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【摘要】鄂尔多斯盆地非常规油气资源储量相当丰富。对于非常规油气资源开发，采用水平井进行开采是国外实践证明比较成功的方式。但由于鄂尔多斯盆地油气藏低压、低丰度、超低渗的特点，需要对水平井进行压裂改造。探索适合于鄂尔多斯盆地油气开采的水平井压裂技术，有利于降低成本，提高生产效率和产收率。西安方元能源工程有限责任公司在长庆油田的大力支持下，完成了对水平井泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺及工具串的研发和试验性应用，取得了良好效果。
【关键词】复合桥塞；多簇射孔；压裂；联作
1. 前言
长庆油田地处鄂尔多斯盆地，其油气藏属于典型的陆相致密砂岩油气藏，非常规油气资源储量相当丰富。仅苏里格大气区，2011年探明气储量达3.0×1012m3以上。但因其低压、低丰度、超低渗特点，它也是世界罕见难以开发的气田。根据美国在页岩气和致密油气藏等非常规油气资源勘探开发的成功经验，随着我国各大油田对非常规油气藏认识的不断深入，斜井、水平井钻井技术的在长庆油田的日渐广泛应用，致密油气藏开发工艺也逐渐成熟。其中，泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺就是近几年被多次进行试验并逐渐成熟的一种新型工艺。该工艺具有施工安全快捷，可以及时进行体积压裂，占井时间短，连续油管一次钻除多个桥塞，整体施工作业效率高的优点。
2. 泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺原理
（1）泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺原理如下：
（2）〖JP2〗在进行第一段压裂之前，将水力喷砂射孔与压裂一体化钻具下入目的层，进行水力喷砂射孔，然后关闭油套环空控制闸阀进行主压裂。在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到一定井斜位置，采用泵送方式下联作工具串至水平井施工段目的深度停泵，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，逐段拖动射孔器对准目的层，分别点火实现多簇射孔。完成第二段射孔后，起出电缆，对第二段进行主压裂。后续层段施工可重复第二段作业步骤，直至所有层段都压裂完成。采用连续油管或油管配接钻磨工具进行桥塞钻磨。试油队进行抽汲排液、求产、完井。
（3）该工艺属于分段压裂技术，其优点是不受分段压裂层数限制；采用套管加砂，可以大排量施工，最大程度的减小施工水马力损失和施工风险，从而降低施工成本。
3. 国内外相关技术现状
（1）水平井是非常规油气资源开发最有效的途径。水平井可以增加井筒与油气层的接触面积，提高产收率。从水平井中获得的最终产收率是直井的3倍[1]。但由于储存渗透率低，需要进行压裂增产，以提高水平井产能。分段压裂技术是目前国际上常用的先进技术。所谓分段压裂技术，就是沿水平井井眼方向，在储层物性较好的几个水平段上，采用一定的技术措施，严格控制射孔孔眼数、孔径和相位，通过一次压裂同时压开几个水平段油气层的技术。这是一套有效改造低渗透油气藏的水平井技术。
（2）国内常见的水平井分段压裂技术有化学隔离技术、机械封隔分段压裂技术、限流压裂技术、水力喷射压裂技术等。国外在常规水平井压裂技术方面与国内差不多，只是工艺技术指标要明显高于国内。
（3）泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺技术属于机械封隔分段压裂技术的一种。近年来，在国内，西南油气田、江汉油田等单位都进行了相应技术的开发。川庆钻探测井公司于2012年10月在岳101-78-H1井和龙浅3井成功完成了对水平井泵送分簇射孔技术的试验性应用。江汉油田于2013年初在新沟油田新1-5HF井完成了复合桥塞分段压裂技术的试验性应用[2]。
4. 泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺的难点和关键
泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺的关键主要在于下井工具串是否满足施工要求，国外一直在该领域处于领先地位，但由于技术垄断，我国在竞争中一直处于劣势。该工艺工具串中最为关键的是复合桥塞、多级点火控制装置的性能。泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺的难点在于桥塞坐封和射孔联作施工，该过程安全风险大，也是决定施工效率的关键。
4.1复合桥塞性能。
复合桥塞的各项性能能否满足施工要求是该工艺不同于其他多级分段加砂压裂工艺的关键点。在水平井施工作业中，要求复合桥塞便于入井并固定，坐封及丢手性能可靠，密封性好，耐高温高压，容易钻铣，钻铣时产生的废屑少，不易卡钻，不影响井筒畅通等。为了满足上述要求，公司经过多次试验，研制成功了满足要求的复合桥塞，其结构如图1所示。
