1、水平井分段壓裂完井技術(shù)調(diào)研報(bào)告現(xiàn)代完井工程水平井分段壓裂完井技術(shù)調(diào)研報(bào)告目 錄1研究目的及意義1 2水平井分段壓裂技術(shù)2 2.1國(guó)外 水平井分段壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀2 2.1.1斯倫貝謝公司Stage FRACTM系統(tǒng)3 2.1.2哈里伯頓公司固井滑套分段壓裂系統(tǒng) 3 2.1.3貝克休斯公司Frac Piont System 分段壓裂系統(tǒng)4 2.2 國(guó)內(nèi)水平井分段壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀5 2.2.1水力噴射分段壓 裂技術(shù)5 2.2.2雙卡上提壓裂多段技術(shù)5 2.2.3分段環(huán)空壓裂 技術(shù)5 2.2.4液體膠塞隔離分段壓裂技術(shù)5 2.2.5機(jī)械橋塞隔 離分段壓裂技術(shù)6 2.2.6限流壓裂技術(shù)6 2.3本章小

2、結(jié)6 3水 平井分段壓裂數(shù)值模擬方法7 3.1笛卡爾網(wǎng)格的加密法7 3.2 PEBI網(wǎng)格加密法9 3.3表皮因子法9 3.4直角網(wǎng)格加密法9 3.5本章小結(jié)9 4水平井完井技術(shù)10 4.1篩管分段完井技術(shù) 10 4.2水平井礫石充填防砂技術(shù)10 4.3魚骨狀水平分支井 完井技術(shù)10 4.4膨脹管完井技術(shù)11 4.5套管射孔分段壓裂 完井技術(shù)11 4.6裸眼分段壓裂完井技術(shù)11 4.7本章小結(jié)11 參考文獻(xiàn)13 1研究目的及意義 所謂分段壓裂技術(shù)，就是在 井筒內(nèi)沿著水平井眼的方向，根據(jù)油藏物性和儲(chǔ)層特征，在 儲(chǔ)層物性較好的幾個(gè)或更多水平段上，采用一定的技術(shù)措施 嚴(yán)格控制射孔孔眼的數(shù)量、孔徑和射孔

3、相位，通過一次壓裂 施工同時(shí)壓開幾個(gè)或更多水平段油層的技術(shù)。這是一套有效改造低滲透油氣藏的水平井技術(shù)。2008年全球非常規(guī)石油資源規(guī)模達(dá)449.5Gt1。目前我國(guó)低滲透油氣藏已探明儲(chǔ)量近60億噸，已經(jīng)動(dòng)用 儲(chǔ)量近30億噸。近50已探明的低滲透油氣藏由于單井自然產(chǎn)能低、開采 效益差難以動(dòng)用。水平井可以增加井筒與油層的接觸面積，提高油氣的產(chǎn) 量和最終的采收率，但隨著石油勘探開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，中高 滲等常規(guī)油田逐步減少，低滲透等非常規(guī)油氣藏儲(chǔ)量不斷增 加，低滲透油氣藏的重要性便日益凸顯。由于低滲透率油藏的滲透率低、滲流阻力大、連通性差， 有時(shí)水平井的單井產(chǎn)能也比較低，滿足不了經(jīng)濟(jì)開發(fā)的要 求，還要對(duì)水

4、平井進(jìn)行壓裂增產(chǎn)，提高水平井的產(chǎn)能。應(yīng)用水平井壓裂措施，可以實(shí)現(xiàn)油田增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)。但由于地層滲透性各向異性，各段的滲透性相差有時(shí)很 大，這會(huì)導(dǎo)致底水油藏水平井的底水錐進(jìn)從而使水平井過早 的水淹，那么將有必要對(duì)水平井段進(jìn)行合理的分段完井。此外，合理的、高質(zhì)量的水平井分段壓裂完井可以更好 地控制底水上升剖面，延長(zhǎng)無(wú)水采油期和提高油層采收率。因此，加強(qiáng)對(duì)水平井分段壓裂工藝技術(shù)，尤其是水平井 分段壓裂完井技術(shù)的研究急不可待。2水平井分段壓裂技術(shù)水平井分段壓裂增產(chǎn)技術(shù)對(duì) 于改善低滲透、低孔隙度油氣藏開發(fā)效果、提高單井產(chǎn)量和 最終采收率，具有重要作用，是油田增產(chǎn)、增注的有效手段 。使用壓裂增產(chǎn)技術(shù)，可獲得顯著

