水力冲击压裂及强负压解堵技术在曙光油田的应用

李 良

水力冲击压裂及强负压解堵技术在曙光油田的应用

李 良

（辽河油田公司曙光采油厂， 辽宁 盘锦 124109）

在油井的钻完井、修井及生产过程中，产生的任何阻碍油、气流入井底的附加原因均称之为油气层的污染或损害。曙光油田开发已近四十年，油层在开采过程中受到越来越严重的伤害。水力冲击压裂及强负压解堵技术通过将强负压解堵与水力冲击解堵有机组合，可更加经济有效地解决油层污染问题，提高油井生产效果。

水力冲击压裂；强负压解堵；曙光油田；油层污染

1 概 况

1.1 油藏概况

曙光油田是辽河油田公司主要原油生产单位之一，构造上位于辽河盆地西部凹陷西斜坡中段，目前已开发的含油层系有馆陶、兴隆台、大凌河、莲花、杜家台、古潜山六套层系，共44个开发单元，累积探明含油面积185.79 km2，探明地质储量41 972万t；动用含油面积141.38 km2，动用地质储量36 409.53万t；全油田标定可采储量8 854.80万t，采收率 24.3%，是一个涉及稀油、稠油、超稠油，涵盖近百个小断块的极为复杂的油田[1]。

1.2 开发中存在的问题

受油藏发育、油品性质、完井方式多方面因素等影响，曙光油田油井在开发过程中存在系列矛盾，其中主要一点是油井油层的污染堵塞问题日益突出。

油气田开发过程中，外来流体如钻井、完井、修井、压裂、酸化等工作液以及注入水等进入油层往往会引起地层中的水敏性矿物膨胀和由于与油层水不配伍而产生沉淀，使油层渗流通道减小，外来液中的固相颗粒更加重了孔隙的堵塞，使油层受到伤害，其结果必然导致渗流阻力增大、采油井产能减小，注水井注入能力下降[2]。曙光油田于1975年正式投入开发，目前已开发近40年，由于开发时间较长，并且油区内多种油层类型和各种油品共存，曙光油田的油层污染或损害问题越来越严重。

2 水力冲击压裂及强负压解堵技术

2.1 管柱结构组成及技术原理

水力冲击压裂及强负压解堵管柱结构主要包括水击压裂装置、强负压解堵装置、皮碗助抽装置、泄压装置等部件。

其技术原理是按设计下入管柱，用水泥车打压，当压力上升到爆破片爆破压力时爆破片被打开，油管及油套环空的高压液体以强大的动能进入真空腔内并迅速下落，最终击出柱塞与负压状态的油层井段的液体撞击产生水击现象，使油层井段产生显著高于油层破裂压力的高压，使油层产生多条微裂缝，从而实现提高油层导流能力的目的。油层压裂后再用该管柱直接进行解堵[3]。从油管打压 ，将强负压解堵装置坐封，以作业机为动力，整体提放管柱，对油层产生强烈的负压抽吸，使油层近井地带的堵塞物被抽出油层，最终达到增产增效的目的(图1)。

2.2 水击压裂装置

2.2.1 结构组成及原理

水击压裂装置由导流管、真空腔、冲击片、柱塞、释放器等部件组成。从上部打压，压力上升到冲击片爆破压力时冲击片被打开，油管及油套环空的高压液体以强大的动能进入真空腔内并迅速下落，最终击出柱塞与负压状态的油层井段的液体撞击产生水击现象，使油层井段产生显著高于油层破裂压力的高压，由于该峰值高压作用时间短，液体扰动速度又衰减极快，于是在油层井段产生高压脉冲，在显著高于油层破裂压力的峰值压力和高压脉冲的作用下油层产生多条裂缝，同时原有裂缝扩展，并且因显著高于油层破裂压力的高压脉冲作用使裂缝两侧的岩石变形，微小错位和掉硝等诸多因素促使裂缝不能闭合，从而实现提高油层导流能力的目的[4]。

