[作者简介]曹英杰,男,1966年出生,1988年毕业于华北石油职工大学采油专业,现主要从事井下作业技术工作。水平井压裂技术现状与展望曹英杰1孙宜建1夏洪玖1孙良田2(1.中原油田分公司河南濮阳457061;2.中石化石油勘探开发研究院北京100083)摘要鉴于水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点不同,阐述了国内外水平井技术发展概况、水平井压裂设计、水平井分段压裂工艺技术,提出了水平井压裂存在的主要问题及水平井压裂技术发展趋势。关键词水平井压裂技术问题展望引言国内外于20世纪80年代开始研究水平井的压裂增产改造技术,在水力裂缝的起裂、延伸,水平井压后产量预测,水力裂缝条数和裂缝几何尺寸的优化,储层保护,分段压裂施工工艺技术与井下分隔工具等方面取得了一定进展,但总体来讲配套完善程度不足,特别是水平井分段压裂改造工艺技术和井下分隔工具方面与实际生产需求还存在较大的差距,有待进一步加大投入人力、物力攻关研究。技术现状1.水平井压裂优化设计当前水平井压裂设计软件还都是国外常规压裂设计软件,国内还没有自己的知识产权的商业化软件。常用的Gohfer、FracproPT2007、Meyer2008、Frac-CADE5.1、E-StimPlan5.5、TerraFrac六套国外的先进软件,可进行各种压裂设计的优化及预测。只有美国天然气研究所(GRI)授权PinnacleTechnolgoeis开发的全三维压裂设计软件FracporPT正在改进,在设计的时候考虑了井筒的弯曲对压裂设计的影响,而且可以通过调整弯曲半径来模拟水平井的单裂缝延伸、温度场、支撑剂运移和施工压力预测等施工参数。2.水平井分段压裂工艺技术目前水平井压裂工艺主要有分级压裂和限流压裂两种。具体主要有以下几种:(1)液体胶塞隔离分段压裂技术(化学隔离技术)国内外在20世纪90年代初采用该技术,主要用于套管井。其基本做法是:¹射开第一段,油管压裂;º用液体胶塞和砂子隔离已压裂井段;»射开第二段,通过油管压裂该段,再用液体胶塞和砂子隔离;¼采用这种办法,依次压开所需改造的井段;½施工结束后冲砂冲胶塞合层排液求产。液体胶塞和填砂分隔分段压裂方法施工安全性高,但所使用的液体胶塞浓度高,对所隔离的层段伤害大,同时压后排液之前要冲开胶塞和砂子,冲砂过程中对上下储层均会造成伤害,而且施工工序繁杂,作业周期长,使得综合成本高。因此,该技术方法20世纪90年代初发展起来后没有得到进一步发展和推广应用。(2)水平井双卡上提压裂多段技术可以一次性射开所有待改造层段,压裂时利用导压喷砂封隔器的节流压差压裂管柱,采用上提的方式,一趟管柱完成各层的压裂(见图1)。双封隔器单卡分段压裂技术虽然分层改造目的性强,提高井筒隔离效果,但容易砂卡封隔器,造成井下事故,有待进一步攻关。(3)封隔器+机械桥塞分段压裂技术射开第一段,油管压裂,机械桥塞座封封堵;再2010年6月油气井测试第19卷第3期射开第二段,油管压裂,机械桥塞座封封堵,按照该方法依次压开所需改造的井段,打捞桥塞,合层排液求产(见图2)。封隔器+机械桥塞分段压裂技术虽然在具备双封分压的优点,而且一旦砂卡,处理事故比双封管柱容易,但是作业周期比较长,砂卡风险还是比较大。(4)环空封隔器分段压裂技术环空封隔器分段压裂,首先把封隔器下到设计位置,从油管内加一定压力坐封环空压裂封隔器,从油套环空完成压裂施工,解封时从油管加压至一定压力剪断解封销钉,同时打开洗井通道阀,洗井正常后起出压裂管柱,重复作业过程,实现分射分压(见图3)。(5)限流分层压裂技术限流法分层压裂是一种完井压裂技术,它主要用于未射孔的新井。限流压裂技术机理是在压裂过程中,当压裂液高速通过射孔孔眼进入储层时会产生孔眼摩阻且随泵注排量的增加而增大,带动井底压力的上升,当井底压力一旦超过多个压裂层段的破裂压力,即在每一个层段上压开裂缝。如果层多、层薄,物性差异大时,那么就会导致各裂缝启裂和延伸不均衡,影响增产效果。(6)单封压两层压裂技术水平井滑套分压工艺管柱主要由井口专用投球器、油管、安全接头、分层压裂工具总成等组成,其管柱结构如图4所示。其基本原理是:水平井采取从趾端到跟端顺序射孔、压裂的方式作业。首先,下入射孔枪,同时射开最趾端处的两个压裂井段,起出射孔枪;下入水平井滑套分压工艺管柱至设计...
