厚油层内精细定位压裂技术

２０１０年８月　第２９卷第４期　大庆石油地质与开发　

Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｄａｑｉｎｇ　Ａｕｇ．，２０１０　

Ｖ０Ｉ．２９　ＮＯ．４　

ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１０００－３７５４．２０１０．０４．０２８　

厚油层内精细定位压裂技术　郑焕军　崔金哲　（１．中国科学院广州地球化学研究所，广东广州　５１０６４０；２．大庆油田有限责任公司第六采油厂，黑龙江大庆１６３１１４）　摘要：为了控制喇嘛甸油田压后含水上升，提高压裂效果，针对常规压裂无法确定开缝位置的问题，提出了厚　油层内精细定位压裂技术，通过研制应用长胶筒封隔器反向封堵厚油层内０～０．５　ｍ结构界面或炮眼，在目的层　强制造缝，实现层内低水淹段的定位压裂挖潜。现场试验４口井，试验结果表明，研制的长胶筒封隔器坐封、　解封性能良好，承压能力达到５０　ＭＰａ，能够满足现场施工需要。措施后平均单井增油６．１　ｔ／ｄ，含水下降６．３个　百分点，与同区块地质条件、压裂工艺相似的井对比含水下降幅度较大、趋势平稳；且随着有效期的延长，增　油增液效果愈加明显。现场试验结果表明厚油层内较低渗透部位的剩余油得到有效动用，为特高含水期压裂挖　潜提供了有效技术手段。　关键词：定位压裂；长胶筒；厚油层挖潜；精细定位　中图分类号：ＴＥ３５７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—３７５４（２０１０）０４－０１２５－０４　

ＦＩＮＥＬＹ　ＰｏＳＩＴＩｏＮＩＮＧ　ＦＲＡＣＴＵＲＩＮＧ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ　ＩＮ　ＴＨＥ　ＴＨＩＣＫ　ｏＩＬ　ＺｏＮＥ　

ＺＨＥＮＧ　Ｈｕａｎ—ｊｕｎ　，ＣＵＩ　Ｊｉｎ—ｚｈｅ　（１．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｃｈｅｍ￣ｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｓｈａｎ　５　１　０６４０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎｏ．６　Ｏｉｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆＤａｑｉｎｇ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ．，Ｄａｑｉｎｇ　１６３１１４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｃｕｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ａｆｔｅｒ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｌａｍｄｉａｎ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｏｓｔ￣ａｃ－　ｔｕｒｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ａｎｄ　ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｔｈａｔ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｃａｎｎｏｔ　ｃｏｎｆｉｒｍ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｆｉｎｅ－　ｌｙ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｂｙ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｕｓｈｉｎｇ　ｐａｃｋｅｒ　ｔｏ　ｐｌｕｇ　ｏｆｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　０—０．５　ｍ　ｏｒ　ｂｏｒｅｈｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋ　ｏｉｌ　ｚｏｎｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｐｐｏｓｉｔｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｍａｋｉｎｇ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｚｏｎｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ　ｅｎｆｏｒｃｅｄｌｙ，ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｎ　ｌｏｗ・ｗａｔｅｒｆｌｏｏｄｅｄ　ｉｎｔｅｒｖａｌ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｌｏｔ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　４　ｗｅｌｌｓ，ｔｈｅ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｕｎｓｅａｔｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｌｏｎｇ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｕｓｈｉｎｇ　ｐａｃｋｅｒ　ｉｓ　ｇｏｏｄ　ｗｉｔｈ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　５０　ＭＰａ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ａｆｔｅｒ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｏｉｌ　ｉｎ。　ｃｒｅａｓｅ　ｉｓ　６．１　ｔ／ｄ　ｐｅｒ　ｗｅｌｌ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｃｕｔ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　６．３％．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｇｅｏｌｏｇｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｂｌｏｃｋ，ｔｈｅ　ｄｅｓｃｅｎｔ　ｓｃｏｐｅ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｉｓ　ｌａｒｇｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｉｓ　ｓｍｏｏｔｈ．Ａｎｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｖａｌｉｄｉｔｙ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｆｌｕｉｄ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｅｖｅｎ　ｍｏｒｅ　ｏｂｖｉ—　ＯＨＳ．Ｆｉｅｌｄ　ｔｅｓｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｍａｉｎｉｎｇ　ｏｉｌ　ｉｎ　ｔｏｗ—ｐｅｒｍｅａｂｌｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋ　ｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ｉｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，　ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ—ｔａｐｐｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ａｔ　ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｈｉｇｈ　ｗａｔｅｒ－ｃｕｔ　ｓｔａｇｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｏｃａｔｅｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｌｏｎｇ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｕｓｈｉｎｇ；ｔａｐｐｉｎｇ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋ　ｏｉｌ　ｌａｙｅｒ；ｆｉｎｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　