5、的增產(chǎn)效果，社會(huì)經(jīng)濟(jì) 效益可觀，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。2.1國(guó)外水平井分段壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀 二十一世紀(jì)年 以來(lái)，隨著水平井的規(guī)模應(yīng)用，國(guó)外許多公司開始嘗試水平 井分段壓裂技術(shù)，經(jīng)過十多年的發(fā)展，現(xiàn)已形成較為完善的、 能適應(yīng)不同完井條件下的水平井分段壓裂技術(shù)。國(guó)外主流的水平井分段壓裂技術(shù)主要有水力噴射分段 壓裂技術(shù)、裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)和快鉆橋塞分段壓裂技 術(shù)三類，其中裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)應(yīng)用最為廣泛3。2007年開始，水平井分段壓裂技術(shù)成為非常規(guī)油氣開發(fā) 的主體技術(shù)，開始在北美大規(guī)模應(yīng)用。目前國(guó)外能夠提供水平井分段壓裂工具及技術(shù)服務(wù)的公 司有30多家，這些公司主要通過自主研發(fā)、并購(gòu)和引進(jìn)

6、等 方式獲取該項(xiàng)技術(shù)。預(yù)計(jì)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)中，水平分段壓裂技術(shù)的發(fā)展方 向主要有四個(gè)高導(dǎo)流能力壓裂、段數(shù)倍增壓裂、縫網(wǎng)壓裂、 隨壓甜點(diǎn)探測(cè)。表1國(guó)外水平井分段壓裂主流技術(shù)主體技術(shù)技術(shù)特 點(diǎn) 水力噴砂 分段壓裂 技術(shù) 常規(guī)管柱拖動(dòng)式 水力噴砂 井下工具簡(jiǎn)單，長(zhǎng)度短；工具外徑小有反洗通道；砂卡管 柱幾率小 連續(xù)油管拖動(dòng)式 水力噴砂 連續(xù)油管噴砂射孔， 環(huán)空加砂壓裂；砂塞留置，封堵已壓井段；連續(xù)管兼做沖砂 洗井管柱；施工安全 不動(dòng)管柱式 水力噴砂 不動(dòng)管柱；工 具外徑?。挥蟹聪赐ǖ?裸眼封隔器分段壓裂 技術(shù)液壓坐 封裸眼封隔器（帶滑套）不動(dòng)管柱，投球打開滑套分壓各 段；兼做壓裂管柱與生產(chǎn)管柱；施工快

7、捷遇油膨脹封隔器（帶滑套）遇油膨脹坐封，封隔環(huán)空；隔離套管系統(tǒng)無(wú)需 機(jī)械操作；地面投球打開滑套；施工快捷 快鉆橋塞分段壓 裂技術(shù)同時(shí)射孔及坐封壓裂橋塞；可進(jìn)行大排量施工；分 壓段數(shù)不受限制；壓裂后可快速鉆掉，易排出圖1水平井 分段壓裂工具結(jié)構(gòu)2.1.1斯倫貝謝公司Stage FRACTM系統(tǒng) 斯倫貝謝公司的Stage FRACTM增產(chǎn)系統(tǒng)（如圖2）主要針 對(duì)砂巖或碳酸鹽巖油藏裸眼井的壓裂而設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)證明通過利用RockSealTMII裸眼封隔器對(duì) 水平段進(jìn)行分段封隔可顯著改善壓裂效果。該系統(tǒng)一次下放最多可完成九段壓裂，適應(yīng)溫度最高達(dá) 200C，封隔器最高承受壓差達(dá)69MPa。另外，可

