可钻式复合桥塞多层段压裂技术dd

可钻式复合桥塞多层段压裂技术

中国页岩气网讯：随着油气田的开发和能源的不断耗竭，非常规油气将成为未来石油天然气能源的重要接替者。统计数据显示，致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规天然气资源储量比常规天然气更高，我国非常规天然气资源总量是常规天然气资源量的5.01 倍，非常规天然气勘探开发潜力无限。但是由于非常规天然气储层具有低孔、特低渗透的特征，针对这类非常规油气藏，多级多层段压裂技术是进行储层改造，有效提高单井产量的首选手段。目前国内外常用的多级压裂技术主要有裸眼封隔器分段压裂技术、不动管柱水力喷射分段压裂技术、连续油管喷砂射孔环空加砂压裂技术和可钻式复合桥塞分段压裂技术等。

可钻式复合桥塞多层段压裂技术是目前国内外进行页岩气藏等非常规油气藏开发使用的主体储层改造技术，该技术因其不受分段压裂层数限制、工具管柱简单、不易造成砂卡、解除封堵快捷、桥塞钻铣完后保证了井筒的畅通便于后续工艺管柱的下入等优点已在国外分段级数多、改造规模大的低渗透油气井、页岩气井上广泛应用，取得了显著的增产效果。2011 年底，西南油气田在四川盆地安岳区块利用该技术进行了两口井各5 层的分段加砂压裂，复合桥塞各项性能均满足设计要求，两口井均顺利成功完成施工，并取得显著增产效果。该技术的成功实施，可以有效解决困扰目前开发生产的技术难点，为提高单井产量提供手段，为我国的页岩气藏等非常规油气藏经济性、规模性开发提供有力技术支撑。

一、可钻式复合桥塞压裂工艺原理

进行第一段主压裂之前，利用电缆下入射孔枪对第一施工段进行射孔; 水平井则可采用爬行器带射孔枪进入水平段进行射孔或者利用连续油管进行水力喷砂射孔。完成第一段射孔后，利用光套管进行主压裂。待第一段主压裂完成后，利用电缆下入复合桥塞和射孔枪联作工具串，坐封复合桥塞暂堵第一段，坐封完成后对桥塞丢手，上提射孔枪至第二施工段，进行射孔; 水平井由于第一段已经施工，具有流动通道，可采用泵送方式下入联作工具串至水平施工井段。完成第二段射孔后，起出电缆，利用套管对第二段进行主压裂。后续层段施工可重复第二段施工步骤，直至所有层段都压裂完成。该工艺可以不受分段压裂层数限制; 并且采用套管加砂，可以采用大排量施工，最大程度的减小施工水马力的损失和施工风险，有效降低施工成本。

二、压裂技术关键

1、复合桥塞性能

与其他多级分段加砂压裂技术相比，该技术不同的关键点在于复合桥塞的各项性能能否满足施工要求，要求复合桥塞具有良好的下入性、可靠的坐封及丢手性能、良好的密封性、良好的快速可钻性等。复合桥塞结构如图1 所示。

图1  复合桥塞结构示意图

( 1) 由于在不同规格套管固井的施工井中，要使用与之大小相匹配的复合桥塞，使得复合桥塞与套管之间的空隙较小，单边间距基本在5 ～ 8 mm 左右，所以要求复合桥塞要具有良好的下入性，在下入过程中不能因桥塞原因遇阻遇卡，特别是不能出现未到达预定位置提前坐封的情况。

( 2) 当桥塞下到设计位置时，需要首先动作使得桥塞坐封，坐封完成后需要再继续进行丢手动作，将桥塞与整个工具串脱离。只有坐封和丢手动作都完成后，桥塞才能固定在设计位置，形成对下部已压裂层段的暂堵，继续后续作业。要求桥塞具有可靠的坐封及丢手性能，只能在点火动作后才能坐封，不能提前坐封或点火后不坐封; 当坐封完成后丢手动作必须随后完成，使桥塞与工具串分离，才能上提工具串进行下步作业。

( 3) 该技术是通过复合桥塞对已压裂层段进行暂堵，所以桥塞的密封性好坏是该技术成功与否的关键。要求桥塞在压裂施工过程中，在一定的工作压差下，要具有良好的密封性，能够对已压裂层段进行有效的暂堵，不影响后续的压裂施工。

( 4) 当全部压裂施工结束后，需要利用连续油管将桥塞全部钻磨，恢复全井筒的畅通，便于后续作业( 下工艺管柱、测产气剖面、测压裂缝高等) 的进行。为了及时排液、减小对储层的伤害、提高作业效率，这就要求桥塞具有良好的快速可钻性，能够在较短的时间内( 一般30 min 左右) 完成钻磨，同时钻磨形成的钻屑尺寸较小，可以较容易地被携带出井口。