收稿日期：２０１０－０３—３０　作者简介：郑焕军，男，１９７３年生，在读博士，高级工程师，从事采油工程技术研究。　Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｅｎｇｈｕａｎｊｕｎ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ　・１２６・　大庆石油地质与开发　２０１０矩　喇嘛甸油田属于多段多韵律油藏…，厚油层　比较发育，目前已经进入特高含水开发阶段，油田　综合含水为９４．３７％。剩余油分布特征的研究成果　表明，喇嘛甸油田主力油层纵向上呈多段水淹特　点，剩余油存在于每个韵律段的上部　』，压裂挖　潜难度增大。因此，为了控制压后含水上升，提高　压裂效果，针对常规压裂无法确定开缝位置的问　题，开展了厚油层内精细定位压裂技术研究，通过　研制应用长胶筒封隔器反向封堵小夹层或炮眼，实　现层内低水淹段的定位挖潜。　１长胶筒封隔器研制　由于喇嘛甸油田厚油层内结构界面发育厚度为　０～０．４　ｍ，常规压裂封隔器胶筒长度０．２４　ｍ，管　柱的伸长或调配管柱允许的误差范围　（１　０００±０．２　ｍ）就可能把夹层错过。因此，将封隔　器胶筒长度加长到１　ｍ，以确保在管柱调配误差范　围内实现层内准确定位。同时，对结构进行了两方　面的优化设计　Ｊ，以满足压裂施工需要。　１．１优化胶简骨架结构　压裂用长胶筒封隔器的一个主要技术指标是能　在高压下封堵炮眼而不会破裂，因此，为提高其承　压性能，经过调研及多次尝试实验，确定了长胶筒　合理绕线方式。采取菱形交叉方式，并增加钢丝网　格加强层，最高承压达到５０　ＭＰａ，满足了压裂施　工需要。　１．２优化进液孔结构　长胶筒封隔器为扩张式，液压坐封，液压解　封。为了防止压裂砂进入封隔器内腔，堵塞进液　孔，导致封隔器解封失效，优化了进液孔结构，对　封隔器中心管进液孔采用激光割缝技术，缝宽　０．１８　ｍｍ（压裂砂直径０．４５～０．９　ｍｍ），在保证原　过流面积情况下，提高了进液孔防砂性能（图１）。　

图１长胶筒结构示意图　Ｆｉｇ．１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃａｒｔｏｇｒａｍ　ｏｆ　ｌｏｎｇ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｕｓｈｉｎｇ　

１．３室内实验评价　为了检验长胶筒封隔器的各项技术指标，对该　工具进行了室内评价。打压１　ＭＰａ时胶筒开始座　封，压力达到１０　ＭＰａ时完全坐封，打压５０　ＭＰａ时　胶筒封堵炮眼无破损，泄压后封隔器自动解封。工　具的坐封、解封性能可靠，各项技术指标均达到了　设计要求（表１）。　表１长胶筒封隔器室内实验结果　Ｔａｂｌｅ　ｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｌｏｎｇ　ｒｕｂｂｅｒ　ｂｕｓｈｉｎｇ　ｐａｃｋｅｒ　

检测参数　标准规定指标　检测结果　检验温度／℃　６０±１　６０．１　胶筒外径／ｒａｍ　１１４±１．０　１１３　扩张压力／ＭＰａ　≤１．３　１．２　扩张外径／ｒａｍ　≤１３８　１３８　残余变形／％　≤３　２．８　压力／ＭＰａ　４０±０．５　４０．０　时间／ｍｉｎ　５　５　疲劳次数　５（不卡不漏）　５（不卡不漏）　油浸后外观不许有纵向裂纹，肩部不许脱胶　完好　

２压裂工艺方案优化　为了控制压后含水上升，提高挖潜压裂效果，　对压裂工艺方案进行了两方面优化。　２．１优化压裂工艺管柱　根据厚油层内结构界面发育情况，设计了两种　工艺管柱。　２．１．１定位平衡压裂工艺管柱　厚油层内结构界面是特高含水期措施挖潜的物　质基础　。　，为了防止压裂施工过程中造成结构界　面窜流，针对厚油层内有可利用结构界面或物性变　差部位的井，采用定位平衡压裂工艺管柱（图２），　将夹层上下一定范围内的岩层及炮眼覆盖，实现低　渗透层的定位挖潜　２．１．２常规长胶筒压裂工艺管柱　针对厚油层内无可利用结构界面或物性变差部　位的井，利用长胶筒封隔器直接封堵挖潜部位上下　炮眼，迫使造缝部位在两级封隔器之间，实现目的　层的定位挖潜（图３）。　２．２优化加砂方式　多裂缝压裂工艺中，因第二条缝破裂压力比第