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第 15 卷 第 2 期重庆科技学院学报 自然科学版2013 年 4 月 提高连续油管分层压裂施工效率的技术对策 任国富桂 捷付钢旦王治国姜 勇邵 媛任 勇 长庆油田公司油气工艺研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室， 西安 710065 收稿日期 2012 －11 －25 基金项目 中石油集团公司科技项目 2012FCGYLGZ2002 作者简介 任国富 1981 － ， 男， 陕西定边人， 硕士， 工程师， 研究方向为采油气技术与井下工具。 摘要 针对连续油管喷砂射孔环空填砂分层压裂工艺存在的施工效率低问题， 分析影响施工效率的关键因素， 并 从填砂工艺、 冲砂工艺、 井下工具 3 个方面提出了相应的技术对策。 关键词 连续油管压裂;填砂压裂;冲砂;施工效率 中图分类号 TE357 文献标识码 A文章编号 1673 －1980 2013 02 －0101 －03 连续油管喷砂射孔环空填砂分层压裂具有射孔 压裂一趟管柱完成、 可带压拖动管柱、 改层数不受限 制、 施工排量大、 施工安全等特点， 该技术近年来在 国外低渗透油田得到规模应用。长庆油田从 2009 年开始探索了连续油管喷砂射孔环空填砂分层压裂 工艺， 施工的 6 口井均已顺利完成。由于气层层间 距相对较小 最小达到 15 m ， 砂面位置难以控制， 需要反复冲砂填砂作业， 导致该工艺施工效率低， 平 均下来每天最多施工 1 段。 1连续油管喷砂射孔环空填砂压裂工艺原 理及施工程序 1．1工艺原理 连续油管水力喷砂射孔， 砂塞实现层间封隔， 环 空主压裂， 连续油管补液， 连续油管拖动最后完成分 层压裂。 1．2施工程序 施工程序为 管柱校深; 水力喷砂射孔第一段; 环空主压裂第一段、 连续油管补液; 填砂塞; 探砂面、 砂塞试压; 水力喷砂射孔第二段; 环空主压裂第二 段、 连续油管补液; 重复以上步骤直至完成所有压裂 层位的施工， 起出压裂工具， 下入冲砂工具， 一次性 冲砂; 下入完井管柱。 2影响压裂施工效率因素分析 2．1层间距小导致砂塞控制难度大 由于层间距小， 所以要求准确控制砂面位置， 但 受地面压裂管汇、 液体性能、 沉降时间等因素的影 响， 导致计算的砂面位置和实测位置相差较大， 需反 复进行填砂、 冲砂作业。 填砂施工后， 砂塞沉降等待时间至少需 1 h， 之 后探砂面。如果砂塞高度太低， 需要反循环填砂， 然 后又需要至少 1 h 的沉降时间。 2．2冲砂施工存在问题 填砂后， 如果砂面太高， 需要反循环冲砂。反循 环冲砂效率太低， 还存在冲不动砂面的情况， 此时需 要起出连续油管压裂工具， 换正冲砂工具， 冲砂完成 后再下入压裂工具。起下钻两趟浪费时间至少 1d。 2．3工具串寿命较短 射孔时， 喷射器因为反溅冲蚀比较严重， 一般能 连续施工 3 段， 喷射器损坏后需要起钻更换工具， 降 低影响施工效率。 3提高施工效率的对策 3．1改进填砂工艺 基于现场实际， 既然由于各种客观原因导致精 确的砂面控制很困难， 为此不妨换个思路， 将填砂量 增加， 使得实际砂面位置高于最终要求的砂面位置， 通过冲砂的方式调整砂面到合适位置。如此可以省 去反循环填砂时间以及相应的砂塞沉降时间。 为加速砂塞沉降， 建议在砂塞沉降时， 压裂车保 持小排量泵注， 控制泵压不高于需封堵层的裂缝开 启压力。如此， 当砂塞到达井底后， 地面泵压会明显 抬升 见图 1 。 101 图 1砂塞沉降压力变化曲线 3．2改进冲砂工艺 在冲砂液为活性水的条件下， 最小冲砂排量由 式 1 、 2 计算 ［1 ］ V临界 2． 73d ρ砂 － ρ 液 /ρ 槡 液 1 Qmin V临界 A 2 式中 V临界冲砂时携砂液临界速度， m/s; d砂粒直径， mm; ρ砂砂粒密度， kg/m3; ρ液携砂液密度， kg/m3; Qmin最小冲砂排量 见表 1 ， m3/min; A过流横截面积， m2。 表 151/2〞套管内最小冲砂排量计算 正冲砂/ m3min －1 反冲砂/ m3min －1 1． 360． 