2、多簇点火射孔

由于受电缆防喷管长度的限制，整个桥塞坐封工具加上射孔枪的长度不能大于电缆防喷管长度，所以射孔枪的长度不可能很长，在大段施工段中有必要选择较好的储层段进行射孔，使好储层段得到有效地改造，这就要求射孔枪在井下能够实现多次点火，通过上提工具串，实现对不连续的射孔段进行多簇选择性点火射孔。

3、桥塞坐封和射孔联作

快速可钻式复合桥塞分段压裂技术是每一层段压裂施工完成后，通过下入复合桥塞对已压裂层段进行暂堵，再对上一层段进行射孔、压裂施工，最终完成纵向上的多层压裂改造。若一趟管柱下井即可完成桥塞坐封和多簇选择性点火射孔，则可减少电缆入井作业次数和时间，极大提高作业效率、降低成本。桥塞坐封和射孔联作要求首先点火对桥塞进行坐封，待桥塞丢手完成后，上提工具串再进行多簇选择性点火射孔，最后将工具串上提出井口，进行套管加砂压裂施工。

三、现场应用实例

1、储层基本情况

实例井是一口开发井，井型为大斜度井，完钻井深2 640 m，垂深为2 356 m，地层压力为38.5 MPa，地层温度为74℃，井斜最大处井深为2 600 m，井斜57.97°，油层套管固井质量中～ 好，储层岩性为灰白色细～ 中砂岩，用密度1.59 ～ 1.63 g /cm3 钻井液钻进时见气测异常、气侵和井漏等显示。各施工段主要储层参数如表1 所示。

表1 施工段主要储层参数

2、注入方式

采用?139.7 mm 光套管注入。

3、电缆作业管串

电缆入井作业管串为：复合桥塞+ 适配器+ 坐封工具+ 射孔枪+ CCL + 加重杆+ 电缆( 图2)。

图2 电缆作业管串

4、施工工序

( 1) 地面设备准备，连接井口设备，连续油管钻磨桥塞管串模拟通井。

( 2) 电缆带射孔枪下到第一段设计位置进行射孔，射孔完后将射孔枪起出井口。

( 3) 利用套管进行第一段加砂压裂施工。

( 4) 加砂压裂施工完后，利用电缆下入复合桥塞和射孔枪联作工具串，点火坐封复合桥塞对第一段进行暂堵。

( 5) 坐封完成后对复合桥塞丢手，上提射孔枪至第二施工段设计位置，进行射孔，射孔完后将射孔枪起出井口。

( 6) 利用套管进行第二段加砂压裂施工。

( 7) 步骤重复( 4) ～ ( 6) ，直至所有层都压裂完成。

( 8) 待压裂施工全部完成后，采用连续油管对所有复合桥塞进行钻磨。

( 9) 钻磨完所有桥塞后进行后续测试作业及排液投产。

5、压裂施工参数

表2 为该井的压裂施工参数表，该井压裂施工共加入陶粒132.32 m3 ( 239.50 t) ，注入地层液体总量1 615.96 m3，最高砂浓度457 kg /m3。

表2  施工参数表

6、桥塞钻磨

压裂施工结束后，利用连续油管带磨鞋对下入的4 个复合桥塞进行钻磨( 见表3) 。

表3  钻磨桥塞参数表

7、返排测试情况

钻磨所有桥塞后，用?13 mm 油嘴放喷排液，用?35 mm 孔板测试，稳定5 h，套压15. 5 MPa、油压13.7 MPa，测得日产气5.5 ×100000m3，日产水81.7 m3。

8、产气剖面测试情况

在钻磨完所有复合桥塞，恢复全井筒畅通，井内无任何工具和管串，随后对该井进行了产气剖面测试，该井也是西南油气田首次实现了5 个产层的产气剖面测试。

表4  产气剖面测试结果表

由产气剖面测试结果( 表4) 可以看到，5个产层都有产气，这对后续井的增产改造提供了技术思路。

结论：

( 1) 快速可钻式复合桥塞分段压裂技术作为一种新工艺成功应用于现场实践，为致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规油气藏的多层压裂改造提供技术支撑，尤其为大斜度井、水平井的多层压裂改造提供新的技术思路，为提高单井产量提供新的开发思路。

( 2) 该工艺技术在进行多层压裂时显示出了优越性，在电缆和连续油管长度范围内，可以进行多层段压裂，施工段最小间距达13 m; 并且在作业后采用连续油管钻磨掉所有桥塞，可以恢复井筒畅通，便于后续各种作业。

( 3) 通过套管加砂，流动通道大，摩阻小，可实施大排量、大规模加砂压裂，能够满足页岩气藏开发采用滑溜水大排量加砂的要求。

( 4) 该分段压裂技术中复合桥塞的各项性能是确保该工艺技术成功的关键。

( 5) 该井压后测试产气量5. 5 × 100000m3 /d，而同井场邻井分两段加砂113. 68 m3 后无气，表明该井压裂效果显著，有效的提高了单井产量。

责编：王亭亭

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