分層壓裂技術(shù)

分分 層層 壓壓 裂裂 技技 術(shù)術(shù) 1 前 言 1、油藏開發(fā)特征 文南油田屬于深層、高壓、低滲的復(fù)雜斷塊油氣藏。油層埋藏深，一般埋深范圍在 2210間，平均油藏深度 3100m；油層壓力高，破裂壓力在45間，大部分油層破裂壓力在 60上；油層物性復(fù)雜，滲透率低，空氣滲透率范圍 10均空氣滲透率在 25 10透率差別較大；斷塊復(fù)雜，斷層 分布較多。經(jīng)過多年的開發(fā)，大部分油井射孔井段較長，油層跨度較大 。由于油 層跨度大，射孔段油層較多，且油層之間物性差異較大，長期的多油層合采使得好油層大面積水淹，差油層注水開發(fā)困難，動用程度很低， 因此 有很大挖潛空間。 2、開展分層壓裂的目的意義 以往的長井段籠統(tǒng)壓裂目的層段較長，一次施工不能壓開盡可能多的油層，部分油層改造不徹底，已經(jīng)不適應(yīng)壓裂工作的需要。而分層壓裂壓裂層段跨度小且比較集中，壓裂目的層比較明確，一次施工能夠壓開較多的油層，能有效改造差油層，因此推廣分層壓裂工藝技術(shù)對于提高二、三類油層的動用程度，提高壓裂的整體效果，具有重要的意義。 一、分層壓裂工藝技術(shù)特點(diǎn) 分層壓 裂就是針對油層跨度較大的油井，根據(jù)油層潛力及工藝可行性分析，選出潛力較大的油層，采用限流、投球暫堵、卡單封、卡雙封等分層方式，有針對性的開展壓裂施工。與長井段籠統(tǒng)壓裂相比，分層壓裂具有以下特點(diǎn)： 1、壓裂層段跨度相對較小 分層壓裂根據(jù)壓裂油層的不同情況，采用不同的分層方式，可以有效減少壓裂層跨度及總厚度，分層壓裂層段的總厚度一般控制在 50m 以內(nèi)，這樣可以比較徹底的改造油層。 2、降低壓裂施工風(fēng)險，提高壓裂成功率 由于分層壓裂有效減少了壓裂目的層的跨度，這樣在施工中就可以減少壓裂液的濾失，有利于在井底憋起高壓 ，形成有效的裂縫，減少壓裂砂堵的可能， 2 有效的降低了壓裂施工風(fēng)險。 3、能有效挖掘物性較差油層的潛力 由于分層壓裂采用工藝或機(jī)械的方式有效分層，這樣大大提高了壓裂目的層的針對性，能夠有效改造物性較差油層的潛力，在一次壓裂中可以壓開盡可能多的油層，是對油層物性層間差異較大油井的有效壓裂方式。 4、卡封分層壓裂具有保護(hù)上部套管的作用 卡封分層壓裂采用封隔器分隔油套環(huán)型空間，可以避免壓裂施工中的高壓對套管的破壞，有效保護(hù)上部套管。 二、分層壓裂選井選層的原則 選井選層就是綜合利用油藏工程和壓裂工藝技術(shù)，根據(jù)各單井的 動態(tài)和靜態(tài)資料，油井的生產(chǎn)歷史及井況，以改善油流滲流通道，提高裂縫導(dǎo)流能力，獲得最大的增油量和最大的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)選出最適合壓裂的油層。分層壓裂工藝的選井選層除滿足一般壓裂選井選層的要求外，還要根據(jù)壓裂油井的具體情況，優(yōu)選最合適的分層方式，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益為目的，同時盡可能簡化施工工序，降低施工風(fēng)險和施工成本，遵循以下原則。 1、儲層物性原則 選井選層要綜合考慮每個小層的地層滲透率、孔隙度、原始及目前地層壓力、壓裂層厚度、含水飽和度、油水對應(yīng)關(guān)系、隔層厚度及巖性特征等因素。根據(jù)文南油田油藏特點(diǎn)及 近 幾 年壓裂井效果統(tǒng)計(jì)分析，一般要求壓裂油層總厚度在 5間，層段跨度在 5間，地層系數(shù)大于 10m；上下隔層良好，一般要求隔層厚度大于 10m，如果隔層巖性全部為純泥巖，則隔層厚度可以放寬到大于 8m，避免壓串上下隔層。 2、經(jīng)濟(jì)效益原則 在選井選層過程中，要以獲得較好的經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值來進(jìn)行選井選層，在選井選層的的過程中，不能只是考慮最大的壓后產(chǎn)量或最大的增油量，而是要綜合考慮壓裂投入的各項(xiàng)費(fèi)用，以獲得最大的綜合經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)函數(shù)來選井選層。 