8、節(jié)省鉆機(jī)及其他特殊設(shè)備的占用，施工時(shí)間也 可從原來(lái)的幾周減少到幾天。該系統(tǒng)目前已在美國(guó)和加拿大應(yīng)用幾百口。該系統(tǒng)主要適用于裸眼或套管完井的水平井，砂巖、碳 酸鹽巖或非常規(guī)油藏類型以及大位移井。圖2斯倫貝謝公司Stage FRACTM增產(chǎn)系統(tǒng)示意圖 2.1.2哈里伯頓公司固井滑套分段壓裂系統(tǒng) 哈里伯頓公司 的固井滑套分段壓裂系統(tǒng)（如圖3）主要包括膨脹懸掛器、 遇油膨脹封隔器、壓裂滑套等幾部分。固井滑套分段壓裂系統(tǒng)的壓裂施工工藝流程將固井滑套 分段壓裂系統(tǒng)連接在油管上，利用專用下入工具將壓裂系統(tǒng) 下入欲壓裂的裸眼水平段，循環(huán)洗井后，蹩壓坐封膨脹懸掛 器，從井口灌入柴油或利用裸眼段的原油，柴油、原油

9、至裸 眼段后，將遇油膨脹封隔器浸泡在其中，浸泡78天后，遇 油膨脹封隔器膨脹坐封，將裸眼水平段不同壓力層段進(jìn)行封 隔，然后投球蹩壓打開第一級(jí)壓裂滑套，壓裂第一級(jí)目的層; 依次投球蹩壓打開其他壓裂滑套，處理其他目的層，壓裂完 成后，壓裂系統(tǒng)可直接作為生產(chǎn)管柱投入生產(chǎn)3。圖3哈里伯頓公司固井滑套分段壓裂系統(tǒng)示意圖2.1.3 貝克休斯公司Frac Piont System分段壓裂系統(tǒng) 貝克休斯公 司的Frac Piont System分段壓裂系統(tǒng)主要由尾管封隔器、裸 眼管外封隔器、投球驅(qū)動(dòng)壓裂滑套、“P壓力驅(qū)動(dòng)滑套、井筒 隔絕閥及引鞋等組成，結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4貝克休斯公司Frac Piont Sy

10、stem分段壓裂系統(tǒng)示 意圖用分段壓裂系統(tǒng)專用HR下入工具將壓裂管串送入裸 眼水平段后，循環(huán)洗井，投球至井筒隔絕閥，蹩壓將尾管封 隔器、裸眼管外封隔器坐封，尾管封隔器坐封到配合套管內(nèi) 壁，裸眼管外封隔器坐封到裸眼水平段上，封隔不同的壓裂 目的層；繼續(xù)加壓，HR下入工具脫手，從井下提出；繼續(xù) 加壓打開“P壓力驅(qū)動(dòng)滑套，壓裂第一層段；投球蹩壓，打開 第二級(jí)CMB可關(guān)閉式壓裂滑套，壓裂第二級(jí)目的層；依次 投球蹩壓，打開其他CMB可關(guān)閉式壓裂滑套，處理其他目 的層；壓裂完成后，壓裂系統(tǒng)直接作為生產(chǎn)管柱投入生產(chǎn)4。2.2國(guó)內(nèi)水平井分段壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀 我國(guó)于20世紀(jì) 80年代開始研究水平井的壓裂增產(chǎn)改造

11、技術(shù)，在水力裂縫的 起裂、延伸，水平井壓后產(chǎn)量預(yù)測(cè)，水力裂縫條數(shù)和裂縫幾 何尺寸的優(yōu)化，分段壓裂施工工藝技術(shù)與井下分隔工具等方 面取得了一定進(jìn)展，但總體來(lái)講不配套、不完善，特別是水 平井分段壓裂改造工藝技術(shù)和井下分隔工具方面與實(shí)際生 產(chǎn)需求還存在較大的差距，有待進(jìn)一步加大投入人力、物力 攻關(guān)研究。分段壓裂是水平井的關(guān)鍵配套技術(shù)之一，運(yùn)用分段壓裂 可在較短時(shí)間內(nèi)一次性完成對(duì)多個(gè)儲(chǔ)層的壓裂，并最大限度 地減少對(duì)儲(chǔ)層的傷害，達(dá)到多層合采提高單井產(chǎn)量、最大限 度提高地質(zhì)儲(chǔ)量可動(dòng)用程度的目的5。目前，我國(guó)各油田采用的水平井分段壓裂技術(shù)主要有連 續(xù)油管分層壓裂技術(shù)、水力滑套噴砂分層壓裂術(shù)、投球打滑 套分段

