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OGB-B-025·B 级报告·油气藏开发与提高采收率

什么是水平井分段压裂

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BOG-B油气藏开发与提高采收率压裂与增产油气与新能源
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报告正文

水平井分段压裂:长长的水平井筒,怎么一段段挨个压开?

做非常规油气的人,嘴里的"压裂"十有八九不是随便压一下,而是"水平井分段压裂"。可这七个字连起来,外行常犯迷糊:井不是直着往下打吗,怎么又"水平"了?一口井又怎么"分段"?前面我们聊过压裂凭什么把地层压开、也聊过体积压裂缝网支撑剂那"三件套";今天专挑一个更具体的问题——长长的一条水平井,到底是怎么被切成一段一段、挨个压开的。

一句话先说清楚

水平井分段压裂,指的是先把井打成一条沿着储层"横着走"的水平段,再用桥塞或滑套,把这条长长的水平井筒分隔成一段一段;每段里再分成几"簇"射孔打眼,然后从远端到近端、一段接一段地逐段压裂,在整条水平段上造出许多条裂缝。 说白了,直井是往地里扎一根吸管、只戳中薄薄一层;水平井分段压裂则是把管子放平、贴着油气层铺出老长一截,再沿途开出一排"进油口",让油气从四面八方涌进来。

先搞懂:为什么非得"水平"又"分段"

非常规油气藏(页岩、致密砂岩)有个通病:又致密又低渗,油气层往往薄、铺得却广。直井竖着打下去,只从中间穿过薄薄一层,跟储层"照面"的那截井段短得可怜,泄流面积小、产量自然上不来。

水平井的巧处,就是让井筒在油气层里"拐个弯躺下来",顺着储层横着钻进去老长一段——一口井跟储层的接触长度,一下子从几米量级拉到成百上千米量级,这是直井比不了的先天优势。

可井躺长了,新麻烦也来了:这么长一条水平段,想一次性、齐刷刷地整条压开,几乎不可能——压裂液顺着阻力最小的地方一冲,就在某一处憋开个大缝,其余大段井壁根本没改造到。于是工程上换了个思路:不追求一次压完,而是把长井段切成许多小段,一段一段单独压、逐段改造,每段都压透、互不抢劲。这就是"分段"二字的由来。

OGB-B-025 封面

怎么把井筒"切"成一段段

把水平井筒分段,业内主要有两条路子。

一条叫桥塞分段(也叫泵送桥塞与射孔联作)。做法是用电缆把一个桥塞和射孔枪一起送到井筒里某个位置,桥塞一坐封,就像在管子里塞了个"塞子",把它下方已经压过的井段封死;上提枪具,在这一段里分簇射孔打出几组孔眼,再从套管里打高压液,只压这一段。压完,再往井口方向挪一个位置、坐下一个桥塞、射下一段的孔……如此重复,一段段推进。

另一条叫滑套分段(裸眼封隔器加投球滑套)。井筒里预先装好一串带滑套的工具,段与段之间用封隔器隔开;施工时从地面投一个球下去,球滚到对应的滑套上一坐,就顶开这一段的进液口、同时封住下方,压完再投一个更大的球打开上一段——不用反复下电缆,一趟能连续把多段压完,效率高。

不管走哪条路,被切出来的一个改造单元叫一"",一段里再细分的几组射孔叫""。段有多长、簇怎么排、相邻两条缝之间留多大的缝间距(簇间距),都是要精打细算的设计题。

逐段压裂:从"趾端"退着压到"跟端"

分好段,接下来就是逐段压裂的活。顺序也有讲究:一般从水平段最远的那头——业内叫趾端——先压第一段,压完封住,再退回来压第二段、第三段……一路压到靠近井口的跟端,像倒着挤牙膏,一段封一段、稳稳往回收。

每一段内部,还得让几簇孔眼尽量同时、均匀地开缝才划算。可地层不均质,高压液天生爱往最好压的那一簇钻,容易顾此失彼。工程上就用限流射孔、加暂堵(往已张开的缝口投些可降解的暂堵材料,把它暂时堵一堵)等手段,逼着液体改道、去开还没裂的那几簇,让一段里的多条缝均匀起裂、齐头延伸。缝分得越匀、越密,这一段被改造到的岩石就越多。

说到底

说到底,水平井分段压裂就是把"横着躺进储层的长井筒"和"切段逐条压裂"这两件事拧成一股:先靠水平井把井筒贴着油气层铺出老长一段,大幅拉长和储层的接触;再用桥塞或滑套把长井段切成许多小段、每段多簇射孔,从趾端到跟端一段段逐段压开,配上限流、暂堵让每段的缝均匀延伸。 一口井压下来,就在地层里造出许多条各就各位的裂缝,大幅增大与储层的接触面积,把原先困在致密岩石里、挤都挤不出来的油气,从四面八方引进井筒。看懂了"横着铺、切成段、逐段压"这套章法,也就摸到了非常规油气增产改造里最吃工艺的那一环。

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