3、掃油效率原則 3 該原則要求選井選層過程 中，不能只考慮單井的增油量和效益，還應(yīng)該結(jié)合壓裂井所在的井組分析，以整個井組達(dá)到較高的掃油效率和較高的最終采收率來進(jìn)行選井選層。 三、分層壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)化設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容較多，如壓裂方式選擇，壓裂液、支撐劑和添加劑的優(yōu)選，泵注程序及施工排量的確定，在此 處 就分層方式和裂縫幾何尺寸的優(yōu)化做簡單介紹。 1、分層方式的優(yōu)化 分層壓裂的方式比較多，針對每一口具體的油井，選擇一種最合適的分層壓裂方式是十分重要的，每一種分層方式都有自己優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，分層的原則是 即 要滿足地質(zhì)要求，盡可能達(dá)到一次施工壓開較多的目的層，保 證壓裂效果，又要求壓裂方式相對簡單，盡可能降低施工成本和施工風(fēng)險。 （ 1）、對于壓裂目的層相對比較集中，油層跨度較小，目的層上部存在已射開油層的壓裂井，在井況及隔層厚度和巖性滿足的條件下，一般選擇機(jī)械卡封壓裂方式。 （ 2）、對于新投井壓裂，由于射孔方式還沒有確定，如果壓裂目的層物性之間存在較大差別，跨度較大且比較分散，可以考慮采用限流壓裂方式。 （ 3）、壓裂目的層段上部不存在已射開的油層，目的層之間存在較大的物性差異且已經(jīng)射孔；或者由于井況原因不能采取卡封分層的油井，一般選擇投球分層壓裂方式。 （ 4）、對于 壓裂目的層上部存在已射油層，目的層內(nèi)部可以分層明顯的兩套層段，在井況及隔層條件滿足的情況下可以采取卡雙封分層壓裂方式。 2、 裂縫幾何尺寸的優(yōu)化 縫縫高的優(yōu)化 由于文南油田油藏埋藏深，壓裂形成的裂縫以垂直裂縫為主，垂直裂縫的縫高發(fā)育一旦突破了 上下隔層向上或向下發(fā)展，容易造成溝通上部或下部油水層，可能造成壓后高含水。另外從施工安全角度考慮，對于卡封分層壓裂來說， 4 如果縫高向上延伸失去控制，則容易壓串上隔層導(dǎo)致砂埋封隔器，造成油井大修事故。因此控制縫高對分層壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)來說具有重要的意義。 分層壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì) 中，最重要的是控制裂縫的高度，要求裂縫的高度既能溝通較多的壓裂小層，又保證不壓串上下隔層，在控制好裂縫縫高的前提下，設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化的裂縫長度及裂縫寬度，從而達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。 裂縫的高度與油層、隔層物性有關(guān)，同時其它的施工參數(shù)對縫高也有較大的影響，在壓裂實(shí)際設(shè)計(jì)中一般通過優(yōu)化其它參數(shù)來達(dá)到控制縫高的目的。 化施工排量控制縫高 施工排量與裂縫高度的關(guān)系是排量越大，裂縫越高。根據(jù)油層物性及上下隔層情況優(yōu)化出合適的施工排量，一般情況下，為了避免裂縫過高，施工排量控制在 間。 化壓裂液粘度控制縫高 在其它參數(shù)相同的情況下，壓裂液粘度越大，裂縫也越高。根據(jù)油井的目的層及隔層的厚度、物性、應(yīng)力等情況，應(yīng)用三維壓裂設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，調(diào)整壓裂液粘度，優(yōu)選最佳壓裂液粘度值。 化施工規(guī)?？刂瓶p高 在其它參數(shù)相同的情況下，施工規(guī)模越大，施工時間越長，裂縫高度也越大。