浅谈小井眼压裂工艺技术

张清龙，贾继生，张 静

川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，陕西 咸阳 712000

0 引言

水力压裂是改造油气层的有效方法，是油气水井的重要增产增注措施，在油出开发过程中得到了广泛应用。随着对钻井成本的控制，各油田在地质情况允许的情况下，都偏重于打钻进速度快、成本低的小尺寸井。对于小于5 in套管井的后期压裂施工的工艺技术在国内研究甚少，还面临着很多的技术难题，小井眼压裂技术的研究与应用对提高油井采收率具有重要的意义。实践说明，在井涌控制、获取岩屑、取心、电测和钻柱测试方面都取得了成功，其经济效果令人鼓舞，全球钻井费用降低幅度达30%～50%。

1 小井眼压裂工艺面临的难题

1.1 缺少配套的压裂施工管柱

小井眼的套管直径明显变小，要求压裂施工管柱的尺寸相应变小，这就限制了压裂施工管柱的尺寸，对于4 in和41/2 in套管甚至更小的小井眼压裂，目前使用的21/2 in外加厚油管压裂管柱不能使用，因此有必要研制牛产更小尺寸的压裂施工管柱。

1.2 缺少配套的小井眼封隔器

对小井眼的压裂改造，日前常用的封隔器已不适合，必须研制适应小井眼的封隔器等工具，以满足小井眼压裂改造的要求。

2 小井眼压裂工艺技术的应用

常规压裂工艺技术研究均针对套管尺寸大于或等于5 in进行，为区别常规压裂井井眼，这里提出小井眼概念。小井眼指套管尺寸小于或等于4 in的井眼，因此其压裂工艺具有不同下常规水力压裂的工艺特点。

2.1 小井眼井压裂技术的工作原理

扩张式封隔器压裂管柱由安全接头、水力锚、K344-95封隔器、K344-95导压喷砂封隔器、节流嘴等组成单压下层管柱或选压任意层管柱。压裂时利用整体导压喷砂器中的节流装置或下面的节流嘴产生的压力损失，使封隔器坐封并密封油套环形空间分隔油层。压裂液经喷砂口进入地层，泄压后封隔器自动解封。结合低密射孔完井及上提方式可进行多层压裂。

压缩式封隔器管柱由安全接头、水力锚、Y344-95封隔器、导压喷砂器、节流嘴等组成单压下层管柱或选压任意层管柱。其原理同上。

技术指标：1）扩张式封隔器管柱耐压50MPa、耐温90℃；2）压缩式封隔器管柱耐压60MPa、耐温120℃。

技术特点及先进性：1）通过上提一趟管柱一次施工可压裂2层～3层；2）管柱耐温耐压高，可反循环洗井冲砂。施工安全。

2.2 小井眼压裂工艺的要求

压裂管柱尺寸必须与不同的套管、封隔器相匹配：对于5 in、51/2in套管，目前的21/2 in外加厚油管可以使用。在5in、51/2in套管尺寸的井眼，它们之间的间隙分别是18.8mm和27.9mm，因此，5in、51/2 in套管可采用油管或油套、套管注入三种方式，分层压裂可采用目前封隔器投球方式。

对于4in、41/2in套管，21/2in外加厚油管不能使用，必须研制新型的小直径加厚油管和相应的封隔器。在尚尽具备条件的情况下，对于4 in和41/2in套管只宜采用油套混注的注入方式，分层压裂只能采取大工作量的填砂方式。对于4in以下的套管，可以使用l in连续油管，采用油套混注的注入方式，分层压裂也只能采取大工作量的填砂方式。对于小井眼的分层压裂施工，对于不同的套管完井尺寸，采用不同的施工管柱或填砂方式，采取合压或分压的方式进行压裂。

2.3 小井眼压裂方式的选择

常规压裂工艺中的压裂方式已比较完备，小井眼压裂工艺也可以从中找到适合自己的压裂方式，对这些压裂方式加以改进、优化盾使能达到小井眼压裂的要求。

1）合层压裂。小井眼油层在2500m左右，油层胶结致密，渗透率差，需要的破裂压力很高，全井固井质量难以达到压裂施工需要的强度。套管压裂、油套环空压裂、油套合层压裂均不适用，只有采用油管压裂，且必须在油层以上卡封隔器；

2）单层选压。应采取填砂+封隔器方式进行。填砂：封隔选压层以下的层位；封隔器：封隔选压层以上的层位；保护上部套管，避免因下部套管强度不够导致压裂失败。小井眼压裂环空间隙小。在喷砂嘴下部加封隔器易发生砂卡，在喷砂嘴下部不能使用封隔器；

3）分层压裂(多层)。小井眼压裂中，封隔器解封、起管柱是小井眼压裂的一大难点，多层同时压裂小封隔器使用数量多，任何一个失效或遇卡将使整个压裂失败；小井眼内打捞、磨铣困难，事故严重可能导致整个井报废。需进行多层的分层压裂，可以来用填砂+封隔器的方式进行。先压最下向的层位然后用砂埋上，再压上面的层位。如果先压上面的层位，再压下面的层位，则上面压井的层位反吐易卡封隔器。

2.4 油田现场应用

小井眼油水井由于套管直径小，加砂压裂容易发生砂堵现象。2008年，吐哈油田开展小井眼压裂改造技术试验，破解了这一难题。施工成功率保持100%，压后单井平均日增产原油超过19t。在储层改造方面，以区块为单元进行压裂地质研究，从改造角度划分了油藏储层类型，进行了地应力及裂缝形态研究，开发了适合低油层条件的低温低伤害压裂液体系，建立了以“三小一低”为主要内容的油藏低成本压裂改造模式，确定了以高能气体压裂（HEGF）+小型加砂压裂复合改造工艺作为抑制人工裂缝纵向生长和控制高水饱油藏压后含水的有效途径，用浪潮压裂流来降低压裂作业过程中的油层伤害。在采油工艺方面，主要针对浅油层采用的41/2”套管完井方式，进行了小井眼定向采油方式的优选，对确定的有杆泵抽油方式进行了采油工艺研究，抽油机、杆、泵的合理选择，完善了优化设计软件，开发研制、改进完善了小井眼常规配套采油工具及专用打捞工具和隔采工具14种，引进修井工具15种58套，对螺杆泵、无油管采油工艺技术等新型采油工艺进行了引进试验，为自由化地面流程，降低建设费用，开展了污水处理回注技术、抽油机井计量技术及注水井稳流量配水器的研究工作。

除了小井眼压裂改造技术，吐哈油田还开展了水力深穿透加砂压裂、井下微地震裂缝监测、筛管井压裂等压裂新技术试验，均取得不同程度进展，丰富和完善了吐哈油田压裂工艺技术体系，为油田增产奠定了技术基础。

小井眼压裂技术在吐哈油田增产稳产中作用发挥越来越大。据统计，2008年吐哈油田压裂作业有效率超过70%，平均单井日增产原油超过7t，累计增产原油超过11万t。气井压裂同样见到明显增产效果，平均单井日增产天然气2.7万m3。

3 结论

总之，小井眼压裂工艺技术应用极为广泛，具有较高的经济价值和社会效益，值得深入探讨。

[1]徐冬梅.西南油气田清水混合压裂工艺喜获成功[J].石油钻采工艺，2010(3).

[2]王红霞.冷家稠油井压裂工艺及效果分析[J].油气井测试，2004(2).