胜利油田管内分段压裂技术及应用

伊西锋，李玉宝，李 明，张 建

胜利油田管内分段压裂技术及应用

伊西锋，李玉宝，李 明，张 建

（胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000）

胜利油田致密砂岩储量丰富，是低渗透油藏上产的主要阵地，但由于其渗透率、孔隙度、应力等在纵向上存在较大差异，前期采用笼统压裂改造效果差，因此逐渐发展了封隔器不动管柱分段压裂、水力喷射分段压裂、连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂、泵送桥塞分段压裂等管内分段压裂技术，并进行了现场应用，取得了较好的效果。为致密砂岩油藏的经济高效动用和规模化开发提供了强有力的技术手段。

胜利油田；管内分段压裂；技术；应用

胜利油田低渗透油藏储量丰富，主要分布在52个油田，516个单元，至2012年底探明储量11．6亿t，动用8．05亿t。主要分为一般低渗透、特低渗透及致密砂岩3类油藏，其中致密砂岩油藏探明储量2．73亿t，动用储量0．183亿t，“十二五”期间新增探明储量中近70%为深层致密油储量，致密砂岩油藏已成为低渗透油藏上产的主要阵地。

致密砂岩油藏单砂体厚度多在1～3 m，叠合厚度10～30 m，油藏埋深2 900～3 300 m，具有埋藏深、物性差、沙泥互层、厚度薄、砂体多、丰度低等典型地质特征。其渗透率、孔隙度、应力等在纵向上存在较大差异，前期采用笼统压裂难以均衡改造，开发效果较差。针对胜利油田致密砂岩油藏的开发难点，形成了封隔器不动管柱分段压裂、水力喷射分段压裂、连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂、泵送桥塞分段压裂等管内分段压裂技术，为致密砂岩油藏的经济高效动用和规模化开发提供了强有力的技术手段。

1 封隔器不动管柱分段压裂技术

封隔器不动管柱分段压裂技术在套管内下入封隔器＋滑套组合分段压裂管柱，压裂时先坐封分段封隔器，然后投球打开滑套进行压裂。

1．1 技术特点

1)可反洗井，利于解除砂卡，保证管柱顺利起出。

2)可实现一次管柱完成分层（段）的压裂施工。

3)设置有安全装置，提高了安全性能。4)管柱在施工结束后可直接上提投产。

1．2 工艺管柱

封隔器不动管柱分段压裂管柱由于采用不同的分段封隔器，可分为K344型封隔器分段压裂管柱、Y341／Y241型封隔器分段压裂管柱2类。管柱结构如图1～2所示。

图1　K344型封隔器分段压裂管柱结构

图2　Y341／Y241型封隔器分段压裂管柱结构

1．3 工艺过程

1)K344型封隔器不动管柱分段压裂技术。

首先对套管进行射孔作业，然后下入分段压裂管柱，从油管泵入压裂液，只要存在节流压差大于1 MPa，封隔器胶筒就会涨封，满足分段封隔压裂要求。第1段压裂结束后，投球加压，使滑套下移，将下面1层关闭，滑套封隔器露出喷砂循环孔，开始第2段压裂。如此反复可实现不动管柱多层压裂，所有层段压裂完毕后，泄压，封隔器解封，起出压裂管柱。

2)Y341／Y241型封隔器不动管柱分段压裂技术。

首先对套管进行射孔作业，然后下入分段压裂管柱，投入密封球，当球落入球座后加压坐封封隔器，然后继续升高压力，打掉球座，露出最底层喷砂器喷口，进行第1段的压裂。第1段压裂结束后，投球加压，打开滑套喷砂器，开始第2段压裂。如此反复可实现不动管柱多层压裂，最后压裂完毕后上提管柱，解封封隔器，起出压裂管柱。

1．4 应用实例

自2012年以来，封隔器不动管柱分段压裂技术已在胜利油田应用超过130口井，单井最大分段4段，单井最大加砂92 m3，最大深度4 378 m，最高温度172℃。封隔器不动管柱分段压裂技术应用井数占分层压裂总井数的80%以上。

义183井是部署在渤南洼陷的1口勘探井，目的层为沙4段，埋深4 378 m，储层温度为172℃。因该井油层跨度超过50 m，2个小层间应力差异大，笼统压裂无法实现2个小层的均衡改造。采用封隔器不动管柱分段压裂技术分2段压裂，压裂共用压裂液341 m3、支撑剂32 m3，最高排量4．5 m3／min，最高砂比50%。2012-07放喷投产，目前累产液2 722 t，累产油1 694 t。

