对试油气压裂新技术及应用的探究

致密油气储量较大, 为了实现商业化开发, 必须使用压裂技术改造储集层。在低孔、低压、低渗的条件下, 储集层的裂缝供液能力较差, 采用单纯的压裂技术无法通过单一主缝获得预期效果, 所以必须深入研究新型压裂技术, 采用体积压裂提高产量, 已经成为国内油田开展的重要发展方向。

一、水平分段压力技术发展情况

为了高效开发致密油气, 需要选择适合的分段压裂技术, 而这其中, 水平钻井、大规模压裂、压裂地震监控三大技术, 组成了近代致密油气开发的重要技术背景。近几年压裂技术与设备不断发展, 水平压裂技术已经向多段、多级方向发展, 目前大规模的体积压裂技术, 是将工厂技术转变为低成本致密油气开发的核心基础。在1998年由哈里伯顿公司研发的Surgifrac技术, 是国际上最初的水平分段压裂技术。

随着设备与理论技术的进步, 近几年各类新型压裂技术层出不穷, 例如Halliburton公司使用的分段压裂技术, 就包括Cobra Frac油管压裂技术、Cobra Max Frac油管射孔压裂技术、Fast Drill Plug压裂技术、Surgifrac分段压裂技术, 并且搭配先进的油封隔器与尾管悬挂器。BJ公司使用的Direct Stim TM Frac Sleeve System、Opti Frac Sure Set连续喷砂分段压裂技术;斯伦贝谢公司的TAP套管阀压裂技术、HIWAY技术等。这些先进的技术在全球范围内都有很大程度上的应用, 也是主要的致密油气开采技术。

我国石油资源紧缺, 对水平分段压裂技术非常重视, 近年来一直坚持自主创新。近年来, 各大石油公司基本都以建成了完善的水平分段压裂技术优化设计方案, 而且水平双封分段技术、封隔套分段技术、水力喷砂技术、套管泵送射孔技术等主要工艺技术, 在致密油气开采中得到了广泛的应用。而化学胶塞分段技术、碳酸盐岩高效酸压技术、裂缝监测评价技术, 水平修井技术等工艺, 也在逐步完善之中。水平分段压裂技术的进步, 使水平井技术在我国13个主要油田普及应用, 充分实现了低渗透区域的工厂化开采模式, 也降低了致密油气的开发成本。

二、分段压裂技术应用效果

近几年, 水平钻井技术不断发展, 水平井成为石油企业开展油田的主要方式, 也是提高综合效益与油气开采率的重要技术, 分段压裂增产技术的应用规模也随之增加。为了明确国际分段压裂技术的应用情况, 本文详细分析了常用的分段压裂技术, 对机械封隔器、滑套封隔器、管柱水力喷射技术进行了研究, 希望为国内水平分段压裂技术创新发展提供帮助。

1. 机械封隔器压裂技术

我国常用的机械封隔器为双封单压压裂技术, 该技术采用管柱结构, 其内部结构由接头、水力锚、扶正器、封隔器、喷砂器、丝堵组成。在施工阶段, 需要将管柱放置在水平设计位置, 并且安置液压封隔器, 水力锚锚定管柱, 对管柱下段压裂。完成压裂后, 打开油管闸门, 结束防喷后, 可以将管柱上提到下一段压裂位置, 并且重新安置液压封隔器, 完成下一阶段的压裂工作。重复压裂工作, 逐级完成多个水平段的压裂工作, 在结束后压解封隔器, 回收水力锚与封隔器胶桶, 提出管柱后, 完成施工。机械封隔器压裂技术在套管井中应用效果较好, 而且管柱结构十分简单, 施工难度较小, 在施工完成后可以直接起出管柱, 使分段压裂更加具有针对性, 在结束施工后, 可以快速将剩余液体排出地面, 有效提高生产效率。在施工阶段需要注意, 为了保证管柱安全施工, 在保证隔离器密封效果的前提下, 需要尽可能选择尺寸较小的管柱, 长度较短、直径较小的管道安全性最强。

2. 滑套封隔器压裂技术

滑套封隔器由压差设备开启滑套, 喷砂滑套通过封隔器、水力锚、悬挂器、坐封球座与低密度球共同配合使用, 主要适用于水平管径压裂工作。该工艺通过压差开启投球式滑套完成水平分段压裂工作, 投球式滑套可以使用球座调整实际尺寸, 根据尺寸不同的低密度球, 可以实现多级分段压裂工作, 而且内部的锁紧装置可以保证不会出现内滑套下行回弹问题, 也不会影响低密度球返排与后续生产问题。工艺管柱整体采用不动管结构, 一体式的生产与压裂施工管柱, 可以有效提高施工效率。

3. 管柱水力喷射压裂技术

水力喷射裂压技术将水力喷射与水利压裂技术融为一体, 完全结合了两者的优势, 不仅具备独特的定位效果, 也可以快速精准的实现多层压裂工作, 并不需要使用机械密封设备。管柱水力喷射压裂技术, 是基于伯努利方程的技术方法, 可以将压能转化为动能, 通过水力喷砂完成射孔工作, 之后增加排量, 在射孔上下部井眼中产生有效负压值, 实现压裂隔离。高速喷射的流体在岩石之中冲射出孔洞, 并且可以将其作用在孔洞底部, 产生的压力势能要高于地层破裂压力, 可以在地层中制造出单一裂缝。在压裂下一阶段时, 压开层不在延伸, 所以封隔器与桥塞可以解除, 通过自动封隔效果实现封隔。通过调整管柱, 可以将喷嘴放置在下段需改造区域, 通过逐层开压改造井段。

结语

水平分段压力技术对提高油气开采效率有着极其重要的影响, 随着应用规模逐渐扩大, 可以有效提高国内石油产量。采用分段压裂技术, 可以优化储层渗流能力, 使储层卸油面积得到有效提升, 增加石油企业开采经济效益。分段压裂技术在国际上的应用范围越来越广, 而通过仔细的研究与分析, 可以有效提高我国的石油开采效率, 缓解我国石油短缺问题。

摘要：我国石油资源逐渐降低, 为了有效开发致密油气, 必须采用新型压裂技术。传统的水平井压裂技术正在逐渐向分段压裂、分段多簇体积压裂的方向发展, 工厂化技术已经成为标准的开发模式。随着技术与设备逐渐成熟, 大规模压裂、水平钻井、压裂地震监控, 已经成为国内致密尤其开展的关键技术。本文详细分析了机械封隔器、滑套封隔器、管柱水力喷射技术的实际应用效果, 为国内油田开采提供参考。

关键词：油气压裂,油田开采,压裂工艺