《水平井压裂在喇嘛甸油田的应用探讨》-工学论文，工业技术论文-论文范文参考-科学狗论文网

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水平井压裂在喇嘛甸油田的应用探讨

范文

于重洋

摘要：水平井技术在喇嘛甸油田应用有3口井，但部分井自然产能较低，达不到工业产能，如喇8-平320井，投产后不产液。因此，为了提高油井产能，建议对该井实施压裂改造措施。通过调研现有水平井压裂技术及分析水平井各种压裂工艺优缺点的基础上，根据喇嘛甸油田地层状况及水平井具体的井身结构，结合8-平320水平井的概况,对8-平320井的压裂方式、压裂液及支撑剂的优选、裂缝角度、裂缝个数、裂缝长度问题进行了研究和探讨，为喇嘛甸油田水平井压裂提供理论支持。

关键词：压裂；水平井；工艺技术；裂缝

1 前言

水平井技术作为老油田调整挖潜提高采收率，新油田实现少井高效开发的一项重要技术，已得到广泛应用。而未采取增产措施的水平井有时无法提供足够高的、有经济价值的产量,因此,需要进行压裂增产处理。将水力压裂技术和水平井技术相结合，形成了水平井压裂技术。水平井压裂技术具有增大泻油面积，提高纵向和水平方向的扫油范围；开采薄油层，屋脊油层；动用常规方式难以动用的储量及剩余储量等优点。喇嘛甸油田应用水平井技术来挖潜剩余油已有3口井，但部分井投产后产能不理想，目前需要进行压裂改造措施。

2 水平井压裂技术调研

通过调研，各大油田主要应用以下几种水平井压裂技术。

2.1 可取桥塞分段压裂技术

该技术是美国贝克公司研制，桥塞压裂工艺是针对在开发薄差油层中遇到的多个薄差层、间距度大等问题而研制的。该管柱将桥塞下到位置后，坐封丢手，上提管柱，将K344封隔器坐封在预压裂层位上部，实现分层压裂的目的，该管柱一次可压多层。

管柱结构：可取式桥塞、打捞器、喷嘴、K344-114封隔器、水力锚组成。

原理：先进行第一井断的压裂、放喷，放喷完后下桥塞封堵第一井段；然后对第二井段进行压裂，重复以上工序可完成其它井段的隔离、压裂施工。

优点：操作简单，安全性高。压裂管柱针对性强，可适应长井段压裂。

缺点：需要分段压裂，施工周期长，成本高。若井内压力高，需要压井，容易污染油层。

2.2 高强度液体胶塞压裂技术

确定采用全井射孔、分段压裂的压裂工艺技术。

原理：全井射孔后，下入单压下层压裂管柱到第一射孔段上部并坐封，对第一射孔段进行压裂施工，结束后向井筒注入高强度液体胶塞，封堵第一射孔段；上提管柱至第二射孔段，重复进行压裂、注胶塞，依次完成其它射孔段压裂施工；待所有射孔段压裂完毕后，将自动破胶的胶塞冲出后投产。

优点：压裂针对性强，可长井段压裂。同分段射孔分段压裂相比，可缩短施工时间，降低施工成本。

缺点：胶塞对储层有轻度伤害。

2.3 限流压裂技术

该技术是利用有限射孔孔眼产生的节流摩阻进行压裂的，当注入排量超过射孔孔眼吸液量时，将产生过剩的压力，当过剩的压力大于射孔孔眼处地层破裂压力时，地层将产生破裂，当存在多射孔段时，将产生多条裂缝。

大庆油田应用限流法压裂工艺现场试验8口井，统计5口井，均取得了较好的效果。

管柱结构：安全接头、水力锚、Y344-115封隔器、节流嘴组成。

优点：施工工艺简单、施工周期短、安全可靠、成本低、压后效果好。

缺点：各个射孔段的裂缝系统形成不易控制，不能合理改造设计层位。

2.4 多脉冲热气化学高能压裂技术

该技术是把声波振荡与火药压力脉冲相结合处理油层的方法，对地层产生热气化学作用、压力作用和振动作用的一项新技术。2003年该技术在长庆安塞油田推广应用30口井，效果显著。

原理：多脉冲热气化学高能压裂技术是利用多种不同类型的双基推进剂和复合推进剂，结合特种装药结构设计成火药多波发生器装药模块，控制井下装药燃烧规律，产生大量高温、高压气体形成多个高压脉冲波加载冲击岩层，使岩层产生多条裂缝，并促使裂缝在多脉冲加载波的连续作用下，快速拓展延伸，形成较长的多裂缝体系，从而增加与天然裂缝沟通的机率，并伴随大量的热气化学作用地层深部，大大提高油层渗透导流能力。

