【摘要】对水平井进行分段压裂，一口井可以形成多条横向裂缝，增产效果比直井更明显，近年来水平井压裂应用越来越广泛。当水平井需要改造的段数较多时，需要采用分段压裂工艺。根据工艺技术的不同，分析了5类不同的分段压裂工艺研究现状，指出了目前研究中的不足，并对未来的研究方向进行了分析和展望。
　　
【关键词】水平井 分段压裂 封隔器 水力喷射
　　
水平井压裂已成为当今开采低渗透油田的主导措施。当水平井需要改造的段数较多，就需要采用分段压裂工艺。分段压裂的突出特点是逐段改造，每次只压裂开1个井段，根据工艺技术的不同，可以分为以下5类：段塞分段压裂、封隔器分段压裂、封隔器+滑套喷砂器水平井分段压裂、水力喷射分段压裂、TAP分段完井压裂。
　　
1 水平井分段压裂造缝机理
　　
根据水平井筒轴线方向与地层最大主应力方向的关系，水平井压裂后的裂缝形态主要有3种：水平井筒与最大主应力方向平行，形成纵向裂缝；水平井筒与最大主应力方向垂直，形成横向裂缝；水平井筒与最大主应力方向有一定的夹角，形成扭曲裂缝。水平井压裂的增产机理在于压裂改变了渗流模式：从压裂前的径向流变为压裂后的线性流，渗流阻力减小很多。
　　
2 水平井分段压裂工艺现状2.1 段塞分段压裂
　　
基本原理是在前一段施工快结束的时候，使用高粘度的物理、化学物质在顶替完成后在井筒中故意形成堵塞，使后续液体和支撑剂进入新裂缝。堵塞材料主要有高浓度支撑剂、超粘完井液、填砂液体胶塞3种。该工艺优点是无需下入专门工具，就可以确保按照预计的多裂缝压裂进行施工。缺点是作业周期长、冲胶塞施工时易造成伤害；胶塞强度有限，在深井中不能实现有效的封隔，目前已经较少应用。
　　
2.2 封隔器分段压裂
　　
2.2.1 上提管柱分段压裂
　　
利用喷砂器的节流压差坐封封隔器，反洗井替液解封封隔器，采取上提管柱的方式，实现一趟管柱完成多个层段的压裂。采用高压差K344封隔器跨隔密封，优化了管柱受力状态，提高了施工的可靠性。
　　
2.2.2 不动管柱分段压裂
　　
不动管柱多级分段压裂利用喷砂器的节流压差坐封封隔器，利用投球的方式实现分段压裂，实现不动管柱一趟管柱完成多个层段的压裂。该技术的主要优点是多段压裂的针对性比较强，但是压裂工具能否顺利通过水平井造斜段、压裂后封隔器胶筒的收回、管柱砂卡处理等问题仍旧是制约该项技术应用的关键。
　　
2.3 封隔器+滑套喷砂器水平井分段压裂
　　
该技术的基本工作原理为：射孔时一次性将待压裂井段全部射开，利用导压喷砂封隔器的节流压差坐封封隔器。首先通过油管直接压裂下层，滑套喷砂器处于关闭状态；下层压裂后，停泵、由井口投球，待其落到滑套喷砂器位置后，向油管加压，液压推动钢球、打开滑套喷砂器喷砂孔，进行第2段压裂；根据需要重复上述步骤。
　　
图2 水力喷射分段压裂示意图
　　
该分段压裂工艺的优点是一趟管柱可完成多段的定点改造，针对性强；井下工具少，工序简单，作业效率高，工艺管柱性能可靠；可以同时满足浅、中、深水平井分段压裂的要求；工艺管柱和封隔器不受卡距的限制，可同时满足短射孔井段、长射孔井段多裂缝的改造要求。缺点在于要求井径规则、固井质量好；封隔器易砂埋、管柱上提困难；分段数受到限制。2.4 水力喷射分段压裂
　　
水力喷射分段技术是由水力喷射、水力压裂和环空组合注入、注液体封堵剂四种工艺技术组合而成的。水平井井下作业风险大、周期长、遇卡机率高，所以在设计水力喷射分段压裂钻具时，井下工具设计要求尽可能简化，可操作性好；在喷射和压裂过程中，要求工具定位准确、稳定性好；井下工具耐压、耐温、密封性能满足不同区块储层的压裂要求；喷射器工作寿命必须能够满足一趟管柱压裂两段以上的要求。
　　
工艺优点在于适合固井完井和裸眼水平井的改造；无需下入封隔工具，避免了井下复杂事故和工况的发生；缺点是一次只压开一段，多次压裂时需要上提管柱。
　　
2.5 TAP分段压裂技术
　　
TAP分段压裂技术不受压裂层级限制、层数越多优势越明显等特点，可减少多层射孔费用，有效降低整井射孔费用。
　　
该技术的局限性主要表现在目前适应的管柱尺寸单一，仅限114.3mm套管，且同样采用套管施工，对套管及套管头等耐压要求高，压后有时须下入生产管柱，可能对储层造成二次伤害。
　　
3 结论
　　
（1）多封隔器配合滑套的水平井分段压裂工艺是提高射孔完井水平井改造的有效手段，它能够实现定点改造，存在施工工艺复杂，对封隔器和其它井下工具要求高的缺点。
　　
（2）针对裸眼完井水平井分段压裂改造特点，形成了液压裸眼封隔器和遇油膨胀封隔器配合滑套实现多井段改造的压裂工艺，能够满足裸眼水平井的分段压裂改造。
　　
（3）不动管柱滑套式水力喷射分段压裂改造工艺同时兼顾了封隔器+滑套和水力喷射分段压裂工艺的优点。降低了井下复杂事故发生的几率、减少了压裂液对储层的伤害，真正意义上实现了对水平井多段的高效改造，值得在水平井改造中大力推广。
　　
（4）TAP分段压裂技术无需射孔、不需要安装封隔器，具有不受压裂层级限制、层数越多优势越明显等特点，成为今后的重要发展方向。
　　参考文献
　　
[1] 曾凡辉，郭建春，苟波，等. 水平井压裂工艺现状及发展趋势[J].石油天然气学报，2010，32（6），294～298
　　
[2] 白建文，胡子见，侯东红，等.新型TAP完井
　　
多级分层压裂工艺在低渗气藏的应用[J].石油钻采工艺，2010，32（4）：51-53
　　
作者简介
　　
孟博，男，1981年生，现主要从事油气钻采方面的工作和研究。