應(yīng)用三維壓裂設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，優(yōu)選最佳施工規(guī)模，確保裂縫高度不會突破隔層向外發(fā)展。 工隔層控制裂縫高度 人工隔層控制裂縫高度技術(shù)包括漂浮式轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向上延 伸，用重質(zhì)沉降式轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向下延伸和同時使用兩種轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向上及向下延伸。 縫縫長的優(yōu)化設(shè)計(jì) 裂縫長度與累積增油量、壓裂有效期有直接的關(guān)系?？p長的設(shè)計(jì)要求首先分析壓裂井所在的構(gòu)造位置、井距、油水井對應(yīng)關(guān)系等因素；同時參考鄰近已壓裂油水井的裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)，初步確定擬壓裂油井的裂縫大概走向；參考對應(yīng)水井注水壓力及累積注水量，綜合考慮上述因素，優(yōu)化出最佳裂縫長度。確保 5 形成有效的支撐縫長，提高壓裂綜合經(jīng)濟(jì)效益，同時防止裂縫溝通注入水引起壓裂后暴性水淹。 裂改造井縫長的設(shè)計(jì) 壓裂改造井不 存在對應(yīng)水井，以改善油流的滲流條件為目的，設(shè)計(jì)縫長主要以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益為目的，并非越長越好。同時參考裂縫方位，防止裂縫溝通斷層造成施工困難，根據(jù)文南油田壓裂的經(jīng)驗(yàn)，一般縫長控制在井距的1/2之間，在這個范圍內(nèi)優(yōu)化出一個最佳的裂縫長度。 裂引效油井的縫長設(shè)計(jì) 壓裂引效油井由于存在對應(yīng)注水井，在設(shè)計(jì)縫長時，要考慮油水井的相對位置、對應(yīng)水井注水壓力及累積注水量、局部裂縫方位大概走向等因素，綜合分析優(yōu)化出最佳的裂縫長度，達(dá)到即能引效又不壓后暴性水淹的目的。 壓裂引效油井的縫長設(shè)計(jì)比較重要， 如果設(shè)計(jì)太長，裂縫溝通注水井導(dǎo)致壓后暴性水淹，設(shè)計(jì)太短不能達(dá)到壓裂引效的目的。文南油田的經(jīng)驗(yàn)是充分收集盡可能多有關(guān)資料，把工作做細(xì)，綜合分析對應(yīng)注水井的累積注水量、鄰近壓裂井裂縫監(jiān)測資料、油水井相對位置及井距大小等因素，優(yōu)化出最佳的裂縫長度，文南油田的經(jīng)驗(yàn)一般控制在井距的 1/3 之間。 縫寬度的設(shè)計(jì) 裂縫寬度設(shè)計(jì)與壓裂液粘度、施工排量、施工砂比、油層物性等因素有關(guān)，在設(shè)計(jì)中一般通過設(shè)計(jì)壓裂液粘度及施工排量來達(dá)到控制縫寬的目的。一般的觀點(diǎn)認(rèn)為在其他因素不變的情況下，壓裂液粘度越大縫寬較大，施工 排量越大縫寬較大，施工時間越長縫寬越大，施工砂比越大縫寬越大。 四、分層壓裂工藝技術(shù) 針對大部分老井油、氣層段跨度大、射孔井段長，非均質(zhì)嚴(yán)重等特點(diǎn)， 2003年我們重點(diǎn)推廣了分層壓裂技術(shù)，根據(jù)具體分層方式的不同，分層壓裂可以分為限流分層、投球暫堵分層、卡單封分層、卡雙封分層、大斜度井卡封分層等方式，下面分別加以論述。 1、限流分層壓裂工藝技術(shù) 藝適用范圍 6 限流法分層壓裂是一種完井壓裂技術(shù)，主要用于未射孔的新井或新層，其特點(diǎn)是射孔方案必須滿足壓裂施工要求，主要針對壓裂層跨度較大、目的層段各個小層之間物 性及厚度存在明顯差距的新井或新層。 藝要點(diǎn) 根據(jù)具體井的壓裂要求設(shè)計(jì)射孔方案，即根據(jù)每個處理層的厚度、物性、破裂壓力和所需要液量確定射孔位置、孔數(shù)及孔眼直徑。 