页岩气水平井分段压裂优化设计方法
王倩
[摘 要]在深层天然气的开采过程中，为了保证较高的单井产能，通常会采用水平钻井的开采方式。在深层天然气裸眼水平井中，加大对于分层多级大规模压裂诊断技术的研发应用力度，能够进一步提升开采效益，实现天然气储层产产能突破。在这一工艺技术应用过程中，应根据储层基本信息，实现技术应用方案的优化，合理设置裂缝参数，选择合适的压裂工具。同时，加强投球打套工艺技术、测试压裂诊断技术、主压裂施工控制技术等现场施工控制技术的应用管理，保证工艺流程的顺利开展，并且完善配液、运砂、压裂施工等保障措施的应用方案，进一步提升技术应用效果。
[关键词]深层天然气；水平井；分层多段压裂诊断技术
中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0226-01
天然气是蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气等，储存在大气圈、岩石圈、水圈中，主要是用作燃料以及工业原料。天然气田种类丰富，而深层天然气是其中较为常见的一种，埋藏较深，通常大于4500m甚至5000m，在这一类气田的开采中，由于天然气的分布及地址构造的影响，通常会采用水平钻井的形式，同时应用深层气裸眼水平井分层多段压裂工艺技术，以进一步提高储层动用程度，实现储层产能突破[1]。在水平井裸眼分层多段大规模压裂工艺应用过程中，应通过多次试验完善工艺应用流程，为深层天然气单井产能增加提供技术支持。
1.压裂设计优化
在深层天然气裸眼水平井，开展分段压裂试验，逐步摸索水平井分层多段压裂诊断技术的应用实践体系，对于优化技术应用参数设置，提高技术应用效果具有积极意义。在压裂设计优化中，可以从裂缝参数及压裂工具这两方面的优化进行，具体方案如下：
1.1 裂缝参数优化
随着水平井压裂理论研究的深入，人们发现不同的裂缝间距组合会影响到其累积产能，但水平井筒根部距离端部越近，且内部裂缝间距越大时，产能最高。在深层气水平井压裂过程中，会产生横向缝、纵向缝以及水平缝三种裂缝形态，为了提高裂缝累积产能，技术人员应该深入分析水平井井眼轨迹、地应力分布特征等信息，优化裂缝参数设置，尽量保证每一条裂缝的形态都是与水平井段保持正交的横向缝，确保裂缝间距两端小中间大，优化压裂效果。
1.2 压裂工具的优化选择
压裂工具的设计与制造，直接决定了其施工效率与安全性。在规划水平井裸眼分层多段大规模压裂诊断技术应用方案时，也应该考虑到压裂工具的选择，因为不同工具的应用方式是不同的，比如说美国贝克石油工具公司生产的Frac-point系统，将裸眼水平井分隔为五段后逐层进行压裂改造；而北京华油油气技术开发有限公司制造的裸眼封隔器，则是分为七段[2]。
2.现场施工控制技术
2.1 投球打套工艺技术
在深层天然气裸眼水平井的分层多段压裂施工中，采用压裂工具一次性下到井底，在这一过程中，地面系统提高压力，打开底部压力滑套，就可以进行底部阶段的压裂施工，结束后投入堵塞球，再打开上部投球滑套，就可以进行第二阶段的施工，依次投入尺寸增加的堵塞求，再依次打开各级滑套，就可以实现分段压裂施工。投球打套工艺技术是指在主压裂施工时，应用“胶塞低排量携带+高排量追求”的方式，利用压差剪断销钉打开滑套，这一技术能够有效提高压裂施工效率，缩短施工周期，而且能够避免过量替挤的问题。
2.2 测试压裂诊断技术
在水平井裸眼压裂施工中，部分地段（比如说水平段）地应力特征不明确无法有效判断裂缝起裂位置，在这种情况下，就需要应用测试压裂诊断技术，获取压裂施工的参考信息，比如说裂缝起裂位置、延伸特点等。然后，再应用一些小型测试，深入了解各个储层的基本信息，测试压裂解释参数，并且根据所知的裂缝基本特征信息及延伸规律，制定科学合理的分层多段压裂施工方案[3]。