2 水力喷射分段压裂技术

水力喷射分段压裂技术根据水动力学动量-冲量原理，利用喷枪高速冲击套管和岩石，射穿套管和近井地层，形成一定直径和深度的射孔孔眼，然后加大压力和砂比，沿孔眼扩张成裂缝。

2．1 技术特点

1)根据水动力自密封原理，保证分段可靠性。

2)采用投球打开滑套方式，Ø139．7 mm（5英寸）套管内不动管柱完成2～4段射孔压裂联作。

3)适应性强，可在裸眼、筛管、套管等多种完井方式中实施。

4)适用中小规模的压裂。

2．2 工艺管柱

水力喷射分段压裂管柱为：（自井底向上）丝堵＋筛管＋单流阀＋喷枪＋滑套喷枪＋扶正器＋水力锚＋安全接头＋油管到井口，如图3所示。

图3　水力喷射分段压裂管柱结构

2．3 工艺过程

首先利用油管将压裂管柱下入预定位置，然后从油管内泵入射孔砂液，射孔砂液通过第1段喷枪射开套管和油层，再从油套环空泵入压裂液压裂第1段。第1段压裂完毕后，投球打开第2段滑套喷枪，重复射孔和压裂操作，完成该段压裂。重复投球、射孔、压裂步骤，完成所有层段的压裂。

2．4 应用实例

牛东8-6井属于火山岩油藏，平均孔隙度9．38%，平均渗透率1．77×10－3μm2，采用筛管完井，利用水力喷射分段压裂管柱分2段压裂，累计泵入压裂液324 m3，支撑剂29．332 4 m3，最高砂比50%，平均砂比23%。压裂前日产液2．44 t，日产油1．89 t，压裂后日产液18．98 t，日产油12．38 t，取得了较好的效果。

3 连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂技术

连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂技术采用连续油管喷砂射孔、套管环空加砂压裂的方式，管柱底部带有封隔器，可进行有效分段，完成多级、连续压裂施工。

3．1 技术特点

1)压裂施工段数不受限。

2)连续作业，施工周期短（每天施工3～4段）。

3)利用封隔器封隔各段，分段可靠性高。

4)实时监测井底压力，降低施工风险。

5)压裂完毕后井筒无残留，便于后期作业。

6)压裂工具可带压起出，立即放喷投产，降低油层污染。

3．2 工艺管柱

连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂管柱为：（自井底向上）套管接箍定位器＋锚定封隔器＋平衡阀＋水力喷射器＋扶正器＋丢手接头＋连续油管到井口，如图4所示。

图4　连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂管柱结构

3．3 工艺过程

首先利用连续油管将工具串下入井内，利用套管接箍定位器定位，将锚定封隔器下入指定位置，试压合格；然后按照设计好的射孔速率从连续油管泵入携砂液建立循环，通过水力喷射器射穿套管、地层；最后从油套环空泵入携砂液完成压裂。压裂完1层后打开平衡阀，解封锚定封隔器，上提到下一层段坐封。采用同样的方式，完成下一段的坐封、射孔、压裂过程。

3．4 应用实例

义104斜12井位于渤南洼陷北部，平均孔隙度11．5%，平均渗透率0．23×10－3μm2，为低孔特低渗型储层。采用连续油管喷砂射孔拖动封隔器分5段压裂，单段规模60～80 m3，总加砂量362．1 m3，总液量2 702 m3，最高砂比44%～45%。压裂前日产液4．6 t，日产油4．2 t，压裂后日产液20．2 t，日产油18．8 t，累产液10 089 t，累产油8 376 t。

