水平井分段压裂实验室
高兴聚
[摘 要]水平井开采技术在提升油井产量和油田采收率方面发挥着很大的作用，水平井压裂改造技术有助于加大难采油气藏的动用程度。本文主要是从水平井分段压裂的主体工艺技术出发，对其设计到的工艺和工具进行探讨，寻求更好的分段压裂方式，为施工提供相关参考。
[关键词]水平井 分段压裂 工具
中图分类号：T501 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0106-01
随着水平井压裂技术水平的不断提升，促进了难采油气藏的有效动用。国内水平井开采的油藏由常规油气藏逐步拓展；国外水平井开采的油藏由常规油气藏延伸至致密气、页岩气、致密油等非常规油气藏。分段压裂相关工艺技术较多，本文主要是从以下三种进行分析：
1、泵送桥塞分段压裂技术
用连续油管或爬行器带射孔枪人井，进行第一段射孔，起出射孔枪，从套管进行第一段压裂；压后，用电缆带桥塞和射孑L枪入井，坐封桥塞，射开第二段，从套管压裂第二段，依次类推，压开所有压裂井段。所有井段压裂结束后，下人磨铣工具，将桥塞钻掉，留下干净井筒，排液求产。关键技术为桥塞的下入定位及坐封技术和连续油管钻磨桥塞技术。近年来，国外哈里伯顿等公司的可钻式桥塞分段压裂技术在页岩气藏以及致密气藏开发中得到了广泛应用。
技术特点是封隔可靠性高，压裂层位精确；节省钻时（同时射孔及坐封压裂桥塞）；可进行大排量施工；分压段数不受限制；压后可快速钻掉，易排出，井筒完善程度高；分层压裂施工周期相对较长；施工动用设备多，费用高。
2、水力喷射加砂压裂技术
水力喷射分段改造技术是集水力射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术。通过深度定位技术控制喷射工具，压裂液和动能都聚焦于井筒的某一特定位置，因而可以准确选择裂缝方位。关键技术是水力喷射井下工具尤其是长寿命高效喷嘴和水力喷砂射孔参数的优化设计以及满足油套同注的压裂液体系，从而确保混合后压裂液过炮眼后仍具有很好的弹性恢复能力及耐温耐剪切性能。
2.1、连续油管拖动水力喷砂射孔压裂技术
连续油管拖动水力喷砂射孔压裂有油管+环空、环空2种压裂方式。前者适应于裸眼/套管/筛管各种完井方式压裂；后者只适应于套管完井方式压裂。
油管+环空压裂方式是连续油管携带含有喷射器的水力喷射井下工具入井，下到最下面的待压裂层段，将混有一定浓度磨料液体加压，通过油管泵送至井下，液体经喷射工具的喷嘴，高压势能转换成动能，产生高速射流射孔：孔眼形成后，从油套环空泵人压裂液加砂压裂，油管推进压力和环空压力促使裂缝延伸并得以支撑，采用液力动态封隔，第一段施工结束等裂缝闭合后，拖动管柱到下一井段进行施工，直至压完所有井段。Halliburton公司对Surgifrac技术的主要部件材质和内部结构进行了完善改进，形成了第二代技术，水力喷嘴采用内嵌式，不易受到冲蚀i冰力喷嘴材质抗磨蚀能力极强，工具本体材质防反溅能力极强，提高了加砂能力。
环空压裂方式有2种工具组合，一种是由封隔器、回流装置、单向阀、喷射工具、扶正器、定位器、剪切释放装置和连续油管接头所组成，施工时连续油管把底部带有封隔器的水力喷砂压裂工具放置到压裂位置，坐封封隔器，水力射孔，从油套环空泵入压裂液加砂压裂，环空内冲洗压裂液，之后连续油管带动水力喷砂压裂工具串移动到下一个压裂位置，反复循环直至完成所有的压裂井段可满足大容量支撑剂的要求；另一种是压裂工具主要由斜口、单向阀、球护圈、喷射器、扶正器、剪切接头、万向接头、连续油管接头和连续油管等组成，连续油管携带水力喷砂压裂工具组合系统入井，水力射孔，环空加砂压裂，砂塞留置，封堵已压井段，拖动管柱到下一井段进行施工，反复循环直至完成所有的压裂井段，连续油管兼作冲砂洗井管柱，砂堵易处理。
技术特点是施工效率相对较高，施工安全；分压段数可依据需要而定，分段级数不限，可进行较大排量施工和大规模施工；可进行定向喷射压裂，准确造缝；对套管和套管头抗压以及井场道路要求高，要求配套带压作业井口。
2.2、不动管柱水力喷射分段压裂技术
采用多套喷枪组合并配套滑套开关的压裂工具一次性下井，水力射孔，从油管及油套环空同时泵入压裂液加砂压裂，第一段施工结束等裂缝闭合后，从
井口旋塞阀投球，待球落座后，打开套放闸门，压裂第二段。不动管柱依次压裂待压井段。根据储层特点，通过调整喷嘴位置、数量、大小可实现不同方位、
不同施工排量、压力下的压裂施工。技术特点是不动管柱，不需要封隔器，可进行多段压裂，缩短施工周期。
3、固井滑套分段压裂技术
固井滑套多级压裂工艺是国外公司在固井技术的基础上结合了开关式固井滑套而研发的多层分段压裂完井技术。根据油藏产层情况，确定各滑套位置，按照确定的深度将滑套和套管管柱一趟下入井内，然后进行固井。首先压裂最下层，压后，利用HWB开关工具或连续油管等将压裂层位滑套关闭，随后打开上一层滑套进行压裂，进行同一趟管柱逐层压裂作业。所有层位压后，通过上提下放管柱，将所有需要生产的层位的滑套打开，起出管柱，进行生产。在生产过程中，如果出现产水层或者由于别的原因，需要将某个层位关闭，可下入滑套开关工具将其关闭。如果还需打开，还可以下入开关工具将其打开。
技术特点是随套管一趟下人，无需磨铣，节省了时间；无需射孔及额外的封隔器卡層，节省了成本；压后，套管内保持通径，方便了以后的修井作业；无级数限制，滑套可以多次开关，大大增强了实用性；压裂滑套用复合材料外铠包裹，无固井碎屑，压力通过后，使其分层降解纤维化；对固井质量要求高，固井管柱不能旋转。
水平井分段压裂技术的进步为低渗透油气田开发提供了一定的手段，但随着油田开发的深入，开发对象越来越差，特低渗、致密油储层的开发，水平井分段压裂技术需要进一步发展完善以提高压裂段数，加大压裂规模，提高压裂作业效率，降低压裂成本，提高水平井压裂工艺措施的性价比，适应各种完井方式，使低渗及特低渗、非常规资源得到规模有效的开发。
参考文献
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[2] 张焕芝，何艳青，刘嘉，张华珍.国外水平井分段压裂技术发展现状与趋势[J].石油科技论坛，2012，（06）：47-52+71-72.endprint