必須保證每個孔眼暢通，一般采取前置酸液 預(yù) 處理目的層，疏通射孔孔眼。 為了保證一次壓裂施工盡可能壓開較多的油層，以及每層有足夠的排量，應(yīng)在套管及施工管柱、地面設(shè)備允許的條件下盡可能提高施工排量。 在允許的最大排量下，孔眼摩阻必須大于各層間破裂壓力的差值。即保證形成的井底壓力應(yīng)高于所有層的破裂壓力。 壓裂目的層的各個小層間不能串通，以 達(dá)到分層壓裂的目的。 眼摩阻計(jì)算公式 限流壓裂設(shè)計(jì)中，孔眼摩阻是一個重要的參數(shù)，它對射孔方案的確定具有重要的意義。 （ 1） 其中 p 孔眼摩阻， Q 注入排量， m3/ 液體密度， Kg/孔眼直徑， m; n 有效孔數(shù)。 孔眼流量系數(shù)，一般取 （ 2） 其中： p 孔眼摩阻， 井口壓力， 井底處理壓力， 液柱壓力， 油管或套管摩阻， 7 上述公式中，其中公式（ 1）為美國埃索公司計(jì)算公式，公式（ 2）為礦場資料估算公式。 孔方案的確定 對于文南油田來說，因?yàn)榇蟛糠钟蛯颖容^深，水力壓裂所形成的裂 縫都是垂直裂縫，因此重點(diǎn)介紹垂直裂縫條件下的射孔方案的確定。 壓裂層段劃分。首先根據(jù)中原油田的壓裂設(shè)備功率條件，限流壓裂井的施工管柱及目的層的跨度、層數(shù)、分布情況進(jìn)行壓裂層段劃分?；驹瓌t是盡可能減少壓裂層段的總跨度，原則上要小于 80m，另一方面在確定的設(shè)備功率下，盡可能壓開較多的小層。 確定合理的射孔孔數(shù)和注入排量。具體步驟為：（ 1）根據(jù)擬壓裂層的層數(shù)和厚度，預(yù)設(shè)一個注入排量；（ 2）根據(jù)該區(qū)塊油層破裂壓力梯度計(jì)算所需的井底處理壓力；（ 3）根據(jù)注入方式及注入管柱計(jì)算管路摩阻；（ 4）根據(jù)地面注入設(shè)備、井口 、油套管強(qiáng)度確定一個井口壓力；（ 5）根據(jù)礦場資料估算公式確定孔眼摩阻，計(jì)算出的孔眼摩阻應(yīng)大于射開油層的破裂壓力差值，否則重新確定井口壓力；（ 6）用公式計(jì)算射孔孔數(shù)，并將孔眼合理分配到各層；（ 7）如果計(jì)算出的孔數(shù)不合理，則改變排量重新計(jì)算，直至合理。 根據(jù)各個小層的厚度、物性、上下隔層等因素，將總施工排量分配到各小層。 確定控制裂縫擴(kuò)展條件下各層應(yīng)射孔數(shù)。 一般射孔位置應(yīng)位于油層內(nèi)儲層物性較好部位。 考慮到垂直裂縫在縱向上的延伸作用，當(dāng)油層較薄且兩個小層之間的隔層小于 3m 時，可以作為一個小層分配射孔數(shù) ，射孔的位置均向隔層部位靠近。 當(dāng)目的層附近有非目的層或水層時，為了防止壓裂施工中串通非目的層，應(yīng)增大射孔點(diǎn)與遮擋層的距離。 例分析：文 72新投壓裂。 基本地質(zhì)情況：補(bǔ)孔 1段： 計(jì) n，分 8 析該井的基礎(chǔ)資料，小層比較分散 ,物性差異大，油層跨度 度較大，每個小層較薄，大部分在 右，上隔層厚度 性為泥砂巖，下隔層厚度 性為純泥巖，論證后決定采用限流分層壓裂方式。 根據(jù)該井的套管組合及井口情況，地 面壓裂設(shè)備功率情況，初步確定該井射孔方式采用 89型射孔，采用 89管注入，施工過程中可以監(jiān)測井底壓力，同時可以減少頂替量，降低施工風(fēng)險，井口采用 700 型井口。確定射孔方案及施工排量的過程如下： 初步設(shè)定注入排量為 根據(jù)文南油田破裂壓力梯度上限值計(jì)算井底處理壓力。 m 3430m=計(jì)算油管沿程摩阻：根據(jù)油管尺寸、初步設(shè)定排量、壓裂液、 K、 n 值查相應(yīng)曲線模版，得出沿程摩阻為： 00m. 設(shè)定井口壓力為 70 孔眼摩阻的計(jì)算： =103 3430 計(jì)算破裂壓力最大差值 （ 3430=為 孔眼摩阻大于破裂壓力最大差值，所以此井口最大壓力可行。 