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1、堵塞球选择性分层压裂排量控制技术研究第3O卷第1期V0I.3oNo.1钻采工艺DRILUNG&PRODUCTIONTECHNOLOGY?75?堵塞球选择性分层压裂排量控制技术研究王兴文,杨建英.,任山,赵金洲(1西南分公司工程技术研究院2西南石油大学3蜀南气矿自贡采气作业区)王兴文等.堵塞球选择性分层压裂排量控制技术研究.钻采工艺,2007,30(1):75—76,86摘要:在对封堵球作用机理研究的基础上,针对川西气田实际情况,建立了投球分压排量控制方程,确定了在不同射孔长度时的控制排量,形成了投球分压最
2、小排量控制技术,并通过现场应用取得了较好的效果,对投球分层压裂设计及施工具有一定的指导意义.关键词:投球分压;控制方程;排量控制;优化射孔数;川西气田中图分类号:TE377文献标识码:A文章编号:1006—768X(2007)Ol一0075—02在川西气田,堵塞球分层压裂技术已在现场应用过多层,取得了较好的效果.该技术属于机械封堵逐层压裂,适应于层间间隔小,不能用封隔器分卡的已射孔的多个油气层进行分层压裂.该方法适用的前提条件是各层地应力差较为显着,且已射孔完井.当一个压裂层段内有多个已射孔的压裂目的层时,在第一
3、个目的层(破裂压力较低的层)被压开后,绝大部分压裂液都将被已压开的层吸收,井底压力很难上升到第二个目的层破裂的水平.堵塞球分层压裂的技术原理…是:利用已压开层吸液量大的特点,在完成一个目的层压裂施工后,用压裂液将一定量的堵塞球带人已压开层的射孔孔眼处封堵该层的孔眼,迫使压裂液进入其它未压开层,憋起压力,从而使另一个破裂压力更高的目的层被压开.如此反复进行,直到压裂层段内所有目的层都被压开为止,达到一次施工压开多个产层的目的.一,堵塞球作用机理及排量控制方程的建立投球分层压裂的堵塞球有两类:一类是高密度的,即球的密
4、度比压裂液的密度大;另一类是低密度的,即球的密度比压裂液密度小,它具有明显的浮力效应.目前,川西投球分层压裂的堵塞球属于高密度球,密度为1.12kg/m(压裂液密度为1.02kg/m),耐温220℃,耐压70MPa.下面对高密度堵塞球的作用机理进行分析,以求得压裂时的最佳排量.堵塞球封堵的效果受两个方面的影响.【2]:(1)堵塞球能否坐在射孔孔眼上,这取决于球在管中的垂直流速与液体在孔眼中的水平流速之比,即液体流向孔眼的流速所产生的对球的拖拽力必须大于球的惯性力,才能使球坐在孔眼上(见图1);(2)当球已坐在孔眼
5、上时,使球保持在孔眼上的附着力应大于由于井筒内压裂液的流动使球脱落的力F,堵塞球才能继续堵住孔眼(见图2).●-,D,r'图1堵塞球坐堵前的图2堵塞球坐堵后的受力状态受力状态堵塞球在管中垂直向下的流速u,是液体在管中的流速u与堵塞球在液体中的沉降速度u.之和.即:=u+u.(1)在直径为d的套管中,液体的流速(Ⅱl/s)为u=2.12x10Q/d(2)式中:Q一排量,m/min;d一套管内径,m.收稿日期:2006—07—17;修回日期:2006一l2—3O作者简介:王兴文(1975一).西南石油大学在读博士研究
6、生,现在中石化西南分公司工程技术研究院从事油气田提高采收率与增产技术研究.地址:(618000)~tJ;I德阳市龙泉山北路298号,电话:l3708102851.E—mail:steven一4321@163.corn?76?钻采工艺DRIUNG&PR0DUCn0NTECHN0IJ0GY2007年1月Jan.2O07在系流状态F,堵塞球在套管中的沉降速度为一3.615×(㈩式中:D-一堵塞球直径,m;d一等值直径,d=d.一D,m;p.,p一堵塞球及液体的密度,kg/m;一阻力系数.从而,堵塞球在套管中的惯
7、性力为l:0.2618×()×[2.12×10Q/dZ~+c一1.6-5(㈩(5)式中一阻力系数;C一阻力系数;Dp一孔眼直径,m;,l一射孔总数.由于液体的流动使球脱离的力为=3.927×10(f.ou~O2)(6)压裂液对堵塞球的附着力为一76簪c糍一篝(7)由上面的分析可以知道,为了使球坐在孔眼上,并不脱离,应满足的条件是:J.gD≥F-lF≤(8)川西目前投球分层压裂部分参数如下:堵塞球和压裂液密度分别为1120kg/m及1020kg/m;套管内径,堵塞球及孔眼直径分别为0.127m,0.022m,0.O
8、O95m;阻力系数取0.2,取0.47,Cd取0.82.将以上参数带入到式(4)～式(7)中,得到l=0.02458X(1.3144Q+0.62)(9)F.:795(10)=0.09112X(1.3144Q+0.63)(11)FH:1501.34×一0.0298×Q(12)由F.≥.堵塞球能坐在孔眼上的条件是:795;≥l:0.02458×(1.3144Q+0.62)(1
