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【摘要】以应对当前油气开发的新形势为出发点，对水平井分段压裂工艺的技术现状进行了全面分析，对其发展趋势做出了科学合理的预估，对指导现在和以后的水平井分段压裂工艺的应用具有一定的现实意义。
【关键词】水平井 压裂工艺 现状 趋势
当前，油田类型日益复杂、开发难度逐渐上升是在中国油气开发面临的不利形势。提高油田开发效益，高效开发边际油田，最大限度地提高油藏采收率，已成为石油行业共同追求的目标。近几年，我国原油新增储量的70%属于低渗透油藏，使开采方式、油井生产动态表现出特殊性。作为，提高油田勘探开发综合效益的重要途径，水平井以能增大油田的泄油面，明显提升单井产量，充分利用储量等优势，被广泛运用到整装、稠油、断块、低渗透、边底水等油藏油田中。在此，结合个人实践经验，对水平井压裂工艺技术现状及发展趋势作一些有益的探索。
1 水平井压裂技术现状1.1 化学隔离分段压裂
目前，行内较为先进的化学隔离分段压裂技术是在水平井最低层下入射孔压裂管柱，并用水喷进行射孔压裂，然后注入水溶性自破胶液体塞，再将射孔压裂管柱提到上一层，依次压开多段地层。其优势是可调整成胶时限，可控制破胶时间，可实现压裂时的有效封堵，无残渣、低伤害。
1.2 单封压双层压裂
其工作原理是：将在井筒内下入分层压裂管柱，再投入钢球至油管内的节流器定压球座位置，并施加液压坐封二级封隔器，在完成下部油层压裂后，再将一枚钢球投至定压喷砂器的球座位置，加压剪断剪钉，下行中心管，关闭下行液流通道，压裂液和支撑剂通过打开的节流阀进入上部油层开始压裂施工，压裂完毕后，由于补偿器作用，逐级解封封隔器，最后提出压裂管柱。
1.3 限流分段压裂
作为一种完井压裂技术，限流压裂是通过精准控制炮眼的半径和数量，施工中注入满值排量，利用先开部位的炮眼限流，在大幅提升井底压力的同时，促使压裂液分流，使欲压裂的所有裂缝一次性被压开。因其工艺简、周期短，有利于油层保护等优点，被主要用在未射孔的新井中。其不足是，单条裂缝控制不易且当水平井筒较长且裂缝较多时，单条裂缝孔数较少，会对改造强度造成一定影响。
1.4 水力喷射分层压裂
水力喷射分层压裂是目前较先进的新型增产技术。该技术采用伯努利方程原理，射孔、压裂、隔离“三位一体”。其特点是利用动力学原理实现全程水力封隔，通过管柱拖拉，依次用喷嘴压开需改造井段。由于该技术中，可实现一次管柱多段压裂，所以压井次数少，对储层伤害小，施工程序简单，施工安全性高，能够产生较高的经济效益，可广泛用于裸眼、套管完井施工中。1.5 环空封隔器分段压裂
环空封隔器分段压裂技术是指在即定位置安置环空封隔器，施加一定的压力致油管内，以油套环空实现压裂。解封时从油管加压直到剪断解封销钉，同时打开洗井通道，洗井后提出压裂管柱。将作业过程不断重复，从而实现分段压裂。其优势为工具用量少，一旦发生砂卡事故，处理起来相对较易且液体摩擦阻力小，对减少施工压力，提高施工排量有明显帮助。
2 水平井压裂技术前景展望
与直井相比，水平井的优势明显。展望未来，水平井尤其是复杂结构井数量的增加，定会给水平井技术改造带来更大压力。纵观国内外的对应研究与行业需求，个人认为，水平井压裂技术应体现出以下几方面的发展趋势。
2.1 连续油管分段压裂
连续油管压裂是一种经济、高效、安全的新型技术，自20世纪80年代起应用于油气田开发。由于该技术能快速起下压裂管柱、作业时间短、操作简便，适用于各种压裂管柱，非常适于进行水平井分段压裂作业和逐层压裂作业。
2.2 多次水力喷射分段压裂
如前文所述，水力喷射分段压裂技术还有提升空间。应在水力喷射辅助压裂的基础上，通过改进管柱结构和工具，让一趟管柱实现10段以上压裂施工，从而进一步发挥该技术适用范围广、管柱结构简单，施工风险小的特点，最终成为行业内的主导技术。
2.3 高性能压裂液
在水平井压裂技术应用过程中，较长的施工时间要求压裂液对地层伤害应降至最低。因此，近年来，低伤害、环境型成为国内外同行研究压裂液的主方向。为适应长期关井降低伤害的要求，水平井压裂液应加强超低表界面张力技术、无滤饼或滤饼可降解滤饼技术、超稳定长效破胶剂技术，智能层内增能助排技术，低成本清洁压裂液、无固相压裂液等研究。