計(jì)算射孔總孔數(shù)： 孔）( 5 孔，根據(jù)每個 小層的厚度、相對位置、油層物性等資料，綜合考慮，每個小層的詳細(xì)孔數(shù)分配如下表所示： 9 序號 32 33 34 35 36 37 38 40 厚度 (m) 數(shù) 4 4 3 3 3 2 2 4 8 月 1 日現(xiàn)場施工，破裂壓力 泵壓力 工壓力范圍 工順利，壓后日產(chǎn)油 8.5 t，日產(chǎn)氣933 至目前累計(jì)增油 524t，累計(jì)增氣 104 2、 投球暫堵分層壓裂技術(shù) 藝適用范圍 一次壓裂施工中，由于井況、隔層、井斜等因素導(dǎo)致無法實(shí)施機(jī)械卡封分層，目的層各個小層之間存在明顯的物性差異，受層間非均質(zhì)的影響，存在明顯的高滲與低滲透的差別，為了保證壓開高滲層的同時壓開低滲層，在壓裂液中加入一部分蠟球或塑料球暫時封堵高滲層，從而壓開低滲透層。 藝技術(shù)原理 技術(shù)原理： 投球暫堵分層壓裂的主要原理是利用高低滲透層之間吸水能力明顯不同，在壓裂液中加入塑料球封堵高滲透層，壓開低滲透層，達(dá)到一次施工中同時壓開高滲和低滲的目的，油井投產(chǎn)后，塑料球隨壓裂 液返排而帶出，對地層和裂縫不會造成污染。 技術(shù)要點(diǎn)： 目的層之間存在明顯的滲透性差異是選擇投球分層壓裂的前提條件，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是投球數(shù)量的確定。如果滲透性差異不大，投球就沒有針對性，同時球的數(shù)量也難以確定；如果投球量太少不能達(dá)到有效封堵高滲透層的目的，如果投球太多則容易導(dǎo)致球到位后壓力快速上升導(dǎo)致砂堵，不能有效改造低滲透層。 投球數(shù)量的確定： 投球分層壓裂設(shè)計(jì)時，應(yīng)全面考慮壓裂目的層的射孔總厚度、有效厚度、滲透率、層間夾層厚度、層段內(nèi)小層數(shù)、射孔槍型及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及初步確定施工管柱結(jié)構(gòu)等因素。在充分分析上述因素的 基礎(chǔ)上， 根據(jù)每個小層物性及相對位置等因素，確定哪些小層先壓開，一般情況下物性好、油層厚 的油層先壓開，初步確定投球的個數(shù)，一般取每孔一球，最后在總量上 10 附加 10 球分層壓裂的投球方式 根據(jù)投球在壓裂施工中所處的時機(jī)及投球次數(shù)的不同，一般可以分為投一壓一、投一壓二、投二壓二、投二壓三等幾種類型，其中投一壓一、投一壓二比較常用 。 投一壓一： 一次壓裂施工中除了目的層以外，還有一套層系，其油層滲透性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目的層的滲透性，在采用機(jī)械卡封難度較大或無法卡封情況下，一般采用在壓裂施工開始時投入一定數(shù)量的球，暫堵高滲透的非目的層，從而對低滲的目的層實(shí)施壓裂施工。 投一壓二： 壓裂目的層中存在明顯的高滲透和低滲透油層，其物性存在明顯的差距，施工中首先對高滲透層實(shí)施壓裂，然后投入塑料球，對高滲透層實(shí)施封堵，再對低滲透層實(shí)施壓裂施工。投一壓二是投球分層壓裂施工中最常見的一種方式。 文南油田最常用的投球方式主要有上述兩種，在早期還存在投二壓二，投二壓三等投球方式 ，因?yàn)榇嬖谕肚驍?shù)目難以確定及投球的針對性比較差而用的比較少。 球分層壓裂的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：對于壓裂目的層存在明顯差異且無法實(shí)施機(jī)械分層的條件下，可以實(shí)現(xiàn)投球分層，盡量壓開滲透性較差的目的層。 缺點(diǎn)：投球數(shù)量難以確定，受人為因素和個人經(jīng)驗(yàn)影響較大。 3、 機(jī)械卡單封分層壓裂工藝技術(shù) 藝適用范圍 壓裂目的層上部存在已經(jīng)射開的油層，在井況及隔層條件滿足卡封條件下，利用封隔器密封油套環(huán)型空間，壓裂時壓裂液從油管注入地層，達(dá)到分層壓裂的目的。如果目的層上部和下 部 都存在已射開油層，配套使用橋塞、丟手封隔器等配套工具，可以實(shí)現(xiàn)封上壓下、封兩頭壓中間的分層目的。 