12、壓裂工藝技術(shù)和水平井裸眼分段壓裂（包括酸壓）技 術(shù)等。2.2.1水力噴射分段壓裂技術(shù) 水力噴射分段壓裂是水 力噴射和水力壓裂的結(jié)合，它是把油管中的流體加壓后經(jīng)噴 嘴噴射出來(lái)形成高速射流（噴嘴射流速度超過190m/s，使地 層形成裂縫。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可在需要改造的任意位置進(jìn)行壓裂，不 需要下入隔離工具，大大減小了砂埋或砂卡的風(fēng)險(xiǎn)；其缺點(diǎn) 是環(huán)空需要泵注液體，對(duì)于高壓氣井需安裝井口防噴器，壓 裂完成后需要起出管柱，再下入完井管柱進(jìn)行投產(chǎn)6。2.2.2雙卡上提壓裂多段技術(shù)利用雙封隔器隔離，可實(shí) 現(xiàn)一次多層壓裂，先對(duì)井筒末端進(jìn)行壓裂，上提管柱，依次 壓開后續(xù)井段。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)壓裂層段實(shí)施準(zhǔn)確定位

13、，一次壓開 多段；缺點(diǎn)是容易砂卡封隔器，造成井下故障。2.2.3分段環(huán)空壓裂技術(shù) 利用單封隔器進(jìn)行隔離，從井 筒末端開始，逐段封隔逐段壓裂，實(shí)現(xiàn)分射分壓。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是下井工具少，一旦出現(xiàn)砂卡，相比單封 和雙封壓裂處理事故難度小，另外液體摩阻小，有利于提高 排量；缺點(diǎn)是對(duì)套管質(zhì)量有一定影響，在深井中使用還需要 改進(jìn)與完善，且施工相對(duì)復(fù)雜，要求封隔器具有良好的密封 性。2.2.4液體膠塞隔離分段壓裂技術(shù)水平井膠塞隔離分段壓裂工藝是自井筒末端開始，逐段封堵逐段壓裂，在前一 級(jí)壓裂完成之后，對(duì)求產(chǎn)結(jié)束的井段進(jìn)行填砂，替入超黏完 井液，該完井液一旦就位就會(huì)膠凝成一種橡膠式的膠塞。膠塞在試油壓裂過程中只

14、起臨時(shí)封堵作用，可定時(shí)軟化 易于清除。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是避免了下入井下作業(yè)工具砂卡帶來(lái)的潛 在風(fēng)險(xiǎn)；缺點(diǎn)是與封隔器機(jī)械分隔相比，造縫點(diǎn)難以控制， 作業(yè)周期長(zhǎng)，沖砂易造成儲(chǔ)層傷害，不適用于低滲致密氣藏。2.2.5機(jī)械橋塞隔離分段壓裂技術(shù) 利用橋塞進(jìn)行隔離， 逐段封堵逐段壓裂，可實(shí)現(xiàn)雙封分壓，但是壓后需要打撈橋 塞，容易砂卡或砂埋。長(zhǎng)慶油田在蘇里格氣田蘇東首口152.4mm井眼套管固 井水平井采用水力泵入式橋塞射孔分段壓裂工藝，成功實(shí)現(xiàn) 了 15段壓裂。2.2.6限流壓裂技術(shù) 限流壓裂技術(shù)的機(jī)理是，在壓裂過 程中，當(dāng)壓裂液高速通過射孔孔眼進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生孔眼 摩阻且隨泵注排量的增大而增大，帶動(dòng)井底壓

