浅析影响下组合致密油层压裂成功率因素及对策
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析影响下组合致密油层压裂成功率因素及对策范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
[摘 要]进入延长组下组合勘探以来，用上部油层的压裂方式压裂下组合油层出现破压高或压不开，有破压显示后排量提不起来，高压下控制压力注入先出现封隔器坐解封状态，后出现封隔器胶筒爆裂。为提高延长组下组合致密油层的压裂成功率，高效开发油田，通过油层物理特性及影响封隔器工作因素两方面，对压裂事故原因进行分析，提供解决途径。
中图分类号：TE357.14 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0104-01
1 延长组下组合油层物理特性
永宁油田延长组下组合包括长7-长10油层。2010年对长7-长10油层试油20口47层，产量总体不及长6油层，油层物性较长6油层差，细砂岩，以石英、长石为主，沥青质孔隙胶结，孔隙类型以粒间孔为主，平均孔隙度10.37%，平均渗透率2.76×10-3μm2，平均含油饱和度32.57%，测井综合解释为油水同层和差油层。
2 下组合压裂过程中存在的问题
进入延长组下组合勘探以来，用上部油层的压裂方式压裂下组合油层出现破压高或压不开，有破压显示后排量提不起来，高压下控制压力注入先出现封隔器坐解封状态，后出现封隔器胶筒爆裂。有的通过反洗井提出压裂管串，有的砂卡造成大修井事故。在探井双2626井、永新201井、永597井均出现反复压裂几次，才压开油层。
3 问题分析
3.1 难破压、难加砂的原因分析
延长组下组合油层和长4+5油层普遍出现破压高、加砂困难的问题，原因来源于油层的物理特性。该类油层孔隙度低，胶结物钙质含量高，抗破裂强度大。油层渗透率低、孔喉细，使流体进入地层困难。地层孔的长度很短，影响注入阻力的主要因素是喉道，喉道直径对流体的阻力是负四次方的关系，喉道直径缩小一倍，同排量下进水阻力增加15倍。另外储层岩石的毛管阻力效应对微细孔喉中流动流体的影响也不可忽视，流体中油、气珠流动时产生的贾敏效应[1]也较大。
上述因素使进入地层的流体不能很快形成大于地层破裂强度的破裂压力，因此地层难以压开，压开后裂缝又不能迅速延伸，出现提排量、加砂幅度不能较快提高，在高压下注入时间较长又引起封隔器胶筒在坐解封状态下爆裂。
3.2 致密油层压裂用常规K344-114封隔器出现胶筒刺坏、爆裂的原因分析
概括的说，致密油层压裂封隔器坐封后，未压开地层之前，因注入压力突增，而注入排量突减，胶筒在未贴油套的下肩部外挤力增加，当外挤力大于内胀力时，胶筒开始剥离油套直到解封。解封后排量又突增，胶筒又坐封，坐解封状态延续稍长，出现胶筒上肩部由刺损到爆裂。如永201井（探井）下组合油层压裂用钢丝编织的优质胶筒，仍出现胶筒损坏、砂卡问题，反复起油管、备水三次，其原因就是地层不能及时压开所致。
3.2.1 常规压裂用K344-114封隔器特点
K344封隔器为扩张式封隔器，主要用于防砂、分层注水、堵水和压裂等工艺中。其特点是结构简单，但不能单独坐封，必须在油管内外造成一定的压差才能正常工作，一般与节流器配套使用。
因其能够承受高温、高压，在酸化、压裂施工工艺中，密封性能稳定，具有坐封压力低、坐封稳定、解封力小、可重复坐封等优点，一直受施工人员的青睐，在压裂工艺上目前仍是使用最广泛的封隔器。但不可能满足所有情况下的要求，要求施工人员根据该类封隔器的工作原理扬长避短，扩大其使用范围，适应特殊情况的要求。
3.2.2 K344-114封隔器工作原理
坐封：从油管内加液压，当油管内外压差达0.5～0.7MPa 时，液压经滤网罩，中心管的水眼，作用于胶筒的内腔，从而使胶筒胀大，封隔油、套管环形空间。
解封：放掉油管内的压力，使其油管内外压差低于0.5～0.7MPa，胶筒即收回解封。
3.2.3 K344-114封隔器工作影响因素分析
（1）外挤力分析
一个圆筒入井后，因内外液面深度相等，因此圆筒每个水平截面上内外受的压强相等。单位长度圆筒的外表面积大于内表面积，因此该长度上的圆筒外压力大于内压力使圆筒受收缩力。收缩力的大小正比圆筒的内外面积差和作用在筒壁上的压强。对于封隔器胶筒来说，内外压力差正比于胶筒的厚度与胶筒的下入深度。这个力有多大，举例说明：如KZ ll3-9-50胶筒的外径113mm，内径74mm，壁厚19.5mm。胶筒内外圆周差为12.25cm。每厘米长胶筒内外表面积差12.25cm2，设封隔器入井位置在井深2000米处，那么每厘米长胶筒受的外挤力约为2.45吨。封隔器坐封后外力作用在未贴油套部分的上下肩部，因下肩部受的内外压力差较大，因此胶筒该处首先解封然后迅速扩大。
（2）内胀力分析
封隔器受的内胀力来源于两个部分，一是内液柱压力、二是节流孔的节流压力。节流压力的影响因素由节流阻力公式[2]说明：
PM=22.45Q2ρf/df4Cd2
式中： Q―排量（m3/min）
df―孔眼直径（cm）
PM―节流压力（MPa）
ρf―流体密度（g/cm3）
K344封隔器靠节流孔的节流压力坐封，从公式可看出，节流孔的节流压力正比于流过孔的排量的2次方，反比于孔径的4次方，因此节流孔的直径和排量的变化对胶筒的坐封压力影响极其敏感。因此，要在很小排量下产生较大的内压力，只有适当缩小节流孔的直径。
4 认识与建议
为解决压裂过程出现中破压高、加砂困难的问题，可通过：
（1）酸化疏通和增加近井地带渗流能力，提高地层的吃水能力，降低钙质胶结物的胶结强度，降低破裂压力；
（2）采用高能气体压裂，在近井区域形成微裂缝，增加吸水面积，降低破裂压力；
（3）前置液加减阻剂降低进液摩阻；
（4）压前冲洗炮眼，防泥饼、淤泥影响地层进水。
为解决压裂过程中出现封隔器胶筒刺坏、爆裂的问题，可通过：
（1）选用高强度胶筒；
胶筒的损坏有两种情况，一种是上述损坏，另一种是选择低强度封隔器压致密油层造成胶筒的直接爆裂。KZll3胶筒的抗压级别有12MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、50MP八种，玉门油矿自制了70MPa胶筒，因该封隔器内通径小未列入行业系列。根据油田致密油层的破裂压力，亦选用KZ ll3-9-50级别胶筒。
（2）适当缩小节流孔直径；
致密油层压裂要求的闭合砂缝导流能力低，可用较低排量、较低砂比压裂，因此可适当减小节流孔的直径提高封隔器的坐封压力。
（3）选用密封扩张类封隔器。
致密油层压裂封隔器坐封后因地层不吃水，使注入排量会降得很低，用K344-114封隔器会出现因节流孔的节流压力很低，而出现坐解封状态，这个过程会持续的很长，造成胶筒的损坏，因此，建议试用K341-114封隔器，K341-114封隔器靠提拉解封或环空加压解封，从安全出发宜用于射孔段以上，射孔段以下用压裂桥塞较安全。
参考文献：
[1] 何更生.油层物理[M].北京：石油工业出版社，1994.
[2] 万仁溥，罗英俊.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，1998.