2.4 水平井压裂监测
在水平井压裂过程中，利用适当的仪器接收裂缝发生及扩展产生的微型地震波，便能分析出裂缝的相关参数。其中，井下微地震裂缝监测技术便是基于该原理的一种有效的监测手段，通过对压裂过程的监测数据结合反地层裂缝参数理论的探讨，可充分了解压裂施工形成的裂缝高度、长度及其导流能力，并能获知裂缝的几何形态和相关地层参数，对相似地层的改造具有借鉴意义。2.5 定点多级封隔器分段改造完井
该技术能使水平井分段改造、选择性分段隔离在一次性入井过程中完成，使多种油气井的增产改造变成可能。其封隔器在裸眼段和套管内均可实现高标准的耐压指标，其简单的管柱结构具备可靠性能，适用范围较广。若能缩短该技术的遇油膨胀时间，进一步降低成本，将为低渗透储层的油气田开发提供有力的理论支撑和技术保障。
3 结语
十年磨一剑。10年的科技攻关，确实让水平井开发技术取得了许多阶段性成果，但从长远来看，对水平井压裂工艺技术的研究和应用还有很长的路要走。
（1）应加大研究分段压裂现场工艺的力度，充分体现对断块、边底水、低渗透等油气油藏长期高效开发的增产优势。
（2）建立关注裂缝干扰的产能预测计算模型，同时结合油气在裂缝中的渗流机理与压后的裂缝形态，为优化施工设计打下坚实的理论基础。
（3）尽管现行的软件都有多裂缝设计能力，但在产量预测方面设计不足，所以依然无法满足当前水平井压裂改造设计的发展需要，假设在不计入裂缝间距、裂缝位置以及裂缝间的干扰等因素对产量的左右，研发与水平井压裂改造相适应的软件很有必要。
（4）有必要对井下封堵工具和分段压裂工艺方式进行实用性和高效性方面的的研究开发，并在实践中应用验证，以突破水平井分段压裂工艺技术改造的这一难点。
（5）进一步提高水平井压裂所需的压裂液和支撑剂及其配套技术研发力度，逐步实现压裂液对地层0伤害。
参考文献
[1] 曾凡辉，郭建春，等.压裂水平井产能影响因素[J].石油勘探与开发，2007
[2] 刘振宇，等.人工压裂水平井研究综述[J].大庆石油学院学报，2002
[3] 曾凡辉，郭建春.西柳10—3水平井分段压裂优化技术研究[J].断块油气田，2010
[4] 李宗田.水平井压裂技术现状与展望[J].石油钻采工艺，2009
【关键词】水平井 压裂工艺 现状 趋势
当前，油田类型日益复杂、开发难度逐渐上升是在中国油气开发面临的不利形势。提高油田开发效益，高效开发边际油田，最大限度地提高油藏采收率，已成为石油行业共同追求的目标。近几年，我国原油新增储量的70%属于低渗透油藏，使开采方式、油井生产动态表现出特殊性。作为，提高油田勘探开发综合效益的重要途径，水平井以能增大油田的泄油面，明显提升单井产量，充分利用储量等优势，被广泛运用到整装、稠油、断块、低渗透、边底水等油藏油田中。在此，结合个人实践经验，对水平井压裂工艺技术现状及发展趋势作一些有益的探索。
1 水平井压裂技术现状1.1 化学隔离分段压裂
目前，行内较为先进的化学隔离分段压裂技术是在水平井最低层下入射孔压裂管柱，并用水喷进行射孔压裂，然后注入水溶性自破胶液体塞，再将射孔压裂管柱提到上一层，依次压开多段地层。其优势是可调整成胶时限，可控制破胶时间，可实现压裂时的有效封堵，无残渣、低伤害。
1.2 单封压双层压裂
其工作原理是：将在井筒内下入分层压裂管柱，再投入钢球至油管内的节流器定压球座位置，并施加液压坐封二级封隔器，在完成下部油层压裂后，再将一枚钢球投至定压喷砂器的球座位置，加压剪断剪钉，下行中心管，关闭下行液流通道，压裂液和支撑剂通过打开的节流阀进入上部油层开始压裂施工，压裂完毕后，由于补偿器作用，逐级解封封隔器，最后提出压裂管柱。
1.3 限流分段压裂
作为一种完井压裂技术，限流压裂是通过精准控制炮眼的半径和数量，施工中注入满值排量，利用先开部位的炮眼限流，在大幅提升井底压力的同时，促使压裂液分流，使欲压裂的所有裂缝一次性被压开。因其工艺简、周期短，有利于油层保护等优点，被主要用在未射孔的新井中。其不足是，单条裂缝控制不易且当水平井筒较长且裂缝较多时，单条裂缝孔数较少，会对改造强度造成一定影响。
1.4 水力喷射分层压裂