15、力的上升，當(dāng) 井底壓力超過多個(gè)壓裂層段的破裂壓力，即在每一個(gè)層段上 壓開裂縫。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是施工相對(duì)簡(jiǎn)單，周期短，一次施工便可 以壓開多條裂縫，利于汕層保護(hù)。缺點(diǎn)是該工藝受射孔孔眼回壓影響較大，單條裂縫的控 制困難；而且由于施工能力的限制，較長(zhǎng)的水平井筒裂縫數(shù) 目較多時(shí)，單條裂縫孔數(shù)較少，改造強(qiáng)度受影響；各裂縫起 裂和延伸不均衡，影響增產(chǎn)效果7。從工藝上來(lái)講，以上分段壓裂的關(guān)鍵技術(shù)在于分段壓裂 工具及工藝方法，而且需要配備連續(xù)油管等連續(xù)沖砂設(shè)備， 以達(dá)到施工改造的要求。但是，上述井下工具目前還不能完全國(guó)產(chǎn)化，與國(guó)外相 比存在較大差距。2.3本章小結(jié)總體上來(lái)講我國(guó)水平井分段壓裂技術(shù)不 完善、不配

16、套?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，且許多技術(shù)問題。特別在水平井分段壓裂工藝和井下工具等方面，與我國(guó) 實(shí)際生產(chǎn)需求還存在較大的差距。在基礎(chǔ)研究，水平井分段理論依據(jù)、水力裂縫優(yōu)化設(shè)計(jì)、 分段壓裂工藝技術(shù)、分段壓裂工具、壓裂材料、水力裂縫動(dòng) 態(tài)監(jiān)測(cè)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平差距還比較大。在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的同時(shí)要結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行高新、 高能材料和精工制造方面的科技攻關(guān)，努力形成具有自主知 識(shí)產(chǎn)權(quán)的配套技術(shù)，爭(zhēng)取在短時(shí)間內(nèi)提升我國(guó)水平井分段壓 裂技術(shù)水平。3水平井分段壓裂數(shù)值模擬方法油藏?cái)?shù)值模擬中，人 工壓裂縫的處理方法主要分為兩種網(wǎng)格加密法和近井模擬 法(Near Wellbore Module)。但是由于近井模擬處

17、理起來(lái)較繁瑣，在模型中計(jì)算起來(lái) 較慢且容易不收斂，所以目前人工裂縫的模擬主要是通過局部網(wǎng)格加密（Local Grid Refinemnt）的方法來(lái)完成。局部網(wǎng)格加密的方法很多，有基于笛卡爾網(wǎng)格的加密方 法，有基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的加密方法，如PEBI網(wǎng)格加密8。3.1笛卡爾網(wǎng)格的加密法 笛卡爾網(wǎng)格的加密方法也分 為兩種，一種是運(yùn)用不均勻加密網(wǎng)格（HXFIN），另一種是 利用不均勻網(wǎng)格（DX）。以往的研究表明，將裂縫所在的網(wǎng)格用“等效導(dǎo)流能力” 法處理，在“縫寬”小于1.0m的情況下井的產(chǎn)量變化不大，該 方法實(shí)用可靠9。在不均勻加密網(wǎng)格方法中，我們?cè)O(shè)置的模型維數(shù)為 110*40*10，DXDYDZ5m

18、，模型中心順著X方向有一水平井 生產(chǎn)。我們分別在X方向第10列、20列、30列、40列、50列、 60列、70列、80列、90列、100列網(wǎng)格中分別進(jìn)行不均勻 加密，這樣在每一列加密的網(wǎng)格中加密出一條0.5m寬的網(wǎng) 格，我們用這列0.5m寬的網(wǎng)格來(lái)模擬分段壓裂的裂縫。這樣就形成一個(gè)長(zhǎng)度為550m，等間距分段壓裂了 10段 0.5m寬裂縫的水平井生產(chǎn)的模型（如圖5）。圖5不均勻加密網(wǎng)格方法的三維模型 在不均勻網(wǎng)格方 法中，我們?cè)O(shè)置的模型維數(shù)為1194110，除了 X方向第10、21、32、43、54、65、76、87、98、109 個(gè)網(wǎng)格 DX0.5 夕卜， 其他的DX5m。所有的DYDZ5m。