井況要求：要求井況滿足卡封的需要，不存在套變、縮徑等問題，確保封 11 隔器能夠順利起下及順利座封、解封。為了保證封隔器工作正常，要求卡封井段固井良好，避免施工中造成管外串。 隔層要求：為了保證壓裂施工的安全，避免壓裂施工中地層壓串，要求具有良好的隔層，根據(jù)文南油田壓裂施工經(jīng)驗(yàn)，一般要求隔層厚度在 10m 以上，且保證有 8m 以上的純泥巖段，這樣才能保證隔層不被壓串 目的層跨度：為了保證一次壓裂盡可能壓開較多的目的層，原則上要求壓裂目的層總跨度小于 50m。 藝技術(shù)原理 管柱結(jié)構(gòu)如 右 圖所示，主要由89叭口、 隔器、校深短節(jié)、 89加厚油管等組成。管柱下到設(shè)計(jì)位置后，上提管柱合適高度后正轉(zhuǎn)管柱 10，下放管柱撐開下卡瓦，繼續(xù)加壓 8壓縮封隔器膠筒，達(dá)到密封油套環(huán)型空間的目的，壓裂施工時，壓裂液通過油管注入目的層，實(shí)現(xiàn)機(jī)械分層保護(hù)上部油層及套管的目的。壓裂放壓后直接上提管柱完成封隔器解封過程。 卡封工具：根據(jù)文南油田深層、高溫、高壓的地質(zhì)條件，卡單封常用 性能參數(shù)如下表： 封隔器性能參數(shù)表 工 具型號 221用套管外徑（ 用套管壁厚（ 具最大外徑（ 具長度 （ 1180 小內(nèi)通徑 （ 5 最大工作壓差（ 80 隔器 89叭口 校深短節(jié) 89管 保護(hù)層 目的層 機(jī)械 卡單封壓裂管柱圖 12 最高耐溫 （ C） 150 推薦座封壓力 （ 100 20 該 隔器操作方便，耐壓、耐溫能耐能滿足文南油田高溫、高壓壓裂井的要求，是文南油田卡封壓裂應(yīng)用最廣泛 的一種封隔器。 藝優(yōu)點(diǎn) 采用機(jī)械分層，壓裂目的層明確；配合 89管使用，排量能夠達(dá)到施工要求（可以達(dá)到 5頂替量比較小，降低了施工風(fēng)險；可以與反洗井閥配套使用，一旦施工中出現(xiàn)異常，可以反洗井；最高耐壓可以達(dá)到 80夠滿足文南油田高壓油井壓裂的需要。 4、卡雙封分層壓裂技術(shù) 藝適用范圍 卡雙封壓裂是一種利用封隔器，實(shí)現(xiàn)壓裂層段內(nèi)進(jìn)一步分層的一種壓裂方式，適用于目的層段上部有需要分層保護(hù)的油層，或需要卡封保護(hù)上部套管的油井，壓裂目的層段內(nèi)油層跨度相對較大，各個 小層之間可以進(jìn)一步劃分為明顯的兩套層段。 隔層要求：要求兩套層段間、目的層與非目的層段間有較好的隔層，一般要求隔層厚度超過 10m，隔層的巖性要求純泥巖段厚度大于 8m。 井況要求：要求套管不存在變形、縮徑、錯斷等問題，保證封隔器起下順利，密封性能良好，要求卡點(diǎn)位置固井合格，防止壓裂施工過程中造成管外串造成事故。 目的層跨度要求：要求進(jìn)一步細(xì)分的兩個層段每個層段跨度小于 50m，兩個層段間跨度 10間 藝技術(shù)原理 卡雙封分層壓裂是通過封隔器分層壓裂管柱來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用封隔器和噴砂器將壓裂目的層分開， 實(shí)現(xiàn)分層壓裂的目的。壓裂管柱如下圖所示。 13 雙封壓裂的工作原理：雙封分層壓裂管柱在下入后，壓裂前投入35球，正打壓 10管柱密封性，繼續(xù)打壓 15右完成封隔器座封，然后繼續(xù)打壓 18掉一級滑套，割縫噴砂器通道打開，壓裂第一層。第一層壓完后再投入38桿，加壓打掉二級滑套，封閉第一層，壓裂第二層。壓后待壓力擴(kuò)散后大排量返洗井，直接上提管柱完成解封過程。 套工具 水力錨 安全接頭 噴砂器：割縫噴砂器 滑套噴砂器 封隔器；型號 隔器結(jié)構(gòu)及工作原理 結(jié)構(gòu)：主要由座封機(jī)構(gòu)、密封元件、平衡機(jī)構(gòu)、反洗機(jī)構(gòu)、防撞機(jī)構(gòu)等六部分組成。 