优点：

能量利用率高，装药结构适合岩层起裂造缝特点，快慢燃速有效结合，快速药升压快，有利于破裂岩层，慢速药延长了对地层的作用时间，有利于延伸裂缝。

组装安全方便，施工工艺简单，占井时间短，不损伤套管和水泥环，效果显著。

用于多种类型的油水井，既可解堵除污染，又可形成径向多裂缝网，造缝方位不受地应力控制，大大增加泄油面积。

缺点: 压裂改造规模较小,仅能在近井部位形成大量微裂缝,无法挖潜油层深部的剩余油。

3 探讨喇8-平320井压裂工艺

3.1 概况

8-平320井位于大庆喇嘛甸油田背斜构造的西南翼，走向为北西向，完钻井深1440 m，垂深为1054 m，水平位移505 m，水平段长度300m。开采目的层为萨Ⅱ10+11。萨Ⅱ10+11油层平均单井发育砂岩厚度4.0 m，单层有效厚度3.0m ，渗透率在0.2～0.4um2之间，孔隙度25%～27%，分流河道砂体发育，且从西向东逐渐变厚。

8-平320完井方式采用下套管水泥固井后射孔，采用YD-89枪射孔，射孔井段为1204.2 m～1240.0 m,射孔方位采用定方向射孔,五相位布孔,即水平方向2个孔,垂直向上方向1个孔,与水平方向呈45度和135度个1个孔，孔密10孔/米。采用抽油泵生产。井眼轨迹如图1所示。

该井于2007年6月5日投产，但该井不产液。分析认为水平采出井被压井液、泥浆污染，致使无可采液。为此，建议对该井实施压裂改造措施。

3.2 工艺选择

8-平320为一个压裂层段，可应用多裂缝压裂工艺技术，单封单喷压裂管柱。。

3.3 压裂液及支撑剂的优选

为了减小压裂液对井的伤害，建议采用低残渣，低伤害的快速破胶压裂液--胍胶压裂液。支撑剂的选择主要是根据地层深度来确定的。外围采油厂在3000m以上井深时均采用陶粒，L8-平320井水平段垂深1054m，计划应用石英砂作为支撑剂，压裂方向为水平段上方，考虑重力因素，固砂采用树脂砂固砂技术，每缝尾追树脂砂2.15m3，固砂半径达到10m，满足防砂的需要。

3.4 裂缝优化

裂缝是影响压裂水平井产能的主要因素。因此，为了成功的压裂水平井,需对裂缝参数进行优化。我们借鉴文献[1]中通过电模拟实验，利用电流比的大小表征产能比的大小，可优化裂缝。定义无因次长度为裂缝半长与水平井筒长度之比。

3.4.1 裂缝角度

对于压裂成斜交裂缝的水平井,井的产能随裂缝角度的增大而增大,当角度为90度,即压裂成垂直裂缝时,井的产能最大。这也说明了垂直裂缝比斜交裂缝对提高油井产能有更大的优越性，横向裂缝的生产效果优于水平裂缝。然而对于一口水平井,实际压裂后将产生哪一种形态的缝,要取决于地应力的情况 ,根据喇嘛甸油田地应力情况 ,裂缝为水平缝。

3.4.2 裂缝个数

水平井压裂裂缝个数不仅影响水平井的产能，同时也影响经济效益。因此裂缝条数的确定是一个十分重要的问题。郎兆新等在均质地层中的研究结果表明,在射孔段长度为80～100 m时，最佳裂缝的条数一般为3～5条。根据8-平320井的钻完井和射孔资料表明，该井水平段的射孔段长度仅为33.8m。同时，喇嘛甸油田裂缝发育以水平缝为主。因此，为了避免压裂后进井铺砂浓度过高，计划采用多裂缝2条工艺。

3.4.3 裂缝长度

水平井压裂裂缝长度直接影响压裂施工难易程度，也影响今后开发效果。在一定范围内，裂缝长度增加,压裂水平井的产能增加,但增加裂缝长度势必要增加压裂的成本［3］。因此,为了保证少投入多产出,需要寻求压裂水平井的最优裂缝长度。对于某一特定的油藏,压裂水平井的裂缝半长和水平井筒长度总是存在一个最佳匹配关系。文献[4]中表明电流比与无因次长度成明显的三次多项式关系：

Y=-60.865x3+97.3692x2-50.12x+12.704

结合经济成本和产能因素考虑，8-平320井的裂缝半长达到55m。

4 几点认识

8-平320为单层段压裂，可应用多裂缝压裂工艺技术，单封单喷压裂管柱。该技术施工成本低，结构简单，施工安全。

在调查分析、评价已有水平井的压裂工艺基础之上,结合喇嘛甸油田储层的地质特征，对要多层段压裂的水平井可采用可取桥塞分段压裂技术。

横向裂缝生产效果优于水平裂缝，但大多数压裂技术中裂缝的产生受地应力的控制。而新技术--多脉冲热气化学高能压裂技术，它的造缝方位不受地应力控制，可增加产能。

参考文献

[1] 赵梅,曲占庆,高海红. 压裂水平井裂缝形态电模拟实验研究. 新疆石油天然气,2005,3(1):44～46.

[2] 郎兆新,张丽华,程林松.压裂水平井产能研究[Ｊ].石油大学学报(自然科学版),1994,18(2):43～46.

[3] 张学文,方宏长,裘怿楠.低渗透油藏压裂水平井产能影响因素[Ｊ].石油学报,1994,20(4):51 55.

[4] 魏明臻,王鸿勋,张士诚.水平裂缝参数优化技术研究[Ｊ].断块油气田,1998,6(3):36 39.

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