大庆油田进入特高含水期开发后,储采失衡的矛盾日益突出。三次加密井通过密井网的方式,达到完善注采关系,提高剩余油动用程度,增加可采储量,缓解油田储采失衡矛盾;三次加密井开采的主要对象是表内薄差油层及表外储层,岩芯测试表明该类储层多为泥质粉砂岩,渗透率很低,含油产状为油浸、油斑、油迹,要有效动用此类储层的储量,压裂改造是最有效的措施手段。该类储层空间分布又十分复杂,从平面上看,三次加密井井控半径在100m--150m之间,目的油藏中有些油层已经水淹或和高含水层镶嵌、搭边;有些油层位于主力油层的变差部位;有些油层在平面上却是零星孤立地分布。从纵向上看,由于三次加密井钻遇基础井网、一二次加密井网,目的油层分散于各油层组中,且于高含水层相间分布,油层与见水层隔层很薄,有的层与高含水层相隔仅0.4m左右。对于三次加密井这种井距小、隔层薄且临近高含水层、油层物性差且分散的情况,现有的压裂技术面临许多新问题。本文针对三次加密井压裂改造存在的问题,提出采用平衡压裂工艺进行薄隔层保护压裂,控制纵向水窜;采用桥塞压裂工艺,进行大跨距压裂,解放分散油层的压裂;结合精细地质研究,控制不同裂缝规模,控制平面水窜的总体技术思路。本文涉及石油地质、采油机械、压裂工程、流体力学、计算力学等多种学科,密切结合生产实际,解决生产需要。本文根据临近高含水层的油层的地质特征,建立力学模型及有限元模型,对压裂时薄隔层有保护、无保护时的受力情况进行力学分析,确定压裂导致隔层窜通的机理及采用保护工艺可以进行压裂的隔层下限。本文详细论述了平衡压裂工艺原理,平衡压裂工艺管柱类型及管柱组成;介绍了平衡封隔器、导压平衡封隔器工作原理,通过室内试验验证这两种工具平衡保护薄隔层的性能,并通过现场试验分析,确定平衡保护工艺可应用的实际隔层下限。桥塞压裂工艺技术是本文论述的另一个重点。多层段桥塞压裂技术是一种独特的分层压裂管柱,它将分层压裂变成多次单压下层。因此该技术既有单压下层工艺满足大跨距、大砂量、高砂比、低替挤压裂要求的技术优势,又具有分层管柱一趟管柱压裂多层的简捷高效的特点。Y422-114桥塞是该技术的核心,通过实验研究和力学分析,重点研究了桥塞卡瓦与套管的受力状况及咬合力分布规律,在此基础上优化了卡瓦锚爪的设计,为桥塞的研制奠定了基础。文中还详细论述了桥塞压裂工艺原理,压裂工艺管柱类型及管柱组成,桥塞压裂工艺的现场操作规范等内容。三次加密井压裂改造的核心是解放难采储层,控制含水上升。由于三次加密井井间距离小,平面含水复杂,本文还论述了采用精细地质研究成果确定目的油层空间含水情况,根据空间含水情况确定不同油层的处理强度,同时优化压裂施工参数,达到有效改造薄差层并控制平面上水窜的目的。本文所论述的工艺方法直接针对油田目前出现的新问题,具有极强的针对性,所研究的成果实用性很强。采用该技术能够解放临近高含水层的储层,能够解放因跨距大而损失的储层,为三次加密井挖潜剩余油,增加难采储层的开发价值提供了有效的技术保障。