【文章內容簡介】 驗區(qū)進行先導性試驗。目的層在葡 147 層，開展注濃度為 %的碳酸水試驗，注入孔隙體積 。與同條件對比井組的水驅相比 ，采收率提高 10%左右，在注水過程中注水井吸水能力也有所提高。室內試驗表明， CO2 水驅能使巖石表層性質由親油轉向親水。1985 年，氣體混相驅和非混相驅工作又重新開展起來， 1994 年，吉林油田開展 CO2吞吐和 CO2 泡沫壓裂，結果平均單井增產 t 和 144 t 原油。 1996 年江蘇油田在富民油田 48 井開展了 CO2 吞吐 試驗 ，累計增油 1 500 t。 （ 3）注氮氣。注 N2 開發(fā)由于其獨特的優(yōu)越性，自 70 年代中期以來，得到了迅速的發(fā)展。實踐證明，埋藏深的特低滲透油藏最適宜注 N2。美國的福多奇油田在現場實施后 取得明顯的經濟效益。在國內，注 N2 開發(fā)起步較晚。于 1994 年后，華北的雁翎中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 7 油田和江漢油田都進行了現場試驗，取得明顯的開發(fā)效果。 壓裂技術 低滲透油藏自然產能較低，一般達不到油流標準，必須進行壓裂改造才能進行有效的工業(yè)開發(fā)，因而，壓裂開發(fā)技術是低滲透油田開發(fā)的關鍵技術。目前“整體壓裂”優(yōu)化設計技術是世界近期水力壓裂工藝的一個重要發(fā)展，它已不是一般單井增產增注方法。而是油田總體開發(fā)方案中的一個重要組成部分。 壓裂技術的開發(fā)現狀： 1947 年美國第一次水力壓裂， 60 多年發(fā)展，壓裂技 術從理論研究到現場實踐都取得了驚人的進步，壓裂井數逐年上升。 壓裂液：從原先的原油和清水發(fā)展到目前低、中、高溫系列齊全的優(yōu)質低傷害 ,且有延遲交聯作用的胍膠有機硼“雙變”壓裂液體系和清潔壓裂液體系； 支撐劑：從原先的天然石英砂發(fā)展到目前的中、高強度的人造陶粒，并且加砂方式從原先的人工加砂發(fā)展到混砂車連續(xù)加砂。 壓裂設備：從原先的小功率水泥車發(fā)展到現在的 1 000 型和 2 000 型壓裂車； 單井壓裂施工：從原先的小規(guī)模、低砂液比壓裂作業(yè)發(fā)展到現在的超大型、高砂液比壓裂作業(yè)； 壓裂應用的領域：從原先的特定的低滲透油氣藏發(fā)展到現在的特低滲和中高滲油氣藏并舉；針對的對象從原先的開發(fā)井（包括生產井和注水井）壓裂拓寬到現在探井壓裂。 壓裂技術：從單項技術到技術系列集成、整體優(yōu)化設計。（增產增注手段、認識評價方法）。 目前主要有堿性壓裂液、酸性壓裂液和清潔壓裂液等。堿性壓裂液最常用，酸性壓裂液 西南、采油院都已研制和應用，清潔壓裂液有采油院的 VES 壓裂液。 水平井開發(fā)技術 低滲透油田在我國具有巨大的資源潛力，但開采難度較大。水平井是改善低滲透油開發(fā)效果的新途徑，國 內外的成功實例都證明了這點。 近幾年，國內在低滲透油藏鉆了 10 余水平井，取得了較好的效果。如大慶的茂平中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 8 1 井和安塞長慶塞平 1 井，其初期產量均達到了直井量的 4 倍以上，在低滲透油田取得了較好的開發(fā)效果。國外在低滲透灰?guī)r油藏鉆水平井較多，在砂巖油藏中相對較少，但都取得了顯著效果 . 低滲透油藏水平井開發(fā)與直井開發(fā)相比，具有以下優(yōu)點：水平井系統的壓裂梯度遠高于直井系統的壓力梯度；降低井筒周圍的壓降；水平段增加了鉆遇較多垂直裂縫的機率；低滲透油藏利用水平井注水，注入壓力低，注入能力高。 中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 9 第 3 章 低滲油藏常用的壓裂技術 卡封壓裂技術 技術原理及應用條件 （ 1） 卡單封分層壓裂。封上壓下壓裂工藝針對有 2 個產層的油氣井，為了保護上部的儲層，將封隔器卡在下部油氣層頂部對下部油氣層進行壓裂改造（見圖 31）。封下壓上壓裂工藝針對有 2 個產層的油氣井，為了保護壓裂層位的下部油氣層，將封隔器卡在待壓裂層位的下部進行壓裂 (見圖 32)[3]。 圖 31 封上壓下壓裂管柱結構 圖 32 封下壓上壓裂管柱結構 （ 2） 卡雙封分 層壓裂。 