连续油管压裂新技术_图文

1、年月文章编号：（）断块油气田断气田块油第卷第期连续油管压裂新技术林英松蒋金宝刘兆年张宝康李晓波（中国石油大学石油工程学院，山东东营）摘要主要介绍了最近几年出现的连续油管压裂新技术，首先介绍了准确定位压裂技术、多层同时压裂技术、漏掉产层压裂技术中使用的井下工具组合、现场操作方法以及现场应用效果等，然后对其经济性和存在的问题做了分析，最后对在国内开展连续油管压裂进行了可行性分析。关键词连续油管压裂技术低渗油藏可行性分析中图分类号：文献标识码：! （，），! ，! ，! ，! ：，连续油管在压裂作业中的应用最早出现在年。经过十几年的研究和现场试验，连续油管压裂技术得到了迅速发展，除了常规的压裂技术之

2、外，还研发了准确定位压裂技术、多层同时压裂技术、漏掉产层压裂技术等，作业的井数已经超过万口。道有较大的弯曲，压裂时携砂液的泵入量也不令人满意，因此这种工具施工效果较差。基于连续油管压裂作业的经验和现有的无线套管接箍定位器工具的使用情况，等人对其做了大量改进，对新设计的工具确定了如下参数：允许携砂液最大流量大于；可以在! 套管内工作；在下入井中时能够进行反循环；必须承受准确定位压裂技术所谓准确定位压裂技术，是指利用连续油管的特殊工具，结合测井资料，准确确定待压裂的层位，并对其进行高效作业。待压层位深度的控制问题（简称深度控制问题）已经成为制约连续油管压裂高效作业的主要因素之一。的井底温度和的井底

3、压力；从测井状态转到压裂状态不用投球。无线套管接箍定位器的操作工具下井过程中，进行反循环。在工具的下端设计了一个破裂膜片，在液体从无线套管接箍定位器底部进入时，该膜片打开；当反循环停止时关闭。测井时膜片处于关闭状态，所有泵入的液体都从侧喷口流出。与以前的无线套管接箍定位器一样，当一个接箍被检测到时，电磁阀打开，液体从滑动活塞上部进入，活塞向下充分运动以封住排出口。然后，电磁阀连续油管深度控制工具的发展最早，人们使用轮式测量器来测量下入井中的连续油管长度。轮式测量器的滚轮沿着连续油管的外表面转动，并测量其长度，当滚轮磨损后，将在滚轮上产生沟槽，由此产生的作业问题及误差都很大。年，哈里伯顿能源公司

4、提出了使用无线套管接箍定位器来解决连续油管的高精度深度误差控制问题。但这种工具由于其限定工具的流量小于普通井的压裂流量，此外，现有的种无线套管接箍定位器工具的流收稿日期：；改回日期：。作者简介：林英松，女，年生，副教授，在读博士研究生，从事教学与科研工作。第卷第期林英松，等：连续油管压裂新技术年月断电，活塞缩回。排出口可以采用不同尺寸的喷嘴，但最常用的喷嘴直径是和。这些尺寸的喷嘴允许排量为，这一排量在连续油管压裂泵的工作范围内。当连续油管压裂的测井部分完成后，连续油管深度测量器测得的深度得到校正，工具从测井模式改为压裂模式，压裂作业便可以进行了。工具设计者通过设计一个与销钉一同固定的滑套来解决

5、工作模式转换问题（转变到压裂模式）。为了剪断销钉，泵排量从通常测井模式的增加到。在这一排量下，工具内的回压（液体从侧喷嘴流出而产生的）将会超过销钉的强度。当销钉被剪断，滑套下移把侧喷口堵塞。一旦侧喷口堵塞，工具内压力继续上升。在压力达到时，安装于瓣形止回阀中的破裂膜片破裂，在工具的中心打开一个直径的通路。为了确保滑套堵住侧喷口，卡在滑套凹槽中的卡环在滑套下行到位后卡住滑套，以防止其退回。这样，改进工具不再使用投球来改变工作模式，这不仅节省时间，而且降低流体用量。实例分析年，澳大利亚盆地的油田采用该技术对口井进行了作业。该油区油藏需要压裂的层位多（最多可达层），埋深差距大（可差），普遍埋藏深（）

