金智荣，李太伟，王进涛，杲 春，熊桂林

(1.中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏 扬州 225009；2.中国石化江苏油田分公司采油三厂，安徽 天长 239300)

新型机械分压4层工艺管柱在薄互层油藏中的应用

金智荣1，李太伟1，王进涛1，杲 春1，熊桂林2

(1.中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏 扬州 225009；2.中国石化江苏油田分公司采油三厂，安徽 天长 239300)

为满足江苏油田薄互层油藏多层压裂需要，研究并试用一种安全可靠的新型机械分压4层工艺管柱。该管柱采用1级Y221压缩式封隔器+3级K344扩张式封隔器组合，具有座封、解封操作方便、砂卡风险低、整个管柱需要的解封力小等特点。通过在H井现场成功应用，表明该工艺管柱能够满足4段以内压裂要求。

机械分层 4层分压 压裂管柱 薄互层

江苏油田低渗特低渗油藏已占每年新发现储量的50%以上，这类油藏纵向层多而薄、物性差异大、自然产能低。为了充分动用这些薄油层储能，在现场采用“Y241+Y341”封隔器组合的压裂工艺管柱[1]进行54井次的机械分压2层施工，取得较好的增油效果。但是该分层压裂工艺管柱应用过程存在压后需要的解封力大、管柱易砂卡等风险，并且只能1趟管柱连续压裂2段。为适应薄互层油藏开发对压裂提出安全、优质、高效的发展要求，江苏油田开展了新型机械多层压裂工艺管柱研究。

目前国内油田应用的机械多层压裂管柱主要有：(1)压缩式封隔器组合管柱，如Y221+Y241(或Y342)等，主要在四川、江汉等油田应用[2-4]，能满足2～5段3 000 m以内的多层压裂，但是压后封隔器需要同时上提管柱才能解封，且分层数越大，需要的解封力越大，砂卡风险也越大；(2)扩张式封隔器组合管柱，如采用多级K344封隔器，主要在大庆、长庆等油田应用[5-8]，一般能满足2～8段2 500 m内井的多层压裂，但是K344封隔器在高压深井中存在胶筒密封性和抗蠕动性能差的问题。因此，从多层压裂管柱安全可靠性角度出发，结合江苏油田储层需求，通过研究最终优选确定采用1级Y221+3级K344复合式封隔器组合的工艺管柱，以满足薄互层油藏4段以内的多层压裂需要。

1 机械分压4层工艺管柱结构原理

1.1管柱结构

主要有Y221封隔器、3级K344封隔器、3级滑套喷砂器、节流喷砂器、安全洗井阀、滑套密封筒、补偿器、水力锚、安全接头等组成，如图1所示。

图1 机械分压4层工艺管柱结构示意

1.2管柱原理

(1)管柱下至预定位置，通过上提旋转下放管柱，先座封Y221封隔器。

(2)压裂第1层时，先以小排量向井筒注液，并缓慢提高排量，此时通过管柱最下端的节流喷砂器会在油管内外产生1个节流压差，节流压差随着排量增加而增大。当排量增加至1.5 m3/min时，此时节流压差将达到0.8 MPa，在此节流压差下3个K344封隔器的胶筒开始扩张并座封井筒。在3个K344封隔器完成座封后，提高排量至设计值，开始压裂第1层。

(3)第1层压裂结束后，通过投球打开1级滑套喷射器，滑套和钢球落入节流喷砂器内，隔离第1层，开始对第2层进行压裂。由于1级滑套喷砂器上的喷砂孔节流作用，此时能够保证油管内压力大于油管外压力0.8 MPa以上，这样3个K344封隔器仍然保持座封状态。

(4)第2层压裂结束后，投球打开2级滑套喷射器，滑套和钢球此时落入1级滑套密封筒内，隔离第2层，开始对第3层进行压裂。

(5)第3层压裂结束后，投球打开3级滑套喷射器，滑套和钢球此时落入2级滑套密封筒内，隔离第3层，开始对第4层进行压裂。

(6)施工结束后，待油套压平衡(或只要油套压差小于0.8 MPa)时，3个K344封隔器胶筒就能够自动收缩解封，而Y221封隔器只需上提管柱实现解封。

(7)施工过程如遇到砂堵情况，可通过安全洗井阀实现反洗井。

1.3管柱特点

(1)K344封隔器在0.8 MPa压力下胶筒就能启动扩张，实现座封，在油套平衡时，胶筒能够自动回缩解封。

(2)滑套喷砂器的滑套开启压力8～12 MPa，喷嘴套采用耐磨合金材料制成，喷嘴设计向上倾斜，防止对下部封隔器冲蚀，并减轻对套管的冲蚀。

(3)水力锚采用新型的柱状合金卡瓦牙设计，与套管接触改为点状接触，具有防砂卡功能。

(4)反洗井时当环空压力高于油压3～4 MPa,安全洗井阀就能打开，建立反洗通道。

(5)管柱设置补偿器，提高管柱的抗蠕动性。

(6)整个管柱耐压60 MPa、耐温120 ℃,能满足3 500 m内井深4层以内压裂。

(7)该新型管柱即具备了常规压缩式封隔器组合管柱耐压密封性高、抗蠕动性强的特点，又具备扩张式封隔器组合管柱座封简单、压后能自动解封的优势，因此安全可靠性高，座封、解封操作方便、整个管柱需要的解封力小，砂卡风险低。