隔器性能參數(shù)表 內(nèi)容 隔器 隔器 總長 250 1250 最大外徑 15 112 最小內(nèi)徑 0 50 坐封壓力 5 15 工作壓差 0 80 反洗排量 0 25 工作溫度 150 150 解封負(fù)荷 15 15 工作原理：油管內(nèi)憋壓作用于雙級座封活塞上，雙活塞上行壓縮膠筒；同隔器 座封球座 隔器 水力錨 安全接頭 滑套噴砂器 水力錨 人工井底 卡雙封分層壓裂管柱圖 割縫 噴砂器 底座 第二層 第一層 14 時鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊，防止膠筒回彈 ，使其在工作中始終處于密封狀態(tài)；反洗井時，套管環(huán)空泵入洗井液，經(jīng)過封隔器反洗井通道推開活塞后，到達(dá)封隔器下部環(huán)空，可以進(jìn)行大排量反洗井；解封時，直接上提管柱，通過膠筒與套管之間的摩擦力剪斷銷釘，鎖緊機(jī)構(gòu)脫開，膠筒依靠自身彈力回收解封；封隔器下部設(shè)計(jì)有防撞機(jī)構(gòu)，可以防止下管過程中中途座封。 藝技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 該技術(shù)解決了傳統(tǒng)分層壓裂工藝存在的弊端，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）、可進(jìn)行選擇性壓裂，拓寬了壓裂方式； （ 2）、對目的層改造的針對性強(qiáng)，效果好； （ 3）、適用范圍廣，溫度 150、 井斜 50 以下，耐壓差可 達(dá) 80管 內(nèi)徑在 單套壓裂層段在 50 米以內(nèi)的井都可以實(shí)施； （ 4）、管柱結(jié)構(gòu)簡單，可一次施工壓裂多層，解封、座封容易； （ 5）、管柱具有反洗井功能，封隔器上若有沉砂可以沖洗，便于解封； （ 6）、工具節(jié)流不明顯，在高砂比攜砂液進(jìn)地層的情況下略有顯示，最高砂 比可以達(dá)到 48%，排量可以達(dá)到 藝技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 該技術(shù) 5、大斜度油井卡封分層壓裂工藝技術(shù) 隨著油田開發(fā)的深入，近年來文南油田定向大斜度油井逐漸增多，大斜度油井卡封壓裂一直是壓裂工作中的一個難 題，主要是由于井斜較大時一般封隔器座封、解封比較困難，封隔器密封性能受到影響。我局在井斜大于 45 度油井上卡封壓裂一直沒有獲得突破。 規(guī)壓裂封隔器應(yīng)用于斜井時存在的問題 （ 1）座封困難。常規(guī)直井卡封壓裂用 封隔器采用上提、旋轉(zhuǎn)、下放方式座封，由于受井斜的影響，旋轉(zhuǎn)扭矩很難傳遞到封隔器上，不能正常換軌道座封，座封困難或難以座封。 15 （ 2）座封后密封性能差。 由于受井斜的影響，封隔器存在螺旋彎曲效應(yīng)，一部分坐封力分解到套管壁上，坐封載荷不能完全作用到封隔器上，導(dǎo)致膠筒不能完全張開，容易導(dǎo)致膠皮密封性差。 大斜度井 工藝技術(shù)原理 采用 隔器、割縫噴砂器、座封球座、等配套工具，管柱如右圖所示，管柱下到位置后，投入 35球，等待10右，待球到位后，打壓封隔器座封，達(dá)到分層的目的，再 加壓 打掉小滑套，打開割縫噴砂器通道，壓裂時壓裂液通過割縫噴砂器進(jìn)入油層，施工結(jié)束后關(guān)井?dāng)U散壓力，大排量返洗井直接上提管柱解封。較好地解決了大斜度油井卡封壓裂的技術(shù)難題。 藝優(yōu)點(diǎn) 由于 封時不受井斜的影響，解決了機(jī)械壓縮式封隔器在井斜 較大時座封困難，座封后有效密封壓差小的問題，能夠滿足文南油田高壓、深層、大斜度井卡封壓裂的工藝需要。 封隔器設(shè)計(jì)有反洗井通道，一旦壓裂施工中出現(xiàn)砂堵事故，可以及時大排量反洗井，避免了砂堵后卡管柱事故的發(fā)生，降低了施工風(fēng)險。 由于配套了水力錨，使封隔器的耐壓差性能大大提高，能夠滿足深層、高壓井壓裂的需要。 五、分層壓裂配套工藝技術(shù) 大斜度井卡封壓裂管柱 安全接頭 隔器 水力錨 割縫噴砂器 座封球座 底座 人 工井底 座封球座 16 1、前置液加粉砂技術(shù) 對于儲層物性比較好，滲透率大的地層，以及井斜比較大的油井，在壓裂的過程中，在前置液中適當(dāng)加入低砂比的粉砂，粉砂隨壓裂液進(jìn)入地層，有效堵塞微裂縫，可以大大減 少壓裂液濾失量，降低施工風(fēng)險，另外粉砂還可以有效沖刷彎曲裂縫，降低彎曲摩阻，降低施工壓力。