不动管柱分层压裂工艺技术在苏里格气田的应用

摘 要：通过采用多级封隔器结合投球分层压裂工艺技术，实现自下而上不动管柱一次性压裂多层的施工目的。针对现场使用压裂管柱结构存在的问题，进行优化分析研究，使压裂管柱结构得到改进和完善。现场应用证明，管柱改进后压裂技术可操作性强、安全系数高、工艺效果突出，在鄂尔多斯苏里格气田取得了较好的应用效果。

关键词：气层 分层压裂 多层分压 压裂管柱 应用效果

苏里格气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，主要的目的层位为二叠系下统下石盒子组和山西组，本工区储层物性较差、含气层多、单层自然产能低，必须进行压裂改造增产措施才能提高气产量。常规的压裂管柱一次只能处理其中的一个油气层，若要全井多层同时开采，就需要对其它层位分别进行压裂，造成施工周期长、地层污染严重、压裂费用高等问题；多层合压由于隔层应力不同，存在压裂改造不均的情况，影响压裂效果。分层压裂技术能够较好地解决多层压裂问题，采用双级封隔器和滑套喷砂器投球分层压裂可以达到不动管柱一次压裂两层的目的。进一步改进和优化管柱，可采用多级封隔器+投球分层压裂工艺技术，实现自下而上不动管柱一次压裂多层。根据压裂施工过程和压后施工效果，发现目前压裂管柱结构存在着一些问题，通过分析、解决，使得该管柱的实用性进一步加强，较好地解决了全井多层一次压裂的难题。

1 不动管柱分层压裂的工艺特点及基本要求

1.1一次可施工多层，对目的层进行针对性地改造。

1.2 减少作业工序和压裂次数，缩短作业周期，减少起下钻次数，取消封堵作业，节约成本。

1.3 针对性强，减少了压裂液的二次污染，对地层伤害小，效果比其它压裂方式好。

1.4 对于两层之间间距小，不利于下机械工具分层压裂的层位，可采用此压裂管柱投球分层压裂。

1.5 适用范围广泛，对储层温度在135℃以内，井斜小于50°，套管内径在118.62-121.36mm范围，单套压裂层段在50m以内的井都可进行压裂施工。

1.6 管柱具有反洗井功能，如果封隔器上有沉砂可冲洗干净，便于解封。

2 不动管柱分压四层工作原理

不动管柱分层压裂是通过多级封隔器和滑套喷砂器组合压裂管柱来实现的。各级封隔器将不同的压裂目的层分开，压裂某一目的层时，其它滑套喷砂器均关闭，只有对准目的层的滑套喷砂器通道打开，压裂液通过此唯一通道压裂目的层，压完此目的层，从油管投球打开上一滑套喷砂器通道，同时封堵下面滑套喷砂器，实现上一目的层的压裂，依次类推通过自下而上地实现不动管柱压裂多层。

3 目前不动管柱分压四层管柱结构及存在的主要问题

3.1 管柱结构及主要工具

分层压裂管柱主要由水力锚、封隔器、滑套喷砂器和座封球座组成，一般使用较多的管串结构自上而下为：Φ73油管+水力锚+Y241上封隔器+上滑套喷砂器+水力锚+Y241中封隔器+下滑套喷砂器+水力锚+Y241下封隔器+座封球座。

3.2 管柱在应用中存在的问题

3.2.1处理砂堵能力差

不动管柱分压多为大型压裂，加砂量大，平均砂比高，在压裂过程中极易出现砂堵，一旦出现砂堵，整个压裂就被迫终止，若油管控制放喷不通，导致压裂彻底失败。

3.2.2压裂中封隔器被磨损和刺穿

封隔器内径比油管内径小，导致在上封隔器内径上端形成了一个节流，增加了摩阻，压裂砂对此处的冲击最为严重，加砂量过大就会磨损或刺穿上封隔器，刺穿后严重者可使封隔器断脱落井。

3.2.3处理“冰堵”能力差

三级封隔器均使用Y241型封隔器，压裂后不能自动解封，油套不连通。放喷求产时出现“冰堵”就很难解决。

3.2.4压裂管柱起不出来给下步作业造成困难

采用Y241三级封隔器分层压裂管柱，强行起油管存在一定的施工风险，压裂管柱通常作为生产管柱，给下步作业带来困难。

3.2.5放喷排液中尼龙球堵油嘴

投尼龙球封堵炮眼可不下机械工具多压裂一层，但放喷排液中部分尼龙球随压裂液排出来堵住油嘴和针阀，给排液带来困难。

4 改进后的不动管柱分压四层压裂管柱结构

4.1 上封隔器使用CYY344封隔器，压裂结束后，放喷排液过程中油管卸压，封隔器自动解封，从上封隔器处油套连通，求产时出现“冰堵”就极易解决。

4.2 在上封隔器上面接一反洗井循环阀，当压裂过程中出现砂堵，可立即采用卸油压放喷，再加以从套管反循环阀反洗井洗出油管内的沉砂，增强了该管柱处理砂堵的能力，提高了现场实用性。

4.3 在上封隔器上面接一个和封隔器内径相同的高钢级抗摩短节，以减少携砂液对封隔器中心管内壁的直接冲击，有效的保护了封隔器和井下工具。

4.4 压裂管柱起不出来，主要是因为三个封隔器压裂完后均没解封，上提解封阻力比较大。可改进为上封隔器采用CYY344封隔器，在上滑套喷砂器和CYY344封隔器之间加一安全接头。压裂排液时CYY344封隔器自动解封，需下步作业时若上提不动管柱，可从安全接头处倒扣起出井内油管和CYY344封隔器，井内只留有双级Y241封隔器，这样可以起出压裂管柱进行下步作业。

4.5 采用投聚酯球来代替尼龙球，聚酯球在一定地层温度和压力下，随时间会自动融化，不影响放喷排液。

5 应用情况

苏36-16-6井属于开发井，目的层处井斜1.45°，人工井底3480.4m，完钻层位二叠系山西组，射孔层位（自上而下）分别为：盒8、山1上、山1下，射孔井段（自上而下）分别为：3392.0-3395.0m，3431.0-3434.0m，3447.0-3450.0m，2012年压裂施工。通过不断完善和改进管柱，在苏里格气田共施工5口井，取得了良好应用效果。

6 经济效益分析

不动管柱分层压裂减少了作业工序和压裂次数，缩短作业周期，减少起下钻次数，取消封堵作业，节约成本。

7 结论

7.1 具备多个产层都需压裂改造且层间有一定跨度的井，可选择不动管柱分层压裂技术。

7.2 上封隔器使用CYY344封隔器，压裂结束在放喷排液过程中油管卸压后，封隔器能够自动解封。

7.3 在上封隔器上面接一反洗井循环阀，能够增强管柱处理砂堵的能力。

7.4 高钢级抗摩短节，能减少携砂液对封隔器中心管内壁的直接冲击，有效地保护封隔器和井下工具。

7.5 不动管柱分压四层压裂工艺的应用将加快多层低渗透油气井的开发速度，能使投资者节约投资成本，降低开支，提高经济效益。

7.6 随着石油勘探开发的深入，不动管柱多层压裂技术将会有广阔的应用前景。

参考文献

[1]郎学军 双封隔器分层压裂工艺技术研究与应用 石油勘探与开发 2004.3

[2]李文魁 深井高能气体压裂技术试验研究石油钻采工艺1995.2

[3]付刚旦 可捞式桥塞分层压裂工艺试验 钻采工艺2002.4