4 泵送桥塞射孔分段压裂技术

泵送桥塞射孔分段压裂技术采用可钻桥塞＋射孔联作工艺实施多级分段，进行套管压裂，压后直接投产或钻掉所有桥塞恢复井筒通径后投产。

4．1 技术特点

1)特别适合大排量、大液量特点的页岩气压裂。通过簇式射孔实现定点、多点起裂，裂缝位置精准。

2)桥塞与射孔联作，带压作业，施工快捷，井筒隔离可靠性高。

3)井筒完善程度高。桥塞由复合材料制成，密度较小，钻磨后的桥塞碎屑可随气液流排出井外，为后续作业和生产留下全通径井筒。

4)受井眼稳定性影响相对较小。采用套管固井完井，井眼失稳段对桥塞坐封可靠性无影响，优于裸眼封隔器分段压裂工艺。

5)分层压裂段数不受限制。通过逐级泵入桥塞进行封隔，与多级滑套投球工艺相比，分段数不受限制，理论上可实现无限级分段压裂。

6)下钻风险小，施工砂堵易处理。与裸眼封隔器相比，管柱下人风险较小，施工砂堵发生后，压裂段上部保持通径，可直接进行连续油管冲砂作业。

4．2 工艺管柱

泵送桥塞射孔分段压裂工艺管柱为电缆下入桥塞＋射孔联作管串，结构依次为：（自井底向上）复合可钻桥塞＋坐封工具＋射孔枪＋送入电缆到井口，如图5所示。

图5　泵送桥塞射孔分段压裂工艺管柱结构

4．3 工艺过程

首先进行通井、刮管，保证井筒内干净、畅通，利用连续油管传输或爬行器拖动射孔枪下入，进行第1段射孔，射孔完毕后利用光套管注入，进行第1段压裂作业；然后通过电缆下人桥塞＋射孔联作管串，将管串泵送至设计位置，点火坐封桥塞，上提射孔枪至预定位置进行射孔，起出射孔枪和桥塞坐封工具后利用光套管注入进行第2段压裂作业；再按照同样的方式，根据分压段数要求，依次下入桥塞、射孔、压裂。最后待各段压裂完成后，采用连续油管钻除桥塞进行排液、生产。

4．4 应用实例

樊116-5井位于大芦湖油田的东北部，主力含油砂体为沙三中二砂组22砂体。属于致密砂岩油藏，储层渗透率低，未动用储量大，采用泵送桥塞射孔分段压裂技术压裂。该井完钻井深4 071 m，共分7段压裂施工，压裂共用压裂液2 360 m3、支撑剂260 m3，最高排量7 m3／min，最高砂比50%。目前正在放喷，累产液9 580 t，累产油3 398 t。

5 结论

1)胜利油田管内分段压裂技术主要以封隔器不动管柱分段压裂技术为主，该技术施工效率较高、应用规模最大，也是未来一段时间胜利油田管内分段压裂技术的主导技术。

2)水力喷射分段压裂技术在中小规模压裂施工中优势明显，在喷嘴质量进一步提高的基础上，在老井改造和新井小规模压裂上具有推广前景。

3)连续油管喷砂射孔拖动封隔器分段压裂技术和泵送桥塞射孔分段压裂技术以其施工效率高、施工规模大的优势，将是下步技术发展的重要方向之一，但仍需要进一步降低施工费用。

4)胜利油田目前已形成了完整的管内分段压裂技术系列，为低渗透油藏的高效开发提供了强有力的技术支撑。但由于开发所面临的油藏条件日益复杂，还需要继续攻关分段压裂新技术，以更有效地提高低渗透油藏的开发效果。

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Staged Fracturing Technology and Its Application in Inner Tubing in Shengli Oilfield

YI Xifeng，LI Yubao，LI Ming，ZHANG Jian
（Research Institute of Production Technology，Shengli Cilfield Company，Dongying 257000，China）

Shengli Oilfield has abundant dense sandstone reservoirs．Dense sandstone reservoirs are the major produce position．But dense sandstone reservoirs have different permeability，porosity，stress in vertical orientation and lead to worse effect when using general fracture method early stage．Recently，many staged fracturing technology have been developed，such as packer staged fracturing technology，hydraulic jetting staged fracturing technology，coiled tubing pulling packer staged fracturing technology and pumping bridge plug staged fracturing technology．These techniques acquire preferable effect and provide exploitation methods for dense sandstone reservoirs．Keywords：Shengli Oilfield；tube sectional fracture；techniques；application

TE934．2

B

10．3969／j ．issn．1001-3482．2015．04．021

1001-3482（2015）04-0086-05

2014-10-11

国家重大科技专项“胜利油田薄互层低渗透油田开发示范工程”（2011ZX05051）

伊西锋（1980-），男，山东东营人，工程师，主要从事水平井修井完井研究，E-mail：cyrjyxf＠163．com。