水力喷射分层压裂是目前较先进的新型增产技术。该技术采用伯努利方程原理，射孔、压裂、隔离“三位一体”。其特点是利用动力学原理实现全程水力封隔，通过管柱拖拉，依次用喷嘴压开需改造井段。由于该技术中，可实现一次管柱多段压裂，所以压井次数少，对储层伤害小，施工程序简单，施工安全性高，能够产生较高的经济效益，可广泛用于裸眼、套管完井施工中。1.5 环空封隔器分段压裂
环空封隔器分段压裂技术是指在即定位置安置环空封隔器，施加一定的压力致油管内，以油套环空实现压裂。解封时从油管加压直到剪断解封销钉，同时打开洗井通道，洗井后提出压裂管柱。将作业过程不断重复，从而实现分段压裂。其优势为工具用量少，一旦发生砂卡事故，处理起来相对较易且液体摩擦阻力小，对减少施工压力，提高施工排量有明显帮助。
2 水平井压裂技术前景展望
与直井相比，水平井的优势明显。展望未来，水平井尤其是复杂结构井数量的增加，定会给水平井技术改造带来更大压力。纵观国内外的对应研究与行业需求，个人认为，水平井压裂技术应体现出以下几方面的发展趋势。
2.1 连续油管分段压裂
连续油管压裂是一种经济、高效、安全的新型技术，自20世纪80年代起应用于油气田开发。由于该技术能快速起下压裂管柱、作业时间短、操作简便，适用于各种压裂管柱，非常适于进行水平井分段压裂作业和逐层压裂作业。
2.2 多次水力喷射分段压裂
如前文所述，水力喷射分段压裂技术还有提升空间。应在水力喷射辅助压裂的基础上，通过改进管柱结构和工具，让一趟管柱实现10段以上压裂施工，从而进一步发挥该技术适用范围广、管柱结构简单，施工风险小的特点，最终成为行业内的主导技术。
2.3 高性能压裂液
在水平井压裂技术应用过程中，较长的施工时间要求压裂液对地层伤害应降至最低。因此，近年来，低伤害、环境型成为国内外同行研究压裂液的主方向。为适应长期关井降低伤害的要求，水平井压裂液应加强超低表界面张力技术、无滤饼或滤饼可降解滤饼技术、超稳定长效破胶剂技术，智能层内增能助排技术，低成本清洁压裂液、无固相压裂液等研究。
2.4 水平井压裂监测
在水平井压裂过程中，利用适当的仪器接收裂缝发生及扩展产生的微型地震波，便能分析出裂缝的相关参数。其中，井下微地震裂缝监测技术便是基于该原理的一种有效的监测手段，通过对压裂过程的监测数据结合反地层裂缝参数理论的探讨，可充分了解压裂施工形成的裂缝高度、长度及其导流能力，并能获知裂缝的几何形态和相关地层参数，对相似地层的改造具有借鉴意义。2.5 定点多级封隔器分段改造完井
该技术能使水平井分段改造、选择性分段隔离在一次性入井过程中完成，使多种油气井的增产改造变成可能。其封隔器在裸眼段和套管内均可实现高标准的耐压指标，其简单的管柱结构具备可靠性能，适用范围较广。若能缩短该技术的遇油膨胀时间，进一步降低成本，将为低渗透储层的油气田开发提供有力的理论支撑和技术保障。
3 结语
十年磨一剑。10年的科技攻关，确实让水平井开发技术取得了许多阶段性成果，但从长远来看，对水平井压裂工艺技术的研究和应用还有很长的路要走。
（1）应加大研究分段压裂现场工艺的力度，充分体现对断块、边底水、低渗透等油气油藏长期高效开发的增产优势。
（2）建立关注裂缝干扰的产能预测计算模型，同时结合油气在裂缝中的渗流机理与压后的裂缝形态，为优化施工设计打下坚实的理论基础。
（3）尽管现行的软件都有多裂缝设计能力，但在产量预测方面设计不足，所以依然无法满足当前水平井压裂改造设计的发展需要，假设在不计入裂缝间距、裂缝位置以及裂缝间的干扰等因素对产量的左右，研发与水平井压裂改造相适应的软件很有必要。
（4）有必要对井下封堵工具和分段压裂工艺方式进行实用性和高效性方面的的研究开发，并在实践中应用验证，以突破水平井分段压裂工艺技术改造的这一难点。
（5）进一步提高水平井压裂所需的压裂液和支撑剂及其配套技术研发力度，逐步实现压裂液对地层0伤害。
参考文献
[1] 曾凡辉，郭建春，等.压裂水平井产能影响因素[J].石油勘探与开发，2007
[2] 刘振宇，等.人工压裂水平井研究综述[J].大庆石油学院学报，2002
[3] 曾凡辉，郭建春.西柳10—3水平井分段压裂优化技术研究[J].断块油气田，2010
[4] 李宗田.水平井压裂技术现状与展望[J].石油钻采工艺，2009