2.3 主压裂施工控制技术
水平井裸眼分层多段大规模压裂诊断技术，虽然有着较为明显的技术应用优势，但是其应用难度也是比较大，比如说在裸眼水平段较长时容易产生多裂缝，不利于主裂缝的形成。针对施工现场常出现的一些技术难点，应该加强主压裂施工控制技术的应用，具体方案如下：①在面对缝口偏窄以及微裂缝发育的情况，可选用静态胶塞，应用多段砂粉处理的工艺；②在面对裂缝过高的情况时，可采用动态胶塞来控制缝高；③为了明确安全加砂界限，可采用短砂段临界砂比的判断方式；④针对易形成多裂缝其易转向的近井，可采用低砂比长时间处理的施工工艺。
3.大规模压裂效果保障措施
3.1 配液运砂保障措施
在深层天然气裸眼水平井分层多段压裂施工中，由于施工规模较大的缘故，所需液量、砂量较大，对于施工人员而言是一个不小的挑战。为了保障配液、运砂两个流程能够顺利开展，可实施以下保障性技术措施：①根据液量大小合理选择配液方式，比如说液量小于1500m3，可采用配液厂配液反复拉运的方式，液量大于1500m3，则应该采用施工现场配液的方式，选择充足的水源井，准备足够的落地罐，保证配液能力维持在每分钟2至3m2；②根据砂量大小选择运砂方式，比如说砂量小于120m3的水平井采用砂罐拉运的方式，大于120m3的井，用托板车将砂运输到施工现场；③做好前期准备工作，完善施工计划，协调好各部门的工作，提前一天准备好配液、运砂的机械设备及原材料，确保相关工序顺利开展，保证施工质量[4]。
3.2 压裂施工保障措施
相比于常规压裂施工，分层多段大规模压裂施工的规模更大，技术难度较高，在施工过程中，必须加强施工现场管理，保证压裂诊断技术的应用效果，具体方案如下：①保证施工现场机械设备及技术人员的投入。在规划好施工方案后，选派出施工经验丰富、技术素质达标的技术人员，引进先进的施工机械设施，为工程进展提供人力物力支持；②加强施工技术质量管理。加强对于裂缝基本特征及延伸规律的研究，制定科学合理的施工方案，明确施工重点、难点、疑点，予以解决，明确施工技术执行标准，做好施工紧急预案，保证各个施工项目有条不紊地进行；③统一压裂施工现场指挥权。压裂施工现场控制难度较大，为了保证施工秩序，首先应该统一指挥权，按照预设计划进行施工，加强施工现场机械设备、原材料的管理，协调好各个部门的工作，同时加强技术应用质量监管，保证各项施工技术规范的执行力度。
4.结语
随着社会的发展，煤炭、天然气等能源的需求量逐渐增加，而天然气由于生态环保、经济实惠、安全可靠的特点，其需求增长率比较高，给天然气的开采提出了较大的挑战。深层天然气是一种常见的天然气类型，在部分同类型气田中，其储层中通常为砾岩、中基性火山岩等地质构造，且气流横向分布稳定，水平钻井优势较为明显[5]。在开采过程中，为了实现天然气开采效益的提升，必须要保证水平井裸眼分层多段压裂诊断技术的应用效果，优化技术应用方案，加强对于其关键性技术的质量管理，同时应用技术实施保障措施，通过技术优化、管理制度完善等方式，为技术应用提供基础保障。
参考文献
[1] 戴文潮，姚辉前，崔晓杰.多级滑套压裂管柱套管内胀封事故分析与处理措施[J].鉆采工艺，2017，03：117-119.
[2] 秦金立，陈作，杨同玉，戴文潮，吴春方.鄂尔多斯盆地水平井多级滑套分段压裂技术[J].石油钻探技术，2015，01：7-12.
[3] 乔小瑜，江伟，张龙飞，常雅，刘小会.水平井分段压裂技术的相关研究[J].化工管理，2014，36：87.
[4] 杨艳昌.连续油管喷砂射孔分段压裂新技术在水平井中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2014，07：163.
[5] 许冬进，尤艳荣，王生亮，承宁.致密油气藏水平井分段压裂技术现状和进展[J].中外能源，2013，04：36-41.endprint
