连续油管带底封分段压裂技术应用与研究

摘 要：连续管带底封分段压裂技术集合了连续管技术、水力喷射、分段压裂等技术的特点，可以实现水力喷射射孔与压裂联作，无需另行射孔，在压裂过程中，可以使用工具隔离井筒分段对目的层进行施工，其一趟钻具可进行多段压裂，减少起下钻作业次数，缩短了作业周期，可以适应于不同的完井方式。因此，连续管带底封分段压裂技术成为目前各大油田储层改造的热点技术之一。

关键词：连续油管 低压低渗 水力喷射 加砂压裂

一、前言

陕北工区油井属于低压低渗、浅井油气田，为了加快开发进度，取得油气成果，2013年开始采用连续油管带底封分段拖动压裂，此种压裂方式综合了水力喷射射孔、水力压裂，可以较为准确地在指定位置制造裂缝，加砂压裂；同时依靠本身携带的封隔器工具，可以有效地分隔目的层，对不同层段进行不同的作业，有效的节省了作业时间、减少作业风险；对于开发陕北工区低渗透油藏等难动用储量具有重要的意义和广阔前景。

二、水力喷射分段压裂机理

1.水力喷射射孔机理

水力喷射射孔是将流体通过连续油管、喷射工具，将高压能量转换成动能，通过动能产生高速射流冲击（或切割）套管或岩石形成一定直径和深度的射孔孔眼。为了达到好的射孔效果，可在流体中加入40-60目石英砂、粉陶等磨料，以达到预期效果。通常分析认为水力喷砂射流的能力随压力和排量的增加而增加，磨料的浓度和粒度存在一个最佳值，在固定的条件下，存在最大射孔深度和最优射孔时间。水力喷射射孔可以减轻近井筒地带应力集中，有利于提高近井筒地带渗透率，穿透近井筒污染带，泄油面积增大，降低生产压降，增加向井筒的渗流速度，增加未污染地层流向井筒的液量，从而提高油井产量。

2.水力射孔裂缝起裂控制机理

合理选择射孔方位，可确保裂缝沿垂直于最小水平主应力方向延伸，使裂缝足够宽，单一主裂缝向地层远处发展，避免裂缝转向，降低地层起裂压力。水力喷射射孔容易实现射孔方向与最大水平主应力方向一致，喷射出的孔道较深。定向射孔可以控制压裂裂缝在近井地带的转向，在裂缝的扩展过程中可以起到导向孔的作用，避免多裂缝和裂缝弯曲，用于油层增产改造具有可行性，可以提高射孔和压裂效率。

3.水力喷射压裂机理

水力喷射时，连续油管中的高压能量被转换成动能，高速流体的冲击作用在水力射孔孔道顶端产生微裂缝，从而降低了地层起裂压力；射孔结束后，通过向环空中泵入流体增加环空压力，喷射流体增压和环空压力的叠加超过地层破裂压力瞬间将射孔孔眼顶端处地层压破。环空流体在高速射流的带动下进入射孔通道和裂缝中，使裂缝得以充分扩展，能够得到较大的裂缝。产生裂缝条件可表示为：

p增压+p环空≥p破裂

当裂缝形成后，通过环空继续泵注压裂液，此时连续油管中的液体也继续喷射进入孔道和裂缝中；环空的流体则通过压差作用继续泵入地层，维持裂缝的延伸，以利于后期加砂；在此期间，连续油管中泵注的液体可以有效的防止砂子上返，以保证施工的安全性。整个施工过程中，利用连续油管底部封隔器实现封隔，以达到分段压裂改造的效果。

三、工具简析

1.水力喷射工具简介

针对陕北工区地形特点，采用连续油管作业具有占地面积小，搬迁速度快等有点，它能够安全有效地简化作业程序，节约起下钻时间，减少停产时间和作业人员停待等。连续油管与水力喷射压裂技术相结合，可以从一个压裂井段位置移到下一个压裂位置时不需接、拆油管单根，封隔工具可以快速有效的坐、解封；同时使用连续油管在压裂过程中发生砂堵是，可以快速有效的进行反洗、正洗井，及时解除砂堵继续作业。

1.1连续油管选择：考虑到摩阻影响，选用2″变壁厚连续油管；

1.2喷嘴的选择：选用四个喷嘴，经过计算得喷嘴的直径为4.68mm。射孔排量0.65m3/min时，计算喷嘴出口流速为157m/s，计算初始地面泵压为48MPa；

1.3封隔器的选择：最大外径为117.9mm，最小内径50.8mm，长度950mm，橡胶耐温150℃，座封方式为上提下放式，最大承受压差为55MPa；

1.4管串设计：2″连续油管×4500m + 2″外连接器+丢手+Φ115.6mm扶正器 +Φ94mm喷砂器（带4个喷嘴）+平衡/冲洗阀+封隔器+套管接箍定位器（MCCL）+导引头；

2.射孔液及喷砂磨料选择

2.1喷砂液：40-60目的石英砂的视密度是1.55g/cm3，在清水中的自由沉降速度为V1=0.33m/s。在射孔排量0.65m3/min时，流速V=7.3m/s。因V2>>2V1，可有效阻止其下沉。再从现场方便调配考虑选用低粘度胍胶液作为喷砂液。

2.2喷砂磨料的选择：石英砂来源广，价格低廉。在射孔排量 0.65m3/min时，流速V2=7.3m/s。若能有效携砂，则砂子的自由沉降速度V1必须满足V1

四、施工简析

1.井况简介

XX井位于陕西省宜君县太安镇马场村梁家峪附近，改造层位为长333层，其水平段长1000m，根据水平段测、录井解释成果，全井段采用51/2″套管固井完井，根据水平段测、录井解释成果，对XX井水平油层段分为9段压裂投产。

2.施工分析

2.1XX井在施工前期，注入前置液阶段，压力异常，分析认为：①地层较为复杂，泥质含量较高，且裂缝发育不完善；为保证施工顺利，建议在地层破裂后，压力异常时可以注入5%前置段塞，降低孔眼摩阻和弯曲摩阻，或在地层破裂压力高时注入土酸以防因近井地带污染导致压不开的情况；②射孔不完善。射孔液只将套管击穿，地层破裂后，裂缝未能有效的延伸；

2.2XX井施工期间，为了保证封隔器正常坐封，必须保证将井筒内砂子顶替干净，这就存在过量顶替的现象。

五、认识及建议

1.连续管带底封分段压裂技术施工时，必须保证底部封隔器完好坐封，否则无法起到分段压裂的目的。

2.由于喷枪数量、喷眼直径等问题，在射孔时排量无法提高，且随着施工段数的增加，喷眼受损也在增加，而且地面回压必须控制好。

3.连续油管定位要求较高，定位误差必须小，否则，射孔时可能存在偏差，对后期压裂改造存在较大的影响。