2 现场应用及效果评价

H井为A区块新完井的1口井，结合邻井投产自然产能通常不足2 t/d的情况，欲通过压裂31/41/44/46号层直接实现压裂投产。从表1可以看出压裂的4个层总跨度214.3 m，各单油层厚度1.8～2.4 m，渗透率0.92～13.58×10-3μm2范围，属典型的低渗薄互层油藏。为实现对这4个单层一次性充分改造，降低单层单压作业成本，采用“Y221+K344+K344+K344”分压4层管柱进行多层压裂。借助FRAC-PT软件模拟，确定4个层设计排量为3.5/3.5/3.0/3.5 m3/min，设计砂量为12/12/6/6m3。

该井于2014年5月30日施工，按照设计要求顺利完成4个层段的加砂(如图2)，4层分压管柱座封、打滑套、解封均一次性成功。该井压后初期日产液11.8 t/d，日产油10.5 t/d，至今年6月底已累计产油近900 t，取得了较好的增油和降本增效，也创造了江苏油田机械分层压裂层数纪录。

表1 H井压裂油层物性测井解释成果

图2 H井机械分压4层施工曲线

该机械分压4层工艺管柱的成功应用，为江苏油田薄互层油藏多层压裂及选择性压裂提供了更多的技术手段。如Z井预压裂17号层(2 185.0～2 194.0 m)和26-27号层(2 315.9～2 329.1 m)，需避开中间已射开的21-22/24-25号层(2 232.1～2 282.8 m)。如果采用传统压裂方式通常需要先卡封21-22/24-25号层，再对26-27号层进行单独压裂，然后再选择填砂封21-22/24-25号层对17号层压裂，整个过程需要多次起下管柱，工序复杂，占井周期长、施工费用高。为实现一趟管柱对预压裂层的改造，采用“Y221+K344+K344”组合式管柱封3层压2层的方法，通过两级K344来封隔中间射开层。该井最终按照设计要求，安全高效完成压裂加砂改造。

截止今年6月底，该新型机械分压工艺管柱在现场应用34井次，通过选用不同级数的K344封隔器满足2～4层机械分压施工需要，所有应用井施工均取得了成功，其中超过3 000 m井深的井应用8井次，最大应用井深3 723 m，最大单层加砂35m3，34口井累计增油超过2.1×104t。

3 结论及建议

(1)“Y221+K344”组合式封隔器分压4层工艺管柱安全可靠性高，座封、解封操作方便、整个管柱需要的解封力小，砂卡风险低。

(2)通过现场应用表明该分压4层工艺管柱能够满足江苏油田薄互层油藏1趟管柱压裂2～4层的需求，有效降低施工成本，提高压裂效益，可以在现场进一步推广应用。

[1] 张伟，张华丽，李升芳，等.机械分层压裂工艺技术在江苏油田的研究和应用[J].钻采工艺，2008,31(2):48-50

[2] 任山，王兴文，林永茂，等.三层及以上多层压裂技术在川西气田的应用[J].钻采工艺，2007，30(5):44-47

[3] 李军，昌海泉，蒋玉双，等.红台气田5层分压管柱研究与实践[J].吐哈油气，2011,16(4)：344-347

[4] 蒋斌，朱洪涛，易祖坤.四层分压工艺在马井构造蓬莱镇组气藏的应用[J].石油钻探技术，2009,37(4)：102-106

[5] 张洋.不动管柱多层压裂工艺技术[J].科学技术与工程，2011,11(35)：8869-8871.

[6] 李月丽，张永春，何青，等.K344-113型封隔器分层压裂工艺在大牛地气田的试验应用[J].油气藏评价与开发，2011,1(4):56-59

[7] 李志龙，姜涛，方旭东，等K.344气井不动管柱分压合采工艺技术[J].油气井测试，2010,19(2)：44-46

[8] 于开斌.苏里格气田直井细分层压裂工艺管柱研究[J].石油矿场机械,2012，41(12)：80-83

(编辑 吴一华)

Application of a new four-layer fracturing technology without pullingtubing string in layer subdivision of reservoir with thin interbeds

Jin Zhirong1，Li Taiwei1,Wang Jintao1，Gao Chun1,Xiong Guilin2

(1.PetroleumEngineeringTechnologyResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009,China; 2.No3OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Tianchang239300,China)

In order to satisfy the separate layer fracturing in layer subdivision of reservoir with thin interbeds for JS oilfield，a new type of four-layer fracturing tubing string with high safety and reliability is studied.It is made up of the Y221 packer and three K344 packers ,with characteristics of easy setting and unseating packer,low risk of string sand stuck，and small force for unseating the string,etc.The successful application in H well showed the string can meet the fracturing requirement within four layers.

mechanical separate layer；four-layer fracturing；fracturing string；thin interbed reservoirs

TE323

A

2015-04-24；改回日期2015-07-27。

金智荣(1982—)，工程师，现从事油井压裂增产工艺技术研究。电话：0514-87760400，E-mail:jinzr.jsyt@sinopec.com。

攻关项目：江苏油田分公司(JS 14026)。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.03.019