不停泵连续投球装置在老君庙塑料球选压施工中的应用

王亚军 赵世龙 李茂青（中国石油玉门油田分公司油田作业公司，甘肃 酒泉 735000）

不停泵连续投球装置在老君庙塑料球选压施工中的应用

王亚军 赵世龙 李茂青（中国石油玉门油田分公司油田作业公司，甘肃 酒泉 735000）

以往在老君庙油田塑料球选择性压裂工艺实施时，投塑料球环节均采用停泵投球方式，此种方式存在过顶替和塑料球封堵效果不佳的缺点，影响压裂改造效果。为解决这些问题，研制出一种液动不停泵连续投球装置，经过多口井的现场实际应用，取得了良好的增产效果。

不停泵投球装置；塑料球；选择性压裂；现场应用

目前，塑料球选择性压裂工艺就成为老君庙油田大跨度射孔段压裂改造的首选的工艺技术，然而常规的顶替后停泵投入塑料球方式，需多次停泵和存在过顶替的弊端，为解决这一问题，制作出了一套液动控制投塑料球装置，该装置可以实现不停泵、避免过顶替、实现连续多次投球的要求，同时操作简单、安装方便，经过在老君庙油田多口井的现场试验，收到良好效果。

1 塑料球选择性压裂技术的基本原理

在多个压裂层段内，尤其是大跨度射孔压裂层段内，利用各层间破裂压力不同，先压开破裂压力较低的层段，压裂液和支撑剂进入低压力层段，实现对低压力层段的改造，达到一定的改造效果后，在开始顶替时利用不停泵投塑料球装置，投入一定数量高强度塑料球（堵塞球），塑料球达到射孔段后，开始实现对高渗透层段射孔孔眼暂时封堵，此时井筒压力开始快速上升，在高压力作用下压开破裂压力较高的层段。也可利用各层渗透性的差异，在泵注的适当时机泵入塑料球，改变液体进入产层的分配状况，将渗透性较差的层段压开，如此反复进行，直到更多的层段被压开，以整体提高油井的导流能力。

2 不停泵连续投塑料球装置的结构和原理

2.1 投塑料球装置的结构

不停泵连续投塑料球装置由2只3"105MPa T型高压三通、1只105MPa液动高压旋塞阀、1只105MPa手动高压旋塞阀、1只105MPa转70MPa的高压转换接头、1根3"×2m 105MPa高压直管等组成（可根据现场施工工艺和场地要求，增加旋塞阀、高压直管等）。投塑料球装置靠高压T型三通连接在入井主压裂管线中间，投球装置另外一端用高压转化接头（105MPa转换70MPa）连接打压推塑料球用的700型水泥车。接700型水泥车排出管线均用70MPa高压硬管线连接。

2.2 投塑料球装置的原理

该投球装置采用手动装球，液压自动旋塞控制投入动作，可以实现无限次投球，投球数量也不受限制，投球装置与压裂入井主管线连接，依靠水泥车或压裂泵车打压送球，实现塑料球顺利入井。压裂施工前将投球装置与压裂入井主管线、水泥车（或单台压裂车）相连接，提前将塑料球填装进高压直管内，待到需要投球时，在水泥车（或单台压裂车）侧，用高于施工压力2～3MPa的压力将提前填装的塑料球挤入主管汇，实现投塑料球入井。

3 现场应用情况

3.1 不停泵连续投球效果与停泵投球效果对比

B146H井为2013年部署在老君庙M油藏外排区的一口水平井，2013年7月首次采用复合桥塞分段分簇射孔压裂工艺分4层进行压裂改造，目前水平段974-1230m已全部打开。2015年10月9日再次采用停泵塑料球重复压裂进行改造。投入塑料球后施工压力没有明显变化，施工效果并不理想。

I317-2-3井为老君庙I317冲断带东翼一口新钻井，2016年9月13日采用投塑料球及桥塞分段工艺对N2S1储层压裂求产。采用不停泵投球装置投球后，塑料球到达目的地层后压力有一个明显的上升阶段，而且施工压力较第一段有明显提高。当时第一段施工压力为：13.16～14.72Mpa，投入塑料球后压力为16.70～19.82Mpa，压力升高明显，说明塑料球起到堵塞孔眼的效果，验证了投球装置的实用效果。

从上述两口井施工情况看，在使用了连续不停泵投球装置后，缩短了压裂投球时间，提高了施工效率，同时由于不存在过顶替现象，减弱了对地层的损伤，压裂施工效果显著。

3.2 老君庙E257H井的现场应用情况

E257H井为2011年5月24日完钻的一口水平井，该井位于老君庙油田君M层外排区，2011年5月26日使用89C10-2-10射孔枪射开982.0-992.0m、1027.0-1043.0m，射孔层厚26.0m∕2层，该井经过长期开采产量下降明显，为了提高单井产量，增加储层泄油面积，2016年6月13日对该井实施塑料球选择性压裂改造，为充分压开各层段，决定利用不停泵投塑料球装置连续投塑料球3次，每次各投塑料球60个，整个施工累计入井液量270.1m3，入井砂量33.4m3，施工排量4.94～5.49m3∕min，施工压力6.89～19.53MPa，平均砂比21.6%。

在连续施工的情况下分别投入3次塑料球完成了4段加砂压裂施工。每一段塑料球到达射孔段后，施工压力立即出现上升现象.这4段施工破裂压力分别为11.94MPa、12.62MPa、

19.53 MPa、15.83MPa。每段施工压力和投塑料球之前的一段比较，很明显不在同一压力系统，证明投入塑料球后起到封堵高渗透层段，二次改造低渗透率的层段的作用，达到了让各个层段都能充分进液，增加压裂效果的目的。

4 下一步改进的方向

总结分析不停泵连续投塑料球装置在老君庙多口井的现场实践情况，下一步将从以下几个方面对投球装置进行改进和优化。

①目前投球装置内部压力只能靠观察水泥车上机械式压力表，用对讲机与仪表车汇报得知，今后我们将在投球装置上加装压变式压力传感器，将压力信号连接至仪表车检测软件，这样将会更加直观和安全可靠。

②投球装置目前投球动作靠人工操作方式，存在一定的安全风险，自动控制投塑料球旋塞阀开关和塑料球自动填装是下一步改进的重点。

③增加超压自动保护装置。投球过程中一旦投球装置液动旋塞的开关动作发生错误，将存在很大的安全风险。增加一套超压保护装置，如果发生误操作，当检测到投球装置内部的压力高于超压保护值，投球装置打压设备将自动停机。