19、這樣也形成一個(gè)長(zhǎng)度為550m，等間距分段壓裂了 10段 0.5m寬的裂縫的水平井生產(chǎn)的模型(如圖6)圖6不均勻 網(wǎng)格方法的三維模型 模擬過程中，兩種方法所用的基本參 數(shù)都相同，參數(shù)取值如表2。表2不均勻加密網(wǎng)格法與不均勻網(wǎng)格法模擬參數(shù) 參數(shù) 取值參數(shù)取值油藏溫度68.7壓力梯度0.96MPa/100m 平面方向滲透率2.610-3pm2裂縫滲透率500010-3pm2孔 隙度0.126巖石壓縮系數(shù)5.65810-5bars-1地下原油粘度 4.83mPas原油API度33.8 (地下43.9)原油壓縮系數(shù) 1.67710-4MPa-1原油體積系數(shù)1.065兩種方式均以定液(50t/d)方式生產(chǎn)

20、，效果如圖7-10。圖7不均勻加密網(wǎng)格的日產(chǎn)油圖8不均勻加密網(wǎng)格的 累產(chǎn)油 圖9不均勻網(wǎng)格的日產(chǎn)油 圖10不均勻網(wǎng)格的累產(chǎn) 油可以看出(1)雖然兩種方法都是比較常用的裂縫模擬方 法，但是結(jié)果差別較大。不均勻加密網(wǎng)格方法中，水平井生產(chǎn)140d，日產(chǎn)油 由50 t/d緩慢遞減至0 t/d。不均勻網(wǎng)格方法中，水平井生產(chǎn)140d，前50天保 持日產(chǎn)油50 t/d不變，之后10d日產(chǎn)油迅速降至0 t/d。（4）兩種方法雖然日產(chǎn)油不同，但是生產(chǎn)140d后的累 產(chǎn)油相同都為2590m3。3.2 PEBI網(wǎng)格加密法該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)格靈活性 很高，能很好地刻畫裂縫特性，如縫的長(zhǎng)、寬、高及發(fā)育方向， 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格

21、與裂縫、裂縫與井筒之間的連接一致性。運(yùn)用PEBI網(wǎng)格加密法可以較好地刻畫壓裂井裂縫滲流特 征，能夠模擬不同方位裂縫特性，同時(shí)不受網(wǎng)格取向的影響， 可用于全油田模擬10。3.3表皮因子法 表皮因子法是一種最簡(jiǎn)單的模擬油藏 增產(chǎn)的方法，早期的數(shù)值模擬方法模擬油氣藏增產(chǎn)都是基于 井筒附近通過增加一個(gè)負(fù)表皮因子。該方法的主要缺點(diǎn)是沒有考慮裂縫方位的影響，不能表 征裂縫井的流動(dòng)特性11。3.4直角網(wǎng)格加密法 為了刻畫流體在細(xì)小的高滲裂縫 中的流動(dòng)，可通過在粗網(wǎng)格系統(tǒng)中進(jìn)行近井附近網(wǎng)格加密后 修改其滲透率來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬水力裂縫的效果。直角網(wǎng)格加密法的優(yōu)點(diǎn)是可模擬三個(gè)方向（網(wǎng)格坐標(biāo)軸 方向），方法相對(duì)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)

22、是只能模擬兩個(gè)方位的裂縫、 網(wǎng)格等寬度，不能表征裂縫從射孔到端部的差異效果。3.5本章小結(jié) 水平井分段壓裂技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，而 在數(shù)值模擬中對(duì)水力壓裂縫的處理卻仍然是一個(gè)難點(diǎn)。目前比較常用的方法仍然是通過網(wǎng)格的加密來(lái)等效處理裂縫，主要有笛卡爾網(wǎng)格加密法和PEBI網(wǎng)格加密法。此外，表皮因子法和直角網(wǎng)格加密法也有一定的應(yīng)用 12。4水平井完井技術(shù) 早在上世紀(jì)六十年代，地處四川盆 地磨溪構(gòu)造的磨3井是國(guó)內(nèi)最早的水平井，同時(shí)也使我國(guó)水 平井完井技術(shù)位列世界第三位。“十五”規(guī)劃以后，石油鉆井技術(shù)發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)，施工 成本也在逐漸的降低，尤其在世界原油價(jià)格不斷上漲趨勢(shì)的 帶動(dòng)下，使水平井完井技術(shù)得以迅

