摘要：靖边气田从2006年开始广泛采用水平井，到2011年3月已完钻水平井20口，其储层的改造方式以笼统酸压为主，通常采用水平段连续油管拖动布酸+油管酸压，该工艺对短水平段水平井效果较好，但对长水平段水平井的储层改造针对性不强，其水平段中物性相对较差储层得不到有效改造。为此，针对长水平段水平井开展了水力喷射分段改造施工，该工艺是一种利用水射流独特性质的储层改造技术，结合了水力射孔和水力压裂技术，能够沿着水平井横向在多个位置独立连续改造而不使用任何机械密封装置。2010年靖边气田在5口水平井上进行了试验施工，以储层的深度改造为目的，Φ114.3mm筛管内完成7段分段压裂，Φ139.7mm裸眼井段中10段分段压裂，大大缩短了作业周期，减轻了劳动强度。现场应用结果表明，水力喷射分段改造施工在靖边气田具有较强的适应性，单井产量均得到大幅度提高，可大规模推广使用。
关键词：鄂尔多斯盆地；靖边气田；水平井；储集层；分段改造；水力喷射；水力压裂；应用
1 靖边气田水平井改造工艺现状
鄂尔多斯盆地靖边气田从水平井开发至今，其储层的改造方式以笼统酸压为主，通常采用水平段连续油管拖动布酸+油管酸压的改造方式，该种工艺针对短水平段水平井效果较好，但对长水平段水平井其储层改造针对性不强，水平段中物性相对较差储层得不到有效改造。为充分挖掘储层增产能力，2010年开始应用多级水力喷射工具，对储层物性相对较差的水平段进行水力喷射改造，以进一步提高单井产量。
2 水力喷射分段改造工艺原理及特点
水力喷射分段改造技术从20世纪90年代末发展起来，可以在裸眼、筛管完井的水平井中进行改造施工，也可以在套管井上进行，施工安全性高，可以用一趟管柱在水平井中快速、准确地压开多条裂缝，水力喷射工具可以与常规油管相连接入井，也可以与大直径连续油管(Φ60.3mm)相结合，使施工更快捷[1]。
2.1 技术原理
水力喷射压裂技术是结合了水力射孔和水力压裂的一种增产工艺，该技术原理基于伯努利方程[2]。利用动能和压能的转换原理，采用喷射原理形成喷孔并压开地层。流体束的速度变化引起压力反向变化，喷嘴出口处速度最高压力最低，随着流体不断深入孔道速度逐渐减小，压力不断升高，到孔道端处速度达到最低而压力最高。安装在施工管柱上的水力喷射工具，产生高速射流冲击(或切割)套管和岩石，在地层形成一个(或多个)喷射孔道，完成水力射孔；同时喷射流体在孔道内动能转换为压能，利用喷射滞止压力破岩，在孔道端部产生微裂缝；射流继续作用在喷射通道中形成增压，同时向环空中泵入流体增加环空压力，环空流体在高速射流的带动下进入射孔通道和裂缝中，使裂缝得以充分扩展，能够得到较大的裂缝。在裂缝形成后，依靠射流效应，将泵注的流体导入裂缝，喷嘴出口周围流体速度最高、压力最低，流体会自动泵入裂缝而不会流到其他地方，环空的流体也会在压差作用下进入射流区被吸入地层，实现水力喷射改造[3～4](图1)。
2.2 工艺特点
1)可实现自动封隔，施工风险小，不需机械坐封，可应用于裸眼、套管不固井完井等多种完井方式。
2) 采用不同大小的球控制滑套开关，一次管柱可进行多段压裂，缩短施工周期，有利于降低储层伤害。
3) 可进行准确造缝，实现了水平井裂缝的定位控制，提高储层改造的针对性。
4) 喷射压裂可以有效降低地层破裂压力，保证高破裂压力地层的压开和压裂施工[5]。
5) 实现射孔、压裂一次完成，比常规压裂工艺节省了作业工序。
3 现场施工情况及效果分析
2010年共进行了5口井32层次的水力喷射施工(表1)，其中4口井为水力喷射酸压施工，1口井为水力喷射压裂施工，施工顺利，均一次成功。
下面以N井施工为例介绍水平井水力喷射分段改造施工工艺。该井为靖边气田2010年1口上古生界水平井，于2010年7月22开钻，10月19日完钻，完钻井深4318m，水平段长1115m，录井显示钻遇气层804m，钻遇率达到72.11%。2010年11月20日实施水力喷射分段压裂改造。
3.1 施工工序
下通、洗井管柱→替钻井液、洗井→下水力喷射分段压裂工具→射孔压裂第1段→投球打滑套→射孔压裂第2段→投球打滑套→…→射孔压裂第7段→放喷和排液→测试求产。
3.2 水力喷射压裂工具
