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王辉锋

[摘 要]随着油田致密油气层开发难度的增大，压裂工艺也随之不断更新优化，采用常规压裂技术的单直井存在现场应变力不强、压后产量不理想的施工现状。为了优化上述因素，开展了井下控砂浓度脉冲压裂工艺。本文着重从工具、液体、工艺等几个方面阐述了该压裂方式。现场镇XX井压裂应用表明，该压裂工具能做到井底混砂均匀，通过固定油管注入高浓度基液排量（1.4方/分钟）及控制环空活性水排量（0-2.6方/分钟）来实时控制井底砂浓度，可以实现油管高砂浓度液体与环空液体在井底的均匀混合，预防突发风险的能力强，施工安全、可靠。

[关键词]控砂浓度；压裂工艺；应用分析

中图分类号：TE357.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0194-01

一、前言

陇东油田所处的致密油气储层的勘探开发难度较大，采用常规技术压裂过程风险高且压后单井产量低，难以实现经济有效地开发。国内外开发实践表明，缝网压裂可大幅提高致密油气田单井产量。而脉冲压裂是国外近年来提出的一项新技术，是实现缝网压裂的有效手段之一。针对上述因素，在陇东开展了井下控砂浓度脉冲压裂工艺。该工艺可以实现油管高砂浓度液体与环空纯净液在井底混合，在压裂施工过程中脉冲式加砂，瞬时增加缝内净压力，多次缝内暂堵转向压裂，形成缝网复杂，增大致密油藏改造体积，可以有效降低压裂施工风险，提高单井产量。

二、工艺技术分析

（一）工艺原理

通过油管小排量高砂浓度携砂液经混砂器喷出与环空大排量清洁流体结合，根据压裂井底砂浓度需求，实时控制油管与环空排量，从而达到控制井底砂浓度的目的，通过脉冲式加砂实现缝内多次暂堵转向压裂。

（二）压裂管柱结构及主要工具原理

压裂管柱结构（自下而上）：井下压力计+井下混砂器+外加厚油管管串至井口。

井下混砂器工艺原理：

基于流体旋流混合的原理，通过机械端口引导流体旋流搅拌，能将油管注入的高浓度携砂液搅动，与环空液体在进入地层前混合均匀。主要由混合腔、喷砂口组成，喷口均匀分布在内腔切线方向，喷口与轴向呈45度斜向下布置，工具结构如图1。其工作原理为：油管内高砂浓度携砂液刚从混合器流出，由于混合器出口轴线与中轴线存在一定的偏心距和角度，产生旋流效应，液体混合，当混合液流至井下工具的末端时，由于流动空间增大，在光套管内的流速相应降低，边界层分离，由于液体的强剪切流动，在井下工具下游产生漩涡，加速液体混合效果。

（三）施工技术特点

（1）可以实现油管高砂浓度液体与环空高流速流体在井底混合，通过调整环空排量来实时控制井底裂缝和孔眼中的砂浓度。

（2）该工艺具有超强的处理砂堵的能力。因为环空一直泵注清洁流体，一旦有砂堵迹象，可降低油管排量或停止注入，迅速地将砂塞替入地层，施工可以继续。即使砂堵突然发生了，也可以立即进行反循环洗井解除。

三、现场试验应用

镇542-104井是陇东采油二厂第一口井下控砂浓度压裂试验，也是陇东区域产建首次对长8层进行井下控砂浓度压裂试验。施工设计将通过采用油管加砂环空补液，改变环空排量来瞬间改变井底砂浓度的方式压裂。

该井设计支撑剂量：

陶粒总量78.5t（47.8 m3），油管排量1.4m3/min，环空排量0-2.6m3/min。

该井工作液配方及用量：

该井试验成功后，单层改造获得日产21.2t的高产油流，压裂过程符合设计，最高砂浓度达到1200kg/m3（见压裂施工曲线图2）。压裂后单井产量较同区邻井产量提高30%以上，获得了较好的增产效果，为进一步提高致密油单井产量拓展了新的途径。

通过压裂试验结果表明：

1.该工艺可以实现油管排量1.4m3/min，环空排量最大2.6m3/min，油管注入最高砂比60%（砂浓度1200kg/m3）。

2.通过环空变排量脉冲式压裂，预防砂堵风险能力强，施工安全、可靠。

3.节约基液成本，通过油管小排量泵注高浓度胍胶基液来实现大砂量的注入，胍胶基液同比普通直井压裂减少50%用量且不需要交联胍胶，这在常规直井压裂中是不可能实现的。

四、结论

（1）该工艺环空一直泵注清洁流体，处理砂堵的能力强，工艺施工安全、可靠。

（2）井下混砂器混砂性能良好，可以实现油管高砂浓度液体（含砂浓度1200kg/m3）与环空纯净流体在井底的均匀混合。

（3）采用“滑溜水+基液”的混合压裂液体系，降低压裂液对储层的伤害，保障改造效果。

（4）该工艺通过调整排量来实时控制井底砂浓度，通过压后效果可以看出能使地层产生复杂分支裂缝，增大改造体积。

（5）压裂后单井产量较同区邻井常规技术改造产量大幅提高。为陇东致密油气资源的高效开发提供了有效的工艺手段。