4.2多级点火控制装置。
由于受电缆防喷管长度的限制，射孔枪的长度不能超过电缆防喷管长度，因此，在大段施工段中应选择较好的储层进行射孔。这就要求射孔枪在井下可以实现多次点火。通过上提工具串，能够对不连续射孔段进行选择性多簇点火射孔。为了实现这一目的，公司自行研制了多级点火控制装置，其性能指标如表1。
4.3桥塞坐封和射孔联作。
泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂工艺技术是在每一层段压裂施工完成后，下入复合桥塞对已压裂层段暂时封堵，再对上一层段进行选择性多簇点火射孔、压裂施工，最终完成纵向上的多层压裂改造，从而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。泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂示意图如图2。
5. 在长庆油田水平井的应用试验性应用
2012年，公司研发的51/2″水平井泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺，在长庆油田安平某井进行试验性应用，具体施工过程略，这里主要介绍施工过程采用的工具串和主要作业参数。
5.1在试验过程中，每段下井工具串及连接方式如图3。
5.2设计桥塞深度和每段射孔簇数、每段桥射实际施工时间及泵送参数。
该井共分10段，对每一段进行了桥塞射孔联作施工，设计桥塞深度和每段射孔簇数、每段桥射实际施工时间及泵送参数如表2。
5.3应用效果分析
本次施工作业时间为54：10，复合桥塞座封成功率为90%（在第三段施工作业中，桥塞座封失效），分段多簇射孔成功率为92%（实际射孔37簇，在第1、2、6段射孔中，各有一簇未发射，原因是枪膛压过高，致点火开关被击穿）。
6. 结论
（1）本次施工达到了预期目的。该工艺能满足长庆油田水平井带压大排量体积压裂工艺的需要，占井时间短，试油作业队职工的劳动强度减轻，试油周期缩短，对加快试油工作起到关键作用。
（2）从技术性能指标，该井下工具串稳定性高，可钻性好，与同类进口产品相比，性价比高。
（3）由于51/2″（108～118mm）复合桥塞、桥塞投送工具、水平井专用分簇射孔器、多级点火控制装置等关键工具串组件全部为公司自行研制制造。通过本次试验，说明公司研制的51/2″复合桥塞等工具串组件能满足长庆油田该井型水平井试油工艺需要，泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂工艺所用工具串全部实现国产化。
参考文献
[1]崔青.美国页岩气压裂增产技术[J].石油化工应用，2010年10月，第10期，第29卷：1～3.
[2]陈建波王海欧跃强.中国石油网.2012年10月25日.
【关键词】复合桥塞；多簇射孔；压裂；联作
1. 前言
长庆油田地处鄂尔多斯盆地，其油气藏属于典型的陆相致密砂岩油气藏，非常规油气资源储量相当丰富。仅苏里格大气区，2011年探明气储量达3.0×1012m3以上。但因其低压、低丰度、超低渗特点，它也是世界罕见难以开发的气田。根据美国在页岩气和致密油气藏等非常规油气资源勘探开发的成功经验，随着我国各大油田对非常规油气藏认识的不断深入，斜井、水平井钻井技术的在长庆油田的日渐广泛应用，致密油气藏开发工艺也逐渐成熟。其中，泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺就是近几年被多次进行试验并逐渐成熟的一种新型工艺。该工艺具有施工安全快捷，可以及时进行体积压裂，占井时间短，连续油管一次钻除多个桥塞，整体施工作业效率高的优点。
2. 泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺原理
（1）泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺原理如下：
（2）〖JP2〗在进行第一段压裂之前，将水力喷砂射孔与压裂一体化钻具下入目的层，进行水力喷砂射孔，然后关闭油套环空控制闸阀进行主压裂。在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到一定井斜位置，采用泵送方式下联作工具串至水平井施工段目的深度停泵，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，逐段拖动射孔器对准目的层，分别点火实现多簇射孔。完成第二段射孔后，起出电缆，对第二段进行主压裂。后续层段施工可重复第二段作业步骤，直至所有层段都压裂完成。采用连续油管或油管配接钻磨工具进行桥塞钻磨。试油队进行抽汲排液、求产、完井。
（3）该工艺属于分段压裂技术，其优点是不受分段压裂层数限制；采用套管加砂，可以大排量施工，最大程度的减小施工水马力损失和施工风险，从而降低施工成本。
3. 国内外相关技术现状
