水平井分段压裂技术的研究与展望

姜振波

引言：水平井分段压裂改造技术是目前国际上的先进技术，代表着采油、采气工艺技术的发展方向。所谓分段压裂技术，就是在井筒内沿看水平井眼的方向，根据油藏物性和储层特征，在储层物性较好的几个或更多水平段上，采用一定的技术措施严格控制射孔孔眼的数蚤、孔径和射孔相位，通过一次压裂施工同时压开几个或更多水平段油层的技术，这是一套有效改造低渗透油气藏的水平井技术。

一、水平井压裂技术的现状

水平井分段压裂工艺技术已在中国石油塔里木、辽河、长庆等多个油田进行了应用，并取得了一定效果。2010年，水平井裸眼分段压裂酸化工具及其配套技术在中国石油自主研发并生产成功。大力发展水平井技术是高效开发复杂油气藏特别是低渗透、稠油和裂缝性气藏的重要举措。我国页岩气资源前景广阔，包括海相页岩分布区和陆相页岩分布。水平井分段压裂改造等技术是爪点突破。未来页宕气的开发将主要是靠小井眼钻井和先期裸眼完井降低工程成木、靠水平井分段压裂技术提高单井产量、靠长水平段水平井延长油气井生产周期的开发模式，最终实现页岩气的效益开发。

二、国内水平井分段压裂技术的分类

（l）化学隔离技术

化学隔离技术通过油竹压裂，用液体胶塞和砂子隔离己压裂井段。施工安全性高，但是储层会造成伤害，而且施工工序繁杂，作业周期长，使得综合成木高。

（2）机械封隔分段压裂技术

机械封隔分段压裂技术包括：机械桥塞+封隔器分段压裂；环空封隔器分段压裂：双封隔器单卡分压。

（3）限流压裂技术

压裂时通过低密度射孔、大排最供液，形成足够的炮眼磨阻，实现一次压裂对最多5个破裂压力相近的油层进行改造。适用于油层多、隔层小、渗透率低、可以定点低密度射孔的油水井完井压裂。

（4）水力喷砂压裂技术

水力喷射压裂是一种综合集水力喷砂射孔、水力压裂和水力隔离等多种工艺一体化的新型水力压裂技术。水力喷砂压裂技术不用封隔器一与桥塞等隔离工具实现自动封隔。通过拖动竹柱，将喷嘴放到下一个需要改造的层段，可依次压开所需改造井段。水力喷射压裂技术可以在裸眼、筛管完井的水平井，进行加砂压裂，也可以在套管井上进行，施工安全性高，可以用趟管柱在水平井中快速、准确地压开多条裂缝，水力喷射工具可以与常规油管相连接入并。施工更快捷，国内外己有数百口井用此技术进行过酸压或加砂压裂处理。

国内学者在以下几个方面做了研究：

1、分析了水平井段分段地应力分布特征的基拙上，提出了优化分不允压裂限流射孔的方法；研发的小井眼专用水平井压裂工其，实现了水平井段机械封隔分段压裂；同时利用全三维压裂设计软件对压裂施工程序进行了优化，筛选出适合水平井压裂改造的工作液体系。

2、对水平井埋藏深、笼统全相位射开井段长、原油私度高、水平井筒与油藏最大地应力方向不完全平行的特点。通过储层地质精细划分、压裂水平井裂缝参数优选、投球分段压裂和施工压力预测等技术，形成了适合水平井长射孔段的低成本综合优化设计方法和分段压裂技术，获得了良好的增产效果。

3、水平井分段压裂产能影响因素研究，建立了油藏与裂缝的物理模型和数学模型，并对其进行了差分求解、编程。分析了裂缝长度、数量、间距和不均匀分布等因素对产能的影响。

4、为了能更有效地利用水平井裸眼完井压裂技术开发苏里格低渗透气田设计了开启阀式裸眼封隔器。

5、水平井机械隔离分段压裂技术进行了研究，并在吐哈油田牛平17一14井水平段进行了试验，采用封隔器+机械桥塞隔离井筒方式，时三段水平段逐段进行了压裂改迭，现场施工均一次成功，并见到良好应用效果。

6、针对已大段射孔、无法下井下工其的水平井，提出了水平井投球分段压裂技术。

7、提出一种新型水平井不动管柱封隔器分段压裂工艺技术.利用ABAOUS有限元分析软件对工艺管柱进行力学分析。

三、水平井分段压裂技术的研究与发展方向

常规水平井压裂技术方面，哈里伯顿连续油怜水力喷砂环空加砂压裂技术指标：温度150℃；深度3000米：油管直径6o.3mm；施工层数43层。在国内中石油西南油田技术指标：油管直径So.smm；深度1105m：施工层数3层，石化在该技术方面处在试验阶段。

连续管压裂技术（14-17）是国外90年代以来发展最快的技术。连续油管（或环空）压裂是一种新的安全、经济、高效的油田服务技术。压裂层位址人深度约1万英尺。该技术特别适合只有多个薄油、气层井进行逐层压裂作业。该技术优点{1）起下压裂管住快，从而大大缩短作业的时间；（2）可以.单井作业，成木低；（3）能在欠平衡条件下作业，从而减轻或避免油气层的伤害；（4）能使每个小层都得到压裂改造，整口井的增产效果好。

连续油管分层压裂技术有连续油管注入分层压裂技术和连续油管环空注入分层压裂技术。从90年代后期开始在油、气田上得到应用，连续油管压裂作业已经在加拿大应用多年；现在美国的几个地区，主要是科罗拉多、德克萨斯、亚拉巴马和弗吉尼亚，也已进行连续油管压裂作业；在英国的英格兰和爱尔兰也已经实施了连续油管压裂作业。连续油管压裂作业是在陆上的油、气井中实施的。现场实施证实了连续油管带封隔器环空分段压裂技术的先进性和有效性。该技术通过连续油管带喷射工具和定位器进行定点喷砂射孔实现了薄层精细压裂；通过喷射工具下的封隔器进行坐封后套管主压裂实现了较大排量注入；通过上提下放坐封解封的封隔器实现了多级压裂。

四、总结

总体来说，水平井分段压裂技术目前还存在着需要改进的空间，现场试验应用也出现了一些技术问题，现场应用经验较少。特别在水平井分段压裂工艺和井下工具等方面，与我国实际生产需求还存在较大的差距。我们要从水力裂缝优化设计、分段压裂工艺技术、分段压裂工具、压裂材料、水力裂缝动态监测等方，结合我国实际情况进行高新高能材料和精工制造方面的科技攻关，努力提升水平井分段压裂技术水平。

（作者单位：中国石油长城钻探工程有限公司压裂公司）