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水平井压裂技术现状与发展

时间:2014-09-01 10:22 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:白云飞 点击次数:

  摘 要:水平井有着泄油面积大和单井产量高及穿透度大等优点。石油技术的科学研究与实践中,水平井压裂技术已成为人们重点关注的内容。尤其低渗透油气藏水平井,有着渗透率低和渗流阻力大的特点,而且产量不能达到开发的要求,会面临严重的增产改造等问题。本文对国内外的水平井压裂技术的现状和发展进行阐述,仅供参考。

  关键词:水平井 压裂技术 现状 发展

  通过国内外的油气田开发可以看出,薄储层与低渗透和小储量油气藏,使用水平井的方式进行开发,都是最好的选择。早在20世纪的20年代就已经提出了水平井技术,而且在40年代得到了实践,到了80年代在美国、法国等国家得到了应用。在近年来,可以说使用水平井技术进行钻井的总数越来越大,在全世界水平井已达到了5万口,仅美国与加拿大就占到了88.4%。

  一、水平井压裂技术的现状

  全世界的水平井都得到了快速的增长,由于近年来油价不断的增高,很多低渗难动的储量开始开采,这就需要使水平井的单井产量提高。而通过水力压裂使水平井效果得到改善,使单井产量提高是十分重要的技术手段,而水力压裂是从直井压裂转为水平井压裂的重要技术转变,使水平井可以适用不同的压裂管柱与分段压裂,并且得到广泛的应用。

  1、水平井的压裂设计

  水平井在压裂后会形成很多裂缝,并且在压裂的过程受到地应力的限制,会使裂缝长度和导流等方面都不相同,并且生产中裂缝之间会互相干扰,使水平井的压裂设计进一步复杂化。现阶段的压裂设计一般是考虑压裂的参数导致经济效果的不同变化进行优化设计的。在设计时要考虑井筒弯曲影响的压裂设计,通过对弯曲半径的调整使模拟的水平井裂缝实现延伸和压力预测等[1]。

  2、液体胶塞隔离的分段压裂技术

  早在20世纪的90年代就已经应用了液体胶塞隔离的分段压裂技术,一般应用在套管井,射开第一段后,油管压裂,使用液体的胶塞与砂子把压裂的井段进行隔离,再射开第二段,以油管压裂这段,使用液体胶塞与砂子进行隔离。对需要改造的各井段进行依次的压开。由于液体胶塞的浓度高,隔离层段造成的伤害就比较大,压后的排液一定要冲开胶塞与砂子,由于施工的程序复杂,并且作业时间长,使综合的成本提高,所以,后期这项技术并没有得到广泛的应用与推广[2]。

  3、环空封隔器分段压裂技术

  使用环空封隔器进行分段压裂,当第一段射孔后,可以将封隔器置于设计的位置,在油管内进行压力封环空压裂封隔器,将油套环空进行压裂的施工,而且解封的时候,对油管进行加压一定要加到一定的压力后,在剪断了解封的销钉时,打开洗井的通道阀,而洗井可以正常起出压裂的管柱,依次作业,完成分射和分压的工艺。

  4、限流分段压裂的技术

  限流分段压裂的技术属于完井压裂的技术,一般用在未射孔新井上,而且限流压裂的技术原理通过压裂,将压裂液通过高速射孔射到孔眼内,在储层产生孔眼摩阻,并且会根据泵注的排量而变化,使井底压力得到上升,不同层段压开的裂缝。多层多段如果同时进行压裂,由于物性的差异和地面设备的能力限制等,会使裂缝的启裂与延伸发生不均衡,使裂缝的长度受到限制,导致层段无法压开,使增产的效果受到影响。不过限流分段压裂的技术由于不下工具,在施工中的风险小,还具有时间短等特点,有着很大的技术优势,例如我国大庆油田就得到了应用。

  二、水平井压裂技术的发展

  水平井与直井相比有着很多优势,所以,增加水平井的数量势在必行。增加复杂结构的水平井更是为水平井的储层改造提出了更多的技术要求。通过国内外对水平井的研究,水平井压裂技术发展与水平井的设计及对储层的保护等方面,使理论和实践中的技术难题得到了进一步的解决和改进。

  1、促进了水平井压裂技术的进步

  水平井和直井对比有着很大的优势,特点是在低渗透的油气田开发其独特的优点得到了表现。现阶段,开发储量有一半都处于低渗采的储量,而且未来的水平井会不断增多,而且增加的水平井会多为分支井与鱼骨井等复杂的结构井,这就对水平井的压裂有了更高要求,使水平井的压裂技术得到很快的进步。在设计和钻井及完井直到后期的堵水等方面都得到了更多的技术要求[3]。

  2、解决了水平井的压裂理论和方法

  水平井的理论已得到了普遍的重视,使用物理模拟与数值模拟等方法进行研究,使水平井的未来预测与评价上都得到不断的完善与进步。水平井的压裂由于多段和多裂缝,水平井的油气层纵向与横向的剖面分布,会形成裂缝的几何尺寸,使数学模型的建立取得进展,这都会使水平井得到进一步的优化设计,使设计的参数符合水平井实际的需要。

  3、压裂技术的应用前景

  压裂技术可以应用在裸眼井与筛管完井中,同时,也可以应用在水泥完井上。通过水力喷射的辅助压裂,实现工具与管柱结构的改进,使水平井的管柱压裂在施工时,通过多段的压裂技术实现改进。管柱是喷枪与滑套共同组成,例如:在压裂三层,管柱就需要将三层需要喷枪与滑套完成下到位的连接,而且在第一层可以使用普通的水力完成喷射和压裂,第二层使用滑套的水力喷射完成压裂,压完一层再对上一层滑套完成分层的压裂。管柱由于结构比较简单,而且施工的风险小,会得到很大的发展空间,实现主导的技术[4]。

  结束语:

  我国国内的水平井技术得到了普遍的关注,在我国很多油田得到了应用。水平井会增加井筒和油层接触的面积,也能提高油气产量与采收率,不过由于水平井单井的产能低,不能满足开发应用的要求,所以,有必要对水平井以压裂的方式提高水平井产能。不过,水平井的压裂技术与井下分隔工具和实际的生产应用还有很大差距,需要不断的进行研究。

  参考文献:

  [1]涂漫.智能完井技术综述[J].内蒙古石油化工,2011,23:89-91.

  [2]余金陵,魏新芳.胜利油田智能完井技术新进展[J].石油钻探技术,2011,39(2):68-72.

  [3]刘振武.21世纪初中国油气关键技术展望[M].北京石油工业出版社,2012.

  [4]姜瑞忠,蒋廷学,汪永利.水力压裂技术的近期发展及展望[J].石油钻采工艺,2012,26(4):19-22.


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