15 注 连续油管尺寸为 1 3/ 4〞。 根据计算， 正循环冲砂排量不能满足携砂的需要， 所以前期施工时， 中途冲砂均采用反循环冲砂工艺。 前期施工， 反循环冲不动砂面时要起钻更换冲 砂钻具。以 3 000 m 井深为例， 起下钻一趟约 8 h， 严重浪费时间。为避免起钻， 可以通过改进井下压 裂工具串， 使其具有正冲砂功能。考虑到正冲砂排 量小， 不能将砂粒携带出井筒， 因此先用正冲砂程序 将砂子冲起来， 之后采用反冲砂程序将砂子携带出 井筒， 如此可大大节约时间。 3．3改进井下工具 1 改进工具串使其具有正冲砂功能。分析认 为， 前期压裂工具串冲砂效率低的主要原因是， 冲砂 液出口距离引鞋端部 与砂面接触 太远， 液流扰动 不能有效冲起砂塞。为此以缩短液流出口与砂面距 离为目的， 进行了工具串优化研究， 将单流阀、 扶正 器、 引鞋三件工具合成为一体 见图 2 ， 并调整了工 具连接顺序， 将 MCCL 连接到喷射器之上 见图 3、 图 4 ， 使得喷嘴 液流出口 与砂塞距离由之前的 1． 1 m 缩短为 0． 3 m， 有效提高流体对砂塞的扰动。 图 2工具改进示意图 图 3前期使用的压裂工具串 图 4改进后的压裂工具串 201 任国富， 等 提高连续油管分层压裂施工效率的技术对策 2 改进工具使其寿命能保证多层连续施工。 前期施工中， 连续油管喷射器存在较严重的冲蚀现 象， 冲蚀最严重的区域集中在喷嘴附近， 所以喷嘴区 域是冲蚀防护的重点区域。 提高材质硬度可有效提高耐冲蚀性， 但随着硬 度的提高， 材料的强度和韧性随之降低; 如果一味提 高喷射器本体的硬度， 会使其变脆， 丧失综合强度。 为此， 采用本体与喷嘴区分别处理的方法， 通过表面 淬火提高本体的表面硬度。这样， 既提高了耐冲蚀 性能又保证了本体的机械强度。同时通过加工硬质 合金压帽来提高喷嘴区域的耐冲蚀性能。 4应用效果 为评价技术对策的适用性， 2012 年 5 月， 在苏 XX 井开展了现场试验， 该井压裂施工 3 层， 其中第 一层与第二层间距仅为 17m， 砂面控制难度大， 通过 工具改进、 工艺优化等措施， 实现了一天连续分压 2 层的突破。 5结语 1 施工效率与层间距的大小有关系。层间距 越大， 砂塞允许控制误差越大， 一次填砂成功率越 大， 施工效率越高。 2 通过工艺技术与井下工具的改进， 可以显 著提高连续油管水力喷砂射孔、 环空填砂压裂的施 工效率。 参考文献 ［ 1］ 付刚旦， 王晓荣， 赵粉霞， 白晓弘． 低压低产气井连续油 管冲砂试验及分析［ J］ ． 钻采工艺， 2006， 296 59 －61． Technical Countermeasures for Raising Efficiency of Coiled Tubing Layer Fracturing REN GuofuGUI JieFU GangdanWANG ZhiguoJIANG YongSHAO YuanREN Yong Oil and Gas Technology Research Institute，Changqing Oilfield Company， Xian 710065 Abstract In view of low efficiency in coiled tubing jetting perforation and annulus sand layer fracturing，the key factors which influence working efficiency are analyzed，and corresponding countermeasures about sand filling， sand washing and down － hole tools are proposed，obvious effect has been achieved in gas field application． Key words coiled tubing fracturing;sand filling fracturing;sand washing;working efficiency 301 任国富， 等 提高连续油管分层压裂施工效率的技术对策