浅析水平井分段压裂工艺技术及展望

王肖

辽河油田公司沈阳采油厂  辽宁沈阳

摘要：随着油田开发进入后期，产油量下降，含水量大幅上升，开采难度增大。大力开采低渗透油气藏成为增加产量的主要手段。而水平井分段压裂增产措施是开采低渗透油气藏的最佳方法。水平井分段压裂技术的应用可以大幅提高油田产量，增加经济效益，实现油气的高效低成本开发。本文介绍国内水平井分段压裂技术，并对水平井分段压裂技术进行展望。

关键词：水平井；分段压裂；工艺技术

1水平井技术优势

目前水平井已成为一种集成化定向钻井技术，在油田开发方面发挥着重要作用。通过对现有文献进行调研,发现水平井存在以下技术优势：水平井井眼穿过储层的长度长，极大地增加了井筒与储层接触面积,提高了储层采收率;仅需要少数的井不但可以实现最佳采收率，而且在节约施工场地面积的同时降低生产成本，以此提高油田开发效果；水平井压力特征与直井相比，压力降低速度慢,井底流压更高，当压差相同时，水平井的采出量是直井采出量的4~7倍;当开发边底水油气藏时，若采用直井直接进行开采虽然初期产量高但后期含水上升快，而水平井泄油面积大，加上生产压差小,能够很好的控制含水上升速度,有效抑制此类油藏发生水锥或气锥;能够使多个薄层同时进行开采,提高储层的采出程度。

2水平井压裂增产原理

水平井压裂增产的过程:利用高压泵组将高黏液体以大大超过地层吸液能力的排量由井筒泵送至储层，当达到地层的抗张强度时，地层起裂并形成裂缝,随着流体的不断注入，裂缝不断扩展并延伸,使得储层中裂隙结构处于沟通状态,从而提高储层的渗流能力，达到增产的目的。水平井压裂增产原理主要包括以下四方面:增加了井筒与储层的接触面积，提高了原油采收率;改变了井底附近渗流模式，将压裂前的径向流改变为压裂后的双线性流，使得流体更容易流人井筒，降低了渗流阻力;沟通了储层中的人造裂缝和天然裂缝，扩大了储层供油区域，提高了储层渗流能力。降低了井底附近地层污染，提高了单井产量。

3国内水平井分段压裂技术

3.1水平井套管限流压裂

对于未射孔的新井，应采用限流法分段压裂技术。限流法分段压裂的优点是工艺简单，无需下人工具，在较短的周期内可以压裂一次获得多条裂缝，有利于对储层的保护。其缺点就是对裂缝的控制难度较大，受施工制约，在长井筒中，当裂缝的数目较多的时候，所获得的单条裂缝就很少。该技术已经在大庆油田中有所应用。

3.2暂堵砂塞分段压裂

它是与连续油管压裂技术工艺流程较为类似的一种分段压裂技术，对于套管完井的水平井的常规射孔及压裂过程，一般就采用暂堵砂塞分段压裂技术，大致流程是从井筒的最末端开始，射开一段就压裂一段，然后建立砂塞后，继续重复前面过程，再射开一段压裂一段。施工结束后需要进行冲砂塞排液。其有如下特点-没有井下工具，施工简单，作业风险比较低；成本费用较低，井底冲沙工艺较为简便。暂堵砂塞分段压裂技术存在以下缺点：使用的液体胶塞浓度较高时，会对油层产生损伤，而在压裂施工结束后进行的冲胶塞过程，对油层上下的储层都会造成损伤，工艺比较繁琐复杂，作业周期长，综合成本较高。

3.3水平井双封单卡分段压裂

双封分段压裂工艺流程大致是：首先管柱下人到工程设计的相应位置处，对封隔器进行坐封，用水力锚对管柱锚定，对下部分的层位进行压裂。完成第一次压裂工作后，通过油管阀门控制，进行放喷，释放井内压力，再将管柱上提至下一压裂设计位置，重新憋压坐封封隔器，同样的方法进行第二次压裂过程。重复上述压裂过程，从而实现对多个水平段位置的压裂。在压裂工作结束后，释压解封封隔器，上提取出管柱，完成施工流程。双封分段压裂技术只适合用于部分套管井，管柱的结构简单，且容易取出管柱。在施工结束后能够迅速的将井内压裂液体反排至地面。在此工艺施工过程中，容易发生井下砂卡事故，需要对管柱结构进行改造，以免造成井下安全事故。