6、，常规的压裂技术只能压裂多个目标层位的少数几个层，一般需要多次压裂才能完成。基于油藏条件、工具条件和测井数据，利用无线套管接箍定位器进行了作业，在所作业的口井中，裂缝的对数在三对至七对之间。对于每一个目标层位，在进行大型压裂之前，都进行了小型压裂。这口井共作业了次。作业后，油井产量超过预计产量的，并且大幅度节约了作业时间和作业成本。多层同时压裂技术常规的多层压裂技术可以分为类：一是利用压裂设备对每一个目标层位进行单独作业，开发井下工具，以助于确定目标层的位置和对每个层位进行作业；二是利用压裂液控制设备或者分流设备把压裂液分配到多个压裂层位，以实现对多个层位进行压裂。第一种方法压裂的效果较好，作

7、业成本较高；第二种方法的作业时间较短，成本相对较低，但作业效果与第一种方法相比较差。埃克森美孚公司结合第一种方法和第二种方法的优点，开发了一种新型技术并申请了专利，这种技术可以实现对多个目标层位进行快速高效作业。这种技术看作是“准时射孔”（）和“连续油管压裂”（）的集合体。这种技术一是可以对深度变化较大的多个层位进行快速作业；二是对每一个目的层位都进行专门设计，并且实现井下设备在不同作业层位的高效定位，从而提高作业效果；三是压裂泵的泵速较高，为多个层位进行有效压裂提供了足够的能量。准时射孔这项技术是用射孔枪井下工具组合（见图）对多个压裂层位进行射孔，从而将压裂液通过射孔孔眼到达地层。利用球式封

8、隔器实现对不同的层位进行有效的定位。图准时射孔井下设备组合准时射孔压裂的程序是将射孔枪井下工具组合下到第一个待压裂层位（待压层位中最下面的那个层位），在下入的过程中，利用连续油管控制下入深度，第一个射孔枪开始射孔，之后射孔枪被提升到第二个待作业层，然后对第一个射孔层进行水力压裂。在压裂层的顶端，放置了球式封隔器。对于每一个待压层位，至少放置一个球式封隔器。随着压裂液的注入，井筒的压力逐渐上升，当井筒的压力上升到一定值时，球式封隔器到达射孔孔眼，并将射孔孔眼密封，之后第二个射孔枪开始射孔，在第二个射孔枪射孔过程中不用关闭压裂泵。把射孔枪上提到第三个作业层，压裂液开始注入第二个待作业层（见图）。用

9、这种方法，每次最多可以作业个层位。作业完毕之后，取回射孔的井底工具组合。如果需要处理更多的层位，在已作业的层位注入压裂液或者桥塞段塞，以实现已作业层与待作业层的隔离。年月断块油气田第卷第期图准时射孔压裂增产的作业程序连续管压裂技术连续油管压裂技术是在准时射孔压裂技术成功之后，为了改善其中的一些工艺而开发的。连续油管压裂技术的关键是井底工具组合（见图），这套组合工具可以在单个井眼中对多个目的层进行射孔并进行有效地密封。图连续油管压裂的井底工具组合一般井下工具主要安放在连续油管上，采用膨胀式封隔器实现已经作业的目标层与其他目标层位的隔离，射孔的设备为选择性射孔枪。作业时在套管和连续油管之间注入压裂

10、液，为目的层的水力压裂提供能量。图给出了连续油管压裂技术典型的作业程序。把连续油管压裂井下工具组合中的可选择性射孔枪安放在第一个目标层附近（待压层位中最下面的那个层位，利用套管接箍来控制深度），然后引爆射孔枪射孔。把井下工具组合下入到射开的目标层位之下，把卡瓦和封隔器安放好。通过连续油管和套管的环空向地层注入压裂液。当增产作业完成后，上提井下工具组合至上面邻近的一个目标层位附近。当射孔枪安放在第二个目标层位时，引爆射孔枪，射孔完成之后，把井下工具组合下入到第二次射开的目标层位之下，把卡瓦和封隔器安放好。通过连续油管和套管的环空向地层注入压裂液。一次下井可以作业的层数取决于装在井下工具组合的射孔