工作原理：裂通過分層壓裂管柱來實現，利用封隔器和噴砂器將壓裂目的層分開，實現分層壓裂的目的。壓裂管柱按施工設計下入后，壓裂前投入鋼球，打壓坐封，然后加壓打掉一級滑套，壓裂第一層。第一層壓完后再投入球桿，待球桿落入球座后，加壓打掉二級滑套，封閉第一層，壓裂第二層。壓后待壓力擴散后大排量返洗井，上提解封。 為了保護壓裂層位的上部和下部，將兩級封隔器卡在待壓裂層位的兩端進行壓裂(見圖 33)，該管柱可以對具有一定隔層的任意層進行壓裂改造。 中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 10 圖 33 封上下壓中間壓裂管柱結構 分壓兩層壓裂工藝針對有 2 個以上產層，而且需要壓裂 2 個層段的油氣井。壓裂施工時，用封隔器將最上部的油氣層或保護層隔開，再用兩級封隔器將上部壓裂層分開，先壓裂下層，然后投球桿至滑套噴砂器處，油管憋壓剪斷滑套噴砂器上的釘銷，打開滑套噴砂器進行第二層壓裂 (見圖 34)，不動該管柱就可以壓裂兩層 圖 34 分壓兩層壓裂管柱結構 工藝特點 卡封壓裂的工藝特點表現為 : （ 1）拓寬壓裂方式，減少作業(yè)工序，對具有一定隔層的儲層可進行選擇性壓裂。 （ 2）對目的層進行針對性改造，效果比其他分層壓裂方式好。 （ 3）適用范圍廣泛，對儲層溫度在 135 ℃ 以下，井斜在 500 m 以下，套管內徑中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 11 118 mm，單套壓裂層段在 50 m 以內的井都可進行壓裂施工。 （ 4）管柱結構簡單，解封、坐封容易，一次可施工多層。 （ 5）管柱具有反洗井功能，如果封隔器上有沉砂可以沖洗干凈，便于解封。 （ 6）工具節(jié)流不明顯，在高砂比攜砂液進入地層時略有顯示，最高砂比可以達到48%，排量可以達到 m3。 （ 7）雙封分層壓裂第一層的施工基本和目前的卡封壓裂相似，關鍵是第二層的施工。 施工工序 （ 1）下管柱替漿、通井、試壓、洗井、替射孔保護液。 （ 2）下入單封或雙封壓裂施工管柱，使封隔器、水力錨、安全接頭，噴砂器等井下工具到達指定位置。 （ 3）安裝、固定井口，連接油管放噴管線。 （ 4）上罐配液、擺車、連接壓裂管線，試壓。 （ 5）小排量反替壓裂預前置液，投入鋼球，打壓坐封、驗封合格。 （ 6）按設計泵注程序進行壓裂施工。 （ 7）壓后立即用 34 mm 油嘴控制放噴排液，以后逐步放大油嘴，以不出砂為原則。 （ 8）待壓力擴散后大排量反洗井，上提解封，若壓后壓力無法擴散， 則自噴生產，待停噴后進行大排量反洗井，上提管柱解封。 （ 9）按地質要求進行下一步施工。 井下工具 卡封分層壓裂井下工具主要有 Y341 封隔器、割縫噴砂器和滑套噴砂器等。 （ 1） Y341 封隔器 [4] 。 Y341 封隔器主要由坐封機構、密封元件、平衡機構、反洗機構、解封機構、防撞機構等 6 部分組成。工作原理是油管內憋壓作用于雙級坐封活塞上，雙活塞上行壓縮膠筒，同時鎖緊機構鎖緊，防比膠筒回彈，使其在工作過程中始終處于密封狀態(tài)。反洗井時，套管環(huán)空泵入工作液體，經封隔器反洗通道推開反洗活 塞后，到達封隔器下部環(huán)空，進入油管，進行洗井。解封時，直接上提管柱，通過膠筒與套管之間的摩擦力剪斷解封銷釘，鎖緊機構脫開，膠筒依靠自身彈性回收解封。封隔器下部設計有防撞機構，防比在下入管柱過程中中途坐封。 Y341 封隔器參數見表中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 12 31。 表 31 Y341封隔器技術參數 （ 2）割縫噴砂器。 KGF— 94 割縫噴砂器由割縫管、坐封球座、擋球孔板和下接頭等組成。施工時，投入 35 mm 鋼球至坐封球座處，油管內憋壓坐封封隔器后，繼續(xù)憋壓剪斷銷釘，球座下落至擋球孔板處，壓裂液即可由割縫處噴出進行壓裂。割縫噴砂器總長 700 mm，外徑 94 mm， 內徑 62 mm ,開啟壓力 18 MPa。 （ 3）滑套噴砂器。 KHT— 114 滑套噴砂器由上下接頭、外套、護套、滑套、銷釘等組成。施工時投入 38 mm 球桿至滑套上部球座處，油管內憋壓剪 斷銷釘，滑套下落，壓裂液即可由外套長槽處噴出。其總長 700 mm，外徑 110 mm，內徑 37 mm，開啟壓力 15 MPa，工作壓力 80 MPa。 