3.4滑套式封隔器分段压裂

滑套封隔器分段压裂技术的主要有压差式开启滑套，投球式喷砂滑套、水力锚、坐封球座、封隔器等。滑套封隔器分断裂技术工艺采用的是不动管柱的结构，在不同管柱的位置上运用不同低密度的球，进行多级分段压裂，效率较高。此项分段压裂技术存在的缺点是其管柱较长，不容易收回管柱及通过弯曲段较为困难。

3.5水力喷射分段压裂

水力喷射压裂技术是包括了水力射孔及水力压裂的一种新的压裂增产增效技术。水力喷射压裂技术有如下优点：无需封隔器或桥塞，用于裸眼及套管完井，自动进行封隔；对储层损伤较小，周期较短，无需多次下人管柱便可以进行多次分段压裂；对地层的破裂压裂的降低有显著效果，可以确保搞破裂压力的地层压裂压开成功。施工工艺简便，压裂次数少，极大的提高了开发经济效益。同时也存在以下局限性：在施工的过程中，油管管柱不能精确下入到指定的部位；过流面积问题。需要对油管管柱的结构进行优化设计，以满足管柱的承压能力，局限性较大。

3.6环空封隔器分段压裂

环空封隔器分段压裂工艺的优点有：工艺简单，使用井下工具较少，液体的摩阻较小、施工压力小、排量高。当出现砂卡等单井问题时，其诊断解决方法较上述两种工艺要简单。该分段压裂工艺同时也存在着不足之处：工艺过程对套管有一定的影响，而且在深井中的应用还亟待改善。

3水平井分段压裂技术发展

3.1不动管柱多次水力喷射分段压裂技术

该技术既可以用于裸眼井和筛管完井，也可以用于水泥固井套管完井。在水力喷射辅助压裂的基础上，对工具和管柱结构进行改进，对水平井进行一趟管柱压裂多段。管柱主要由喷枪和滑套组成。比如压裂3层，就在一趟管柱上把3层所需要的喷枪和滑套连接下到位，第1层采用普通水力喷射压裂，后2层采用滑套水力喷射压裂，压完第1层后打开上一层的滑套喷枪压上层，这样也能实现分层压裂。该管柱结构简单，施工风险小，将会得到快速发展完善，形成主导技术。

3.2体积压裂

体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。数值模拟研究表明，储层改造的体积越大，压后增产效果越明显，储层改造体积与增产效果具有显著的正相关性。体积压裂具体作用方式为：通过压裂的方式对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，通过分段多簇射孔、高排量、大液量、低粘液体、以及转向材料及技术的应用，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推。

3.3高性能压裂液与支撑剂技术

由于水平井压裂施工周期较长，要求压裂液低伤害或无伤害。当前清洁压裂液虽然低伤害，但价格较高。为适应长期关井降低伤害的要求，水平井压裂液应加强超低表界面张力技术、无滤饼或滤饼可降解滤饼技术、超稳定长效破胶剂技术，智能层内增能助排技术，低成本清洁压裂液、无固相压裂液等研究。近年来，国外支撑剂回流控制技术不断完善，包胶支撑剂的适应能力、应用范围和性能指标也在不断提高。正在开展低密度支撑剂、纤维与热塑膜覆膜等技术研究开发。

4结束语

水平井压裂技术成熟，在国内外得到了广泛应用，显著提高了油气田开发效果，形成了多种水平井压裂技术，满足了不同储层和不同完井需要。因此，在实际低渗油田开采过程中，以不同的水平井分段压裂技术为基础，结合每项技术的优点，从而选择出恰当有效的分段压裂技术。

参考文献：

[1] 李宾.水平井分段压裂工艺技术研究[J].石化技术.2021(12).206-207

[2] 秦世利,张永涛,阎兴涛等.低渗油气藏水平井分段压裂探索与实践[J].石油化工应用.2020(11).87-93