水力喷射压裂技术在深层水平井的应用

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1、水力喷射压裂技术在深层水平井的应用董立伟1马勇2白梅3(1．中国石油辽河油田公司兴隆台采油厂辽宁盘锦124011；2．海西州冷湖油田管理处青海海西816300；3.青海油田企业文化处甘肃敦煌736202)摘要潜山油藏具有渗透率低、储层埋藏深、岩性致密等特点，对压裂工具、压裂液、支撑剂、压裂工艺等都提出了较高的要求，水平井压裂改造难度较大。通过在水平井试验水力喷射压裂技术，可进行定点喷射压裂、准确造缝，实现了一次管柱可进行多段压裂。目前已实施3口井，取得较好的增产效果，为深层水平井的改造提供了经验

2、和借鉴。.jyqk2。该区钻井揭露的地层自下而上依次为：太古界、中生界、下第三系（沙三段、沙一+二段、东营组）、上第三系（馆陶组、明化镇组1、第四系（平原组）。12地质特征1.2.1储层特征兴隆台太古界潜山由变质岩及侵入岩2大类岩石组成。岩性分布整体以片麻岩为主占596%，其次混合花岗岩和花岗斑岩，分别占84%和9.9%，闪长玢岩占90%．其它非储集岩合计占l3.1%。储集空间类型以构造裂缝为主，次为破碎粒间孔和溶孔。孔隙度最大13.3%，最小0.6%，平均5.1%;渗透率最大值953mD，最小

3、值0.53mD，其中ImD以下占70%。1.2.2流体性质兴古潜山原油性质好，属稀油。高压物性分析地层原油密度0.6442g/cm3，黏度0.384mPa．s。原油样品统计地面原油密度0.8133-0.8423g/cm3，平均0.8252g/cm3，黏度3.04—5.3mPa．s，平均黏度3.77mPa．s，凝固点18—31℃，含蜡7.6%-24.8%，胶质+沥青质1.76%一7.38%；天然气相对密度0.5835-0.7621，平均06755，甲烷含量74.68%一95.59%，平均83.6%

4、，属溶解气。1.2.3压力和温度系统根据实测地层压力和地层温度数据分析，兴古潜山油藏具有统一的压力系统和温度系统，平均压力系数为1.13，地层中部平均温度126℃。2存在的问题与困难2.1井口施工泵压高深井压裂井口施工泵压高的原因主要有两个方面：①井底破裂压力高。井底破裂压力主要受地应力及岩性的控制，绝大多数井底破裂压力随地层深度的加深而增加。②压裂管路沿程摩阻高。对于选定的压裂液及配方系列和管柱结构，压裂管路沿程摩阻与井段的深度成正比增加，超深井压裂施工的管路摩阻一般是普通井的2—3倍。2.2

5、施工参数受限由于压裂液在泵注过程中摩阻受施工排量的影响较大，施工排量很难提高。但施工排量不提高，必然影响水力压裂裂缝高度（排量每增加lm3／min，裂缝高度增加1-2m）。即便压开裂缝，因为排量低，难以提高砂液比加大施工规模，也很难形成高导流能力的宽缝，且很容易造成砂堵，导致施工失败。2.3对压裂材料性能要求高兴古潜山压裂井段深、地层温度高、地层闭合压力大，要求压裂液应具有良好的耐高温、耐剪切、摩阻低等性能；支撑剂具有高强度、高导流能力。3水力喷射压裂工艺技术水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体

6、化的新型增产改造技术，适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造，是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。其工艺技术基于伯努利方程，是结合水力射孔和水力压裂的新型增产工艺，由水力喷砂射孔、水力压裂（通过普通油管或钻杆或连续油管}以及环空挤压3个过程共同完威。安装在施工管柱上的水力喷射工具，在水击作用在地层形成一个(或多个）喷射孔道，在近井地带产生微裂缝，裂缝产生后环空增加一定压力使产生的微裂缝得以延伸，实现水力喷射压裂（图1）。3.1技术优点（1)一次管柱可进行多段压裂，施工周期短，有利于降低储层伤害；

7、（2）不需要机械封隔，能够自动隔离，可用于裸眼、套管完井；（3）可进行定点喷射压裂，准确造缝；（4）喷射压裂可以有效降低地层破裂压力，保证高破裂压力地层的压开和压裂施工。3.2压裂液支撑剂的改进3.2.1压裂液优选结合水力喷射压裂工艺特点，考虑到水力喷射过程中的压裂液高剪切历史，尤其是在喷嘴处，压裂液流速≥180m/s，由于目前水力喷射采用的是水基胍胶压裂液体系，稠化剂胍胶是一种由天然植物胶改性而成的高分子聚合物，由其配制而成的压裂液体系是一种假塑性流体，具有剪切稀释性的特点，在高剪切中其黏度损

8、失有—部分是不可逆的。考虑到交联剂官能团的特性，选用有机硼交剂，其主要优点是：有机硼交联剂分子与胍胶分子其交联强度较弱，在经历高剪切或高温下，能够先于胍胶分子本身断链，而在恢复低剪切或低温条件后叉能够重新实现交联。3.2.2支撑剂优选为了评价喷射作用对支撑剂性能影响大小，在180m/s喷砂速度条件下，选用常用支撑剂对其喷射前后的导流能力进行评价（表1）。分布，每个孔直径为6mm。在保证强度的情况下，选用0.425~0.85mm的支撑剂。3.3水力喷射压裂技术现场应用2010年4月引进水力喷射压裂