23、速發(fā)展。近幾年，隨著油氣田開發(fā)向低滲透、非常規(guī)油氣藏方向 發(fā)展，水平井鉆井技術(shù)在各油田均得到了廣泛應(yīng)用。在水平井完井技術(shù)方面，已形成了如下技術(shù)篩管分段完 井技術(shù)、水平井礫石充填防砂技術(shù)、魚骨狀水平分支井完井 技術(shù)、膨脹管完井技術(shù)、套管射孔分段壓裂完井、裸眼分段 壓裂完井。13-21 4.1篩管分段完井技術(shù)由于層位的非均質(zhì)性比 較嚴(yán)重，油水夾層、油水同層較多，給水平井分段完井創(chuàng)造 了條件。該技術(shù)就是在水平篩管段下入管外封隔器，管外封隔器 兩端連接套管，通過內(nèi)管封隔器在管外封隔器兩端覆蓋打壓 的方式，依次脹封水平段管外封隔器，達(dá)到水平段層間分隔 的目的。為后期采油作業(yè)、修井作業(yè)、增產(chǎn)措施提供條件。

24、與傳統(tǒng)完井技術(shù)相比，此技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)（1）分段內(nèi)管 封隔器內(nèi)徑小于外層套管內(nèi)徑10 mm，克服了傳統(tǒng)皮碗封隔 器過盲板位置刮壞的弊端，可以重復(fù)脹封，保壓效果穩(wěn)定。（2）分段管外封隔器采用實(shí)體壓縮式管外封隔器，壓縮 后的橡膠實(shí)體嵌入地層，提高了分段質(zhì)量。4.2水平井礫石充填防砂技術(shù)對(duì)于地層砂分選差、泥質(zhì) 含量高達(dá)20以上的砂巖油藏，單一的濾砂管水平井防砂工 藝已不能滿足水平井長(zhǎng)期高效開發(fā)的要求。為此研制開發(fā)了水平井管內(nèi)礫石充填防砂技術(shù)和水平井 裸眼礫石充填防砂技術(shù)。水平井礫石充填作為較先進(jìn)的防砂方法之一在國(guó)外廣泛 應(yīng)用。勝利油田近年來(lái)開展了該技術(shù)的研究與應(yīng)用，主要采用 精密復(fù)合濾砂管裸眼完井，管

25、外進(jìn)行逆向礫石充填的方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)了集流保護(hù)罩及逆向充填裝置，采用三級(jí)錐形 密封確保插入段密封效果，沖篩增阻器提高了水平井礫石充 填密實(shí)度；優(yōu)選了胍膠攜砂液、清潔攜砂液，殘留率低，返 排率高；優(yōu)選輕質(zhì)陶粒砂作為充填砂，避免蒸汽堿蝕傷害、 減弱粉細(xì)砂滲濾堵塞。目前已經(jīng)在堤北701-平1、草109-平2井等5 口井上進(jìn)行 了先導(dǎo)試驗(yàn)，取得了初步效果。4.3魚骨狀水平分支井完井技術(shù)魚骨狀水平分支井具 有最大限度地增加油藏泄油面積、充分利用上部主井眼、節(jié) 約鉆井費(fèi)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到提高油井產(chǎn)量和采收率的目 的，成為高效開發(fā)油氣藏的理想井型。目前，國(guó)內(nèi)這類井的完井方式22主要包括主井眼裸 眼、分支井眼裸