喷射工具是水力喷射分段改造工艺中的关键工具(图2)，主体框架两侧装有多个喷嘴，高压流体从喷嘴处喷出完成射孔及压裂作业[6]。第一级喷射器首先按照设计参数完成第一段压裂作业，井口投球打开第二级喷射器滑套，滑套及钢球下移封堵第一级喷射器液体通道，第二级喷射器开始按照设计参数进行第二段压裂作业，由下至上完成多个储层段压裂施工。
3.3 分段压裂施工参数优化
3.3.1喷射位置优化
根据气测、钻完井、电性数据分析，选择整个水平段物性相对较好、具有相对连续的气层段，有效提高改造深度，充分挖掘物性较好储层的增产潜力。
3.3.2裂缝参数优化
根据邻井各气层解释结果，其有效渗透率主要分布于0.3～0.5mD，通过FracproPT软件模拟，确定不同渗透率对应的裂缝参数：最优裂缝长度为150～200m，最优裂缝导流能力为30D·cm(图3、4)。
3.3.3施工参数
根据裂缝长度及导流能力要求，结合邻井改造情况，对施工参数进行了优化，确定各段施工参数如表2所示。
3.4 施工过程
3.4.1喷砂射孔
正循环低替，利用高压水射流携带压裂砂套管开孔，排量一般在1.8～2.2m3/min，砂量一般为1.0～2.Om3，射孔过程中打开套管闸门，结束后可关套管闸门，根据压力上升情况，判断射孔效果。
3.4.2压裂
套管注入系统开泵，按设计注入平衡液体，排量一般为0.6～1.0m3/min，同时正循环打前置液，按泵注程序加砂直至结束(图5)。
第一段压裂完成后，投球，待球坐于滑套球座后，加压10MPa，剪掉滑套，准备压裂第二个设计压裂段，重复上述施工过程，直至完成所有设计压裂段施工。
3.5 施工数据
该井7段水力喷射分段压裂，累计加砂量201.7m3，累计环空注入液量602.1m3，压裂注入液量1393.4m3，一点法测得无阻流量21.1187×104m3/d，是邻井直井无阻流量的3.63倍，改造效果较好。具体施工参数如表3所示。
3.6 5口井水力喷射施工效果
2010年采用连续油管拖动布酸+油管酸压改造施工水平井3口，平均无阻流量是邻井直井的3.4倍；而采用水力喷射分段酸压改造施工水平井4口，平均无阻流量是邻井直井的5.4倍，改造效果突出，其中2口井获得日产百万立方米的无阻流量(表4)。
4 认识及建议
1) 水力喷射分段改造工艺实现了水平井的定点压裂，提高了储层改造的针对性，增产效果明显，具有较好的经济效益。
2) 靖边气田水平井改造方式以连续油管拖动布酸+油管酸压为主，但由于靖边气田水平井水平段较长(普遍在1000m以上)，连续油管在水平井中下到一定深度后，连续油管由于受下推力而弯曲被“锁”在井筒内，导致部分储层无法得到有效改造。水平井水力喷射分段改造工艺能够有效地解决这一现象，是长水平段水平井的有效改造方式之一。
3) 一次管柱可进行多段压裂，靖边气田目前使用的喷射器工具能够在Φ114.3mm筛管内完成7段分段压裂，Φ139.7mm裸眼井段中10段分段压裂，可大大缩短作业周期，减轻劳动强度。下步应继续优化喷射器工具，进一步提高压裂段数。
4) 水力喷射分段改造技术的成功应用，为靖边气田水平井开发积累了丰富的经验，下一步将继续优化射流水力参数，为提高单井产量做好技术保障。
参考文献
[1] 陈作，王振铎，曾华国.水平井分段压裂工艺技术现状及展望[J].天然气]_业，2007，27(9)：78-80.
[2] 马发明.不动管柱水力喷射逐层压裂技术[J].天然气工业，2010，30(8)：25-28.
[3] 曾雨辰，孙敏，邢希春，等.中原油田水平井水力喷射压裂技术的试验应用[C]∥国际压裂酸化论文集.西安：西安华线网络信息服务有限公司，2010.
[4] 曲海，李根生，黄中伟，等.水力喷射压裂孔内压力分布研究[J].西南石油大学学报：自然科学版，2011，33(4)：85-88.
[5] 刘永亮，王振铎。胥云，等.水平井储层改造新方法水力喷射压裂技术[J].钻采工艺，2008，31(1)：71-73.
[6] 潘建华.水力喷射压裂技术在筛管完井水平井上的应用[J].石油地质与工程，2010，24(3)：104-105.
(本文作者：任发俊 贾浩民 张耀刚 曹成寿 王亚玲 刘蕾 中国石油长庆油田公司第一采气厂)
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