機械分層壓裂技術 分層壓裂選井選層條件研究 分層壓裂是同一層系多層同時需要壓裂，且各壓裂目的層破裂應力有明顯的差異，以目前的設備能力和工藝措施難以保證每個層都能壓開時所采用壓裂方法其具體作法是通過下一次管柱，采用多級封隔器座封，把目的層分開，進行一次施工完成多次壓裂任務，完成以目前設備能力無法完成的施工因此，機械分層壓裂選井選層應具有以下條件 : （ 1）壓裂目的層之間有一定的距離，但距離不能過長。機械分層壓裂是靠封隔器參數 Y341115 封隔器 Y341112 封隔器 總長 /mm 1250 1250 最大外徑 /mm 115 112 最小內經 /mm 50 50 坐封壓力 /MPa 15 15 工作壓差 /MPa 80 80 反洗量 /m3 30 25 工作溫度 /℃ 135 135 解封負荷 /t 15 15 中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 13 實現分層，因此目的層之間的距離必須能夠滿足封隔器座封所需的空間。但當目的層之間距離過長時，座封和起管柱都會困難，不宜分層壓裂。 （ 2）各壓裂目的層破裂應力存在差異。當各目的層破裂應力相近時，不需要分層即可全部壓開時，分層將沒有意義。 （ 3）目的層之間的隔層有足夠的應力差 (隔層應力大于目的層應力 )。分層壓裂的目的層之間的隔層應有足夠大的應力差以保證多次壓裂時裂縫不會上下過渡延伸，造成上下相竄而造成砂埋管柱，從而導致壓裂失敗或油氣 井大修。 （ 4）對深井、大斜度井進行分層壓裂應慎重。深井壓裂地層破裂壓力較大，對封隔器耐壓性能要求高，且深井溫度較高，對封隔器耐溫性能要求高大斜度井座封困難，比較難于實現分離。 （ 5）壓裂各層間固井及套管質量良好。不存在管外竄及層間竄，座封井段套管無變形、縮徑 。對老井要求找竄落實套管抗壓強度和質量。 （ 6）分層壓裂最上面封隔器以上盡量無射孔段。如果存在，必須落實該層的出砂情況和吸水能力，防止砂埋封隔器和壓破油管。 機械分層壓裂的原理 多級封隔器的座封原理 多級封隔 器在同一井依次座封基本原理是多級封隔器采用不同型號的封隔器，各自具有不同的座封壓力，座封時投入鋼球使管柱內封閉，然后打入液體逐級升壓，在不同壓力下穩(wěn)壓一段時間，各級封隔器在各自需要的不同壓力下分別座封，當封隔器座封完畢，繼續(xù)升高壓力，利用壓力打開節(jié)流器開關，完成座封。 分層壓裂的原理 分層壓裂的第一目的層與常規(guī)壓裂相同，第一層壓裂時，其余各層的壓裂開關均處于關閉狀態(tài)，當第一層壓裂結束時，投放鋼球，利用鋼球的慣性打開第二層的滑套開關，同時利用鋼球封閉通往第一目的層的通道，然后逐漸加壓使 開關徹底開放，進而進行第二層的壓裂第三四層壓裂重復第二層壓裂步驟，鋼球的直徑依次減小。當壓裂全部結束時，采用單向閥進行多層一起放噴。 中國石油大學勝利學院專科畢業(yè)設計（論文） 14 圖 35 管柱示意圖 機械分層壓裂存在的問題分析 分層原理引起的問題 分層管柱節(jié)流問題。多級壓裂封隔器工作原理是利用不同直徑的鋼球進行打開壓裂開關，級數越多管柱的最小孔徑越小，節(jié)流問題就越嚴重，直接制約了施工排量及壓裂規(guī)模，因此克服節(jié)流問題是改進分層壓裂技術的首要問題，對多級封隔器座封方式進行改 進是解決這一問題的首選。 壓后多層同時返排的問題。儲層間地層壓力系統相同時，同時返排問題不大，但壓力系統不同時，一起返排將嚴重影響返排效果，因此要進行優(yōu)化 返排方式及返排機制的研究。 常見的施工問題 根據多次施工的結果，機械分層壓裂施工大致存在以下問題 : （ 1）壓裂封隔器座封位置不對，造成無法進行兩層分層壓裂由于分層壓裂要求井段不宜過長，目的層之間的距離不能過長也不能過短，因此座封位置要求比較嚴格，封隔器必須座在兩層中間。如果位置出錯容易出現兩層合壓或封隔器座 在壓裂層上造成施工風險，最終導致無法實現分懇因此建議在下管柱座封時采磁定位或其他精密的測量方式。 （ 2）管柱起不出來壓后管柱起不出來出現砂卡是分層壓裂常見的問題其主要原因中國石油大學勝利學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 15 是封隔器與套管之間存在沉砂或出現砂埋封隔器，因此在上提管柱時砂子被夾在封隔器膠皮與套管之間，產生的摩擦力異常大，造成壓裂管柱無法正常起出。沉砂或砂埋的砂子主要來自上層壓裂時的沉砂，還有部分來自返排時帶出的砂子。 （ 3）封