裂縫閉合后粉砂還可以有效支撐裂縫，提高裂縫 導(dǎo) 流能力。 2、裂縫強(qiáng)制閉合快速放噴技術(shù) 影響油井壓裂效果的一個主要因素是壓后液體返排率低，壓裂液滯留地層時間長，容易造成對地層的傷害，影響壓裂效果。針對這種情況，應(yīng)用裂縫強(qiáng)制閉合技術(shù)，采取優(yōu)化壓裂液配方、加大破膠劑用量，壓后 3保證不出砂的前提下， 快速 放噴，且采用兩套放噴流程，保證連續(xù)放噴，提高壓裂井壓裂液返排率，減少液體對地層的傷害。針對文南油田實(shí)際情況， 我們在快速放噴中發(fā)現(xiàn)，采用固體膠聯(lián)劑的壓裂井，一般壓裂液破膠時間較長，放噴過程中地層容易出砂，一般要關(guān)井 4時放噴效果比較好。對于壓后停泵壓力較低的油井，一般采取壓后立即放噴，盡可能提高壓后液體返排率，減少地層傷害。 3、壓后裂縫監(jiān)測及測井溫技術(shù) 2002 年以來，為了進(jìn)一步認(rèn)識文南油田不同區(qū)塊的裂縫走向及壓裂井的壓開程度，我們有選擇的在部分壓裂井上進(jìn)行裂縫監(jiān)測及壓前、壓后井溫測試。 裂縫監(jiān)測主要原理：壓裂時在壓裂井周圍布置檢波器，收集并記錄地層破裂時產(chǎn)生的微地震，利用直達(dá)波定位原理，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，可以 解釋出裂縫的走向、長度、寬度等參數(shù)。 其結(jié)果對于以后的壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)、井組設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)新井等有重要的參考價值。文南油田大部分區(qū)塊的優(yōu)勢裂縫走向?yàn)闁|北 是在有些區(qū)塊和區(qū)塊局部也存在其它方向的裂縫走向，這主要是受斷層等局部應(yīng)力變化的影響。 井溫測試原理：在壓裂前和壓裂后測井溫曲線，比較壓前壓后測試曲線， 17 根據(jù)井溫異常情況，可以判斷出哪些小層壓開，哪些小層沒有壓開。 井溫測試結(jié)果可以有效監(jiān)測壓裂層的壓開程度，同時對以后的壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。 部分分層壓裂油井井溫測試結(jié)果 序號 井號 日期 壓裂方式 厚 度 層數(shù) 壓開厚 度 壓開層數(shù) 厚度壓開 程度 層數(shù)壓開 程度 1 184流壓裂 0 12 8 2 72注投一壓二 9 4 3 72封合壓 0 18 9 4 72封合壓 5 179斜度卡封 6 72封合壓 22 7 22 7 7 33封合壓 合計(jì) 從上述部分壓裂油井測試結(jié)果來看，卡封分層壓裂井的整體壓開程度明顯高于限流壓裂和投球分層壓裂井的壓開程度。這說明卡封分層的分層效果好于限流和投球分層壓裂，具有較好的壓開程度。 六 、壓前壓后管理工作 壓前壓后配套管理對于 降低壓裂井的施工風(fēng) 險，提高壓裂有效率至關(guān)重要，今年我們主要從以下幾個方面抓好壓前壓后的管理工作： 1、前期選井工作：壓裂選井直接影響壓裂效果，以往壓裂選井主要由地質(zhì)人員完成，工程人員參與較少，由于文南油田的井況特別復(fù)雜，射孔井段太長，地質(zhì)上選出的井相當(dāng)一部分在工藝上無法實(shí)施或者實(shí)施風(fēng)險很大，今年我們工程技術(shù)人員早期參與，與地質(zhì)人員充分結(jié)合論證，對壓裂井的井況、構(gòu)造、剖面、固井質(zhì)量、生產(chǎn)歷史、剩余油潛力等資料進(jìn)行調(diào)查分析，從而對工藝可行性進(jìn)行評價，對壓裂效果進(jìn)行預(yù)測。在壓裂選井早期就及時作出科學(xué)準(zhǔn)確的選擇，對于潛力小、施工風(fēng)險 大的井給予否定，保證了壓裂選井的合理化、制度化、科學(xué)化。 2、作業(yè)施