26、眼和主井眼下篩管、分支井眼裸眼2種完井 方式，主井眼與分支井眼沒有機(jī)械連接，更沒有密封，分支 井眼容易坍塌、出砂，生產(chǎn)壽命短，一個(gè)分支井眼水淹往往 導(dǎo)致全井水淹。4.4膨脹管完井技術(shù) 此技術(shù)應(yīng)用了遇油遇水自膨脹封 隔器，遇油遇水膨脹橡膠23具有較好的彈性和力學(xué)強(qiáng)度。利用遇油遇水體積自動(dòng)膨脹的特性制成自膨脹管外封隔 器具有如下特點(diǎn)膨脹比高，能實(shí)現(xiàn)大直徑井眼的封隔；適合 不規(guī)則井眼，實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙封隔；自動(dòng)膨脹，簡(jiǎn)化施工工藝， 降低施工風(fēng)險(xiǎn)。先后開展了遇油遇水橡膠膨脹試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、封隔器 承壓能力試驗(yàn)等，效果較好。此技術(shù)的有點(diǎn)在于(1)提高了固井質(zhì)量。井眼完成后先對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)眼，避免小間隙造成的固井作

27、 業(yè)困難。(2)膨脹管完井的井眼內(nèi)徑達(dá)到104.5108 mm，有效擴(kuò)大了生產(chǎn)套管內(nèi)徑。（3）完井套管與原井套管重疊段具有懸掛及密封雙重功 能。（4）易于射孔、測(cè)試、修井等作業(yè)以及生產(chǎn)管理等。4.5套管射孔分段壓裂完井技術(shù)套管射孔完井已成為 碎屑巖完井的一種主要方式，但由于塔河油田碎屑巖油藏屬 于大底水、嚴(yán)重非均質(zhì)油藏，在進(jìn)行射孔完井設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn) 行射孔優(yōu)化。以AT97H井為例，從油藏描述出發(fā)，在設(shè)計(jì)射孔分段 的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了 3種分段變密度射孔方案，3種方案或者 側(cè)重產(chǎn)能最大、或側(cè)重降水效果最佳、或產(chǎn)能與降水兩者兼 顧。3種方案為該井前期出水控制和后期出水措施制定提供 依據(jù)。4.6裸眼分段壓

28、裂完井技術(shù)水平井完井是提高產(chǎn)量最 有效的完井方式。從趾部到跟部，原油在流動(dòng)過程中會(huì)出現(xiàn)壓力損失，從 而導(dǎo)致了不均衡的生產(chǎn)壓降，跟部的生產(chǎn)壓降較大，趾部的 生產(chǎn)壓降較小，最終導(dǎo)致了水/氣錐在裸眼跟部提前出現(xiàn)24。實(shí)踐證明，采用帶節(jié)流控制設(shè)備（ICD ）的完井管柱完井 可以均衡整個(gè)裸眼段的產(chǎn)量，進(jìn)而延緩水/氣錐現(xiàn)象的出現(xiàn) 4.7本章小結(jié)水平井分段壓裂技術(shù)是伴隨著頁(yè)巖氣、致密 氣、致密油等非常規(guī)油氣的開發(fā)而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)工程技 術(shù)。近幾年隨著非常規(guī)油氣開發(fā)規(guī)模的日益擴(kuò)大，水平井占 新鉆井?dāng)?shù)的比例越來(lái)越大，水平井分段壓裂工藝技術(shù)已在中 國(guó)石油塔里木、遼河、冀東、大慶、新疆、吉林勝利和長(zhǎng)慶 等多個(gè)油田進(jìn)

29、行了應(yīng)用。隨著水平井分段壓裂技術(shù)的不斷進(jìn)步，水平井壓裂段數(shù) 越來(lái)越多，平均壓裂段數(shù)已經(jīng)從2008年的510段增加到 目前的20段以上。與此同時(shí)，針對(duì)不同油氣藏的水平井分段壓裂完井技術(shù) 也得到了快速發(fā)展，已成為油氣開采的核心技術(shù)體系之一。參考文獻(xiàn)1鄒才能，陶士振，楊智等.中國(guó)非常規(guī) 油氣勘探與研究新進(jìn)展J.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2012, 31 (4) 312-321. 2劉振宇，劉洋，賀麗艷，等.人工壓 裂水平井研究綜述J.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，26 (4) 96-98 .3 Jody R Augustine . How Do We AchieveSub-Interval Fractur

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