了常规水力喷射需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等众多缺点。

在井下工具性能优化、结构改进的基础上，通过优选各个工具间的尺寸匹配关系，形成并完善了水力喷射不动管柱滑套分段压裂施工管柱，如图2所示。

不动管柱滑套水力喷射分段压裂工艺采用多套喷枪组合并配套滑套开关，在对某一
通过投球等方式打开需要压裂层段的滑套即可对该层段进行压裂施工。

其工艺流程为：
1）下入压裂管柱，用基液替满井筒；
2）投球封堵底部，对第1段喷砂射孔和压裂；
3）投低密度球，球到位后油管加压推动后一段喷枪的滑套芯下移，露出喷嘴，同时封堵下部油管，对后一层段喷砂射孔和压裂；
4）重复C，直至压裂完所有层段；
5）所有层段压裂完成后开井一起排液、排液时可以将球带出井筒，直接用压裂管柱进行后期生产。

1）压裂液配套技术：为达到水力喷射压裂工艺对压裂液的要求，形成了以“过交联体系”为特点的水力喷射压裂液分注混合交联控制技术。

即在高挤喷射压裂施工阶段，采用油管注入过交联压裂液、环空注入基液，并确保井底混合后压裂液快速交联，以满足携砂要求。

2）环空压裂控制技术：为保证水力喷射加砂压裂过程中实现有效射孔、动态封隔，研究形成了环空压力控制技术，通过调整环空排量来调整环空压力，实现对不同完井方式下分段加砂压裂环空压力的控制。

该技术在XS31-1H井和XS21-1H井进行了现场试验。

XS31-1H井分3段压裂，规模分别为40 m3、30 m3和30 m3，总加砂量为
100 m3，3段改造一次性连续完成，施工时间短，不需要动管柱，且不需要再次
压井，避免了压井伤害（图3），压后获天然气无阻流量16.1×104m3/d，是邻
井直井单层压裂效果的2.0倍，增产效果明显，证实储层得到了充分改造。

由于管柱不带封隔器，施工后起出管柱容易。

XS21-1H井也分3段压裂（图4），规模分别为40 m3、30 m3和 50 m3，总
加砂量为120 m3，压后获天然气无阻流量4.3×104m3/d，增产效果亦十分显著。

1）水力喷射分段压裂技术是针对低渗透致密油气藏开发的水平井特别是裸眼水平井最有效的储层改造技术之一。

2）现有的水力喷射技术仍存在需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等缺点，不适合川西地区低渗致密的地层特征。

3）通过对现有的水力喷射技术进行改进，形成了水平井不动管柱滑套水力喷射分段压裂技术并进行了现场实践，获得了显著的增产效果。

4）不动管柱滑套水力喷射分段压裂工艺对川西低渗致密气藏具有很强的针对性。

该技术的成功研究和应用为低渗致密储层的高效开发提供了宝贵的实践经验和坚实的技术保障，具有较高的借鉴意义。

【相关文献】
[1]陈作，王振铎，曾华国.水平井分段压裂工艺技术现状及展望[J].天然气工业，2007，27(9):78-80.
[2]李根生，牛继磊，刘泽凯，等.水力喷砂射孔机理实验研究[J].石油大学学报，2002，44（3）：31-34.
[3]李根生，沈忠厚.高压水射流理论及其在石油工程中应用研究进展[J].石油勘探与开发，2005，
32（1）：96-99.
[4]田守嶒，李根生，黄中伟，等.水力喷射压裂机理与技术研究进展[J].石油钻采工艺，2008，
30(1)：58-62.。