（1）水平井是非常规油气资源开发最有效的途径。水平井可以增加井筒与油气层的接触面积，提高产收率。从水平井中获得的最终产收率是直井的3倍[1]。但由于储存渗透率低，需要进行压裂增产，以提高水平井产能。分段压裂技术是目前国际上常用的先进技术。所谓分段压裂技术，就是沿水平井井眼方向，在储层物性较好的几个水平段上，采用一定的技术措施，严格控制射孔孔眼数、孔径和相位，通过一次压裂同时压开几个水平段油气层的技术。这是一套有效改造低渗透油气藏的水平井技术。
（2）国内常见的水平井分段压裂技术有化学隔离技术、机械封隔分段压裂技术、限流压裂技术、水力喷射压裂技术等。国外在常规水平井压裂技术方面与国内差不多，只是工艺技术指标要明显高于国内。
（3）泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺技术属于机械封隔分段压裂技术的一种。近年来，在国内，西南油气田、江汉油田等单位都进行了相应技术的开发。川庆钻探测井公司于2012年10月在岳101-78-H1井和龙浅3井成功完成了对水平井泵送分簇射孔技术的试验性应用。江汉油田于2013年初在新沟油田新1-5HF井完成了复合桥塞分段压裂技术的试验性应用[2]。
4. 泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺的难点和关键
泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺的关键主要在于下井工具串是否满足施工要求，国外一直在该领域处于领先地位，但由于技术垄断，我国在竞争中一直处于劣势。该工艺工具串中最为关键的是复合桥塞、多级点火控制装置的性能。泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺的难点在于桥塞坐封和射孔联作施工，该过程安全风险大，也是决定施工效率的关键。
4.1复合桥塞性能。
复合桥塞的各项性能能否满足施工要求是该工艺不同于其他多级分段加砂压裂工艺的关键点。在水平井施工作业中，要求复合桥塞便于入井并固定，坐封及丢手性能可靠，密封性好，耐高温高压，容易钻铣，钻铣时产生的废屑少，不易卡钻，不影响井筒畅通等。为了满足上述要求，公司经过多次试验，研制成功了满足要求的复合桥塞，其结构如图1所示。
4.2多级点火控制装置。
由于受电缆防喷管长度的限制，射孔枪的长度不能超过电缆防喷管长度，因此，在大段施工段中应选择较好的储层进行射孔。这就要求射孔枪在井下可以实现多次点火。通过上提工具串，能够对不连续射孔段进行选择性多簇点火射孔。为了实现这一目的，公司自行研制了多级点火控制装置，其性能指标如表1。
4.3桥塞坐封和射孔联作。
泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂工艺技术是在每一层段压裂施工完成后，下入复合桥塞对已压裂层段暂时封堵，再对上一层段进行选择性多簇点火射孔、压裂施工，最终完成纵向上的多层压裂改造，从而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。泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂示意图如图2。
5. 在长庆油田水平井的应用试验性应用
2012年，公司研发的51/2″水平井泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂联作工艺，在长庆油田安平某井进行试验性应用，具体施工过程略，这里主要介绍施工过程采用的工具串和主要作业参数。
5.1在试验过程中，每段下井工具串及连接方式如图3。
5.2设计桥塞深度和每段射孔簇数、每段桥射实际施工时间及泵送参数。
该井共分10段，对每一段进行了桥塞射孔联作施工，设计桥塞深度和每段射孔簇数、每段桥射实际施工时间及泵送参数如表2。
5.3应用效果分析
本次施工作业时间为54：10，复合桥塞座封成功率为90%（在第三段施工作业中，桥塞座封失效），分段多簇射孔成功率为92%（实际射孔37簇，在第1、2、6段射孔中，各有一簇未发射，原因是枪膛压过高，致点火开关被击穿）。
6. 结论
（1）本次施工达到了预期目的。该工艺能满足长庆油田水平井带压大排量体积压裂工艺的需要，占井时间短，试油作业队职工的劳动强度减轻，试油周期缩短，对加快试油工作起到关键作用。
（2）从技术性能指标，该井下工具串稳定性高，可钻性好，与同类进口产品相比，性价比高。
（3）由于51/2″（108～118mm）复合桥塞、桥塞投送工具、水平井专用分簇射孔器、多级点火控制装置等关键工具串组件全部为公司自行研制制造。通过本次试验，说明公司研制的51/2″复合桥塞等工具串组件能满足长庆油田该井型水平井试油工艺需要，泵送复合桥塞分段多簇射孔压裂工艺所用工具串全部实现国产化。
参考文献
[1]崔青.美国页岩气压裂增产技术[J].石油化工应用，2010年10月，第10期，第29卷：1～3.
[2]陈建波王海欧跃强.中国石油网.2012年10月25日.