11、枪。若要作业的目标层数比射孔枪的最大作业层数多的话，把井下工具组合取出井口，更换射孔枪后下入上次已经作业的目标层上部紧邻的目标层位即可进行作业。在所有的层位都进行作业之后，利用井下工具对作业流体进行返排后即可生产，不需要任何专门的作业流体返排设备。图连续油管压裂技术的作业程序连续油管压裂工艺可以实现已作业层位和正在作业层位的非渗透隔离，在作业过程中，该工艺在作业目标层使用专门的封隔器，允许压裂液连续注入目标层，这样，就可以保证前面作业的层位不被污染，作业顺序不会发生变化。应用现状准时射孔已经在美国西部致密砂岩使用了，在口! 或者! 的套管井中作业了多个层位。作业最深层位的埋深达到，地层温度，地

12、面压力。一天中作业的最多层数达到层，创造了作业个层位的记录。准时射孔压裂也已成功应用于酸化压裂。与准时射孔压裂相比，连续油管压裂研发和商业化还处在起步阶段，在口的套管中作业了多个层位。作业最深层位的埋深达到了，地层温度，地面压力。压裂层数最多第卷第期林英松，等：连续油管压裂新技术年月一次达到了层（射孔枪可以射个地层）。漏掉产层的压裂技术在小井眼、多产层井中，对漏掉的产层进行增产的常规方法是：用井下机械工具来封隔下部产层，上部射孔段用挤水泥等方法封隔起来，且要使所挤水泥有足够强度来承受压裂压力，这样做有很大的风险。若射孔段是很活跃的产层，则问题更为突出。这些作业还会造成额外的修井费用，并影响整个

13、增产措施的经济性。若用连续油管压裂方法，可以克服这些局限性。对漏掉的产层进行连续油管压裂作业的方法如下：首先清除井内的杂物，用连续油管压裂技术确定漏压层位的位置，采用即时射孔或者连续油管压裂。这项技术在美国东德克萨斯油田进行了应用，在压裂增产前，该井在流压为下的自喷油压生产，产量为×；压裂后，产量为×。继续清洗井，产量不变，自喷油压增至，并且自喷油压持续增加。连续油管压裂工艺使生产率增长了倍，在这种生产状况下，估计生产时间大约为。存在问题与常规压裂技术相比，连续油管压裂作业时间不及常规作业时间的一半，尤其是在多层压裂和漏掉产层的压裂中，这方面的表现最为明显。由于这种作业方式

14、节约大量的作业时间，减少事故发生的概率，因此大幅度降低了成本。据统计，在多层压裂（层）中，连续油管压裂的费用仅为常规压裂的。连续油管压裂是高效的，但目前这项技术还存在很多问题，如连续油管自身的稳定性差（连续软管在腐蚀、内压、弯曲、拉伸、挤压、振动、摩擦等作用下不发生破坏失效的特性）、寿命相对较短、抗内压和外挤的能力差等。受地层温度和压力的限制，连续油管压裂作业的深度一般较浅（目前的极限深度为）。另外，连续油管自身的成本也很高，这些问题的存在大大制约了连续油管压裂技术的应用范围。未来展望连续油管压裂技术经过十几年的发展，在国外得到了一定程度的应用，其高效性和经济性已经得到很好的体现，尤其是在准确

15、定位压裂技术、多层同时压裂技术、漏掉产层的压裂技术等出现之后，连续油管压裂的作业范围增大，作业效果大幅度增加，作业时间和作业成本都得到了大幅度降低，这为连续油管压裂技术的大范围推广应用提供了条件，相信在不久的将来，连续油管压裂技术会得到更大范围的使用。连续油管井下作业技术引入国内也有十几年的历史了，但使用效果并不令人满意，尤其是在压裂方面，国外都已经使用十几年了，国内目前使用还很少，还没有查阅到连续油管在国内进行压裂的实例。最近几年，低渗油气藏的探明储量增加很快，已经超过总探明储量的一半以上。从国内待压油藏情况来看，非常适合连续油管压裂技术，国内低渗油藏构造普遍比较复杂，一般都是多层，并且储层厚度小，使用常规的压裂技术成本很高，因此，建议在国内开展连续油管压裂技术研究和先导试验，一方面可以降低作业