2.2.2 技术参数

有效生成压力：40～80 MPa；

最大外径：110 / 132 mm；

最小内通径：62 mm。

2.3 强负压解堵装置

2.3.1 结构组成及原理

该装置由上接头、调节环、中心管、密封筒、启动活塞、连接套、液缸、卡簧、下接头、剪断销钉等部件组成。启动活塞、连接套、下接头等部件均带有多道密封圈，中心管带有导压孔。强负压解堵装置下端的下接头丝扣连接单流阀，上端的上接头与油管连接。从油管注入液体打压，液体经中心管的导压孔进入液缸。启动活塞与连接套及液缸之间均采用丝扣连接，液压作用在启动活塞的下端面处，产生相对向上的推力，当压力上升至设计值以上时，液缸与下接头之间的剪断销钉被液力剪断，启动活塞、连接套及液缸等组件一起向上移动，当连接套碰触中心管的凸台处被限位，可以防止密封筒被压缩后过度膨胀。启动活塞等部件停止上移后，卡簧与液缸的卡牙咬合，固定住液缸等组件，停止打压后启动活塞等部件不会回移。密封筒采用金属与橡胶硫化粘接工艺形成一体结构，两端是金属中间是橡胶，增加了密封筒整体强度，提高了其耐磨性能。密封筒内表面中部开有月牙形凹槽，密封筒的橡胶段被压缩后，外表面被挤压向外扩张，不产生或只产生少许多余的挤压应力[5]。

2.3.2 技术指标

坐封压力：8～10 MPa；

解堵封隔器最大外径：114/150 mm；

解堵封隔器最小内径：62 mm；

工作温度：≤120 ℃。

2.4 适用范围

该技术主要适用于以机械杂质堵塞为主、地层压力较高的油井。

3 现场应用效果分析

双北26-44井是杜124块的1口油井，共开发莲花和大凌河两套层系，井段：2 994～3 147.4 m，油层有效厚度39 m。措施前平均日产液4 t/d，日产油仅有0.3 t/d，通过资料分析，该井原始压力32.6 MPa,1994年测试压力21.18 MPa,2008年以来周边井测试压力也维持在15 MPa左右，地层压力较高，因此2013年3月11日对该井实施水力冲击压裂及强负压复合解堵技术。

措施后累计生产250.4天，平均日产液达到14.7 t/d，产油3.2 t/d，累增油726.7 t,日增油3 t/d, 措施增产效果较好。

4 经济效益及应用前景

2013年曙光油田共实施水力冲击压裂及强负压解堵19口，平均单井日增液5.1 t，平均单井日增油1.5 t,累计增油5 618.3 t，实现创效300余万元。

水力冲击压裂及强负压解堵技术将强负压解堵与水力冲击解堵有机结合，经济有效地解决了油层污染堵塞问题，提高了油井单井产量。并且措施吨油成本较低，经济效益显著。对于曙光油田开发后期综合挖潜具有很大的意义，应用前景广阔。

［1］陈铁铮，闫海．曙光油田勘探与开发［M］．沈阳：辽宁科学技术出版社，2009,25(6):22-26．

［2］万仁溥，罗英俊.采油技术手册（修订本）[M]. 北京：石油工业出版社，1991，30（5）：33-39．

［3］王鸿勋.张琪.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1990-09.

［4］毛志新,孟祥和,刘泽凯.低渗油田储层保护季增产措施[J].低渗透油气田,1998,5(3):23-30.

［5］王江宽.水力冲击压裂-化学复合解堵技术的研究与应用[J].油田化学，1999,6(2):28-36

Application of Hydraulic Impact Fracturing and High Negative Pressure Blockage Removal Technology in Shuguang Oilfield

LI Liang
（Shuguang Oil Production Plant of Liaohe Oilfield Company, Liaoning Panjin 124109，China）

In the oil well drilling and completion, workover and production process, additional causes which can block oil and gas to flow into the bottom of the well is called as pollution or damage to oil and gas layer. Shuguang oil field development has been nearly forty years; the reservoir suffers more and more serious damage in development process. Hydraulic impact fracturing and high negative pressure plugging removal technology can effectively solve the reservoir pollution problems to improve the production effect of oil wells.

Hydraulic impact fracturing; High negative pressure blockage removal; Shuguang oilfield; Oil layer pollution

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）05-1101-02

2014-10-30

李良（1969-），男，辽宁盘锦人，工程师，1995年毕业于大庆石油学院学石油工程专业，现从事采油工艺管理工作。