科研人员坚守在现场指导施工。
全程滑溜水加砂压裂工艺施工现场。
科研人员在指挥室查看、讨论施工曲线。 本版图片由工程技术研究院提供
科研人员正在现场指挥施工。
技术背景作为目前世界上发现的最大砾岩油田，玛湖砾岩油田不仅是我国仅有的粗碎屑岩致密油藏，同时也是近年来中石油最重要的上产油田。自2015年以来，新疆油田开始水平井体积压裂技术攻关，并成功实现了玛湖致密砾岩油藏的有效开发。
然而，随着国际油价的持续低迷，水平井体积压裂单井数千万元的高投入为油田的开发效益带来严峻的挑战，压裂工程的提效降本工作迫在眉睫。同时，玛湖地区各主力油藏埋深大、天然裂缝不发育、非均质性强、为特低孔特低渗致密油藏，常规大规模、大排量形成复杂缝网的体积压裂模式在玛湖地区水土不服，实现其效益开发的水平井体积压裂技术属于世界级难题。为此，新疆油田公司工程技术研究院水平井体积压裂技术攻关团队一直不懈努力、持续攻关，将压裂技术的革新作为提效降本的突破口。
技术应用
全程滑溜水加砂压裂工艺，突破了新疆油田乃至中石油水平井体积压裂的固有理念和技术指标，探索了一条切实可行的提效降本新途径。2020年，工程技术研究院将在玛131、艾湖2、风南4等玛湖主力开发区块全面推广全程滑溜水加砂压裂工艺，一方面可缩短单井压裂投产进度2~3天，另一方面，结合大段多簇等工艺组合应用，还可降低单井压裂费用10%以上，为新疆油田在低油价环境下实现高效开发和成本节约的“双赢”目标做出巨大贡献。
随着非常规、致密、低渗等油气藏投入开发，压裂改造已经由常规的单井增产技术手段上升为“水平井+体积压裂”的开发方式。自2015年以来，新疆油田开始水平井体积压裂技术攻关，并成功实现了玛湖致密砾岩油藏的有效开发。然而，随着国际油价的持续低迷，水平井体积压裂单井数千万元的高投入为油田的开发效益带来严峻的挑战，压裂工程的提效降本工作迫在眉睫。
为此，新疆油田公司工程技术研究院水平井体积压裂技术攻关团队一直不懈努力、持续攻关，将压裂技术的革新作为提效降本的突破口。经过多年的摸索试验和持续优化，水平井全程滑溜水加砂压裂工艺于2019年11月获得重大突破，2020年初开始在玛湖地区进行全面推广。这一技术的出现，突破了非常规油气藏体积压裂的施工理念，改变了传统水平井压裂施工采用冻胶连续加砂的模式，擂响了工程技术人员在低油价形势下坚决打赢“提质增效攻坚战”的战鼓。
遭遇世界级难题
压裂技术待革新
作为目前世界上发现的最大砾岩油田，玛湖砾岩油田不仅是我国仅有的粗碎屑岩致密油藏，同时也是近年来中石油最重要的上产油田。但玛湖地区各主力油藏埋深大、天然裂缝不发育、非均质性强、为特低孔特低渗致密油藏，常规大规模、大排量形成复杂缝网的体积压裂模式在玛湖地区水土不服，实现其效益开发的水平井体积压裂技术属于世界级难题。
自2015年起，新疆油田公司立足玛湖砾岩油藏效益开发等重大科研领域，整合优势科技项目和研究力量，成立了水平井体积压裂技术攻关团队，紧密围绕提产和降本两个核心目标，开始了艰苦卓绝的技术攻关。2016年明确了细分切割实现体积压裂的模式，确立了桥塞分簇射孔分段压裂主体技术地位，形成了以混合压裂（滑溜水+冻胶）为主的施工工艺，但主要技术指标整体处于北美压裂技术1.0时代。虽然单井产量较2013~2014年期间的勘探评价水平井提高了2倍以上，但单井压裂成本几乎也是成倍增长，实现效益开发的前景仍不容乐观。
施工现场试牛刀
段塞加砂获成功
事实上，水平井体积压裂技术攻关团队早在2016年就开始了滑溜水加砂压裂工艺的攻关。“滑溜水加砂压裂工艺的研发，源于逐年降低的油田开发成本倒逼需求”。工程技术研究院相关科研人员介绍说。根据常规压裂理论，在玛湖的埋深和闭合应力条件下，压裂用支撑剂必须选用陶粒，但陶粒和石英砂单位成本差异巨大，石英砂替代陶粒是最为直接的降本途径。然而，用石英砂替代陶粒就好比人吃“细粮”和“粗粮”的区别，对人工裂缝的导流能力会带来很大影响，从而单井压裂效果会变差，怎么在使用石英砂作为支撑剂的前提下，还能确保同样的生产效果，是摆在科研人员面前的一道难题。
通过压裂基础理论分析和大量的国外文献调研，水平井体积压裂技术攻关团队的领军人物、新疆油田公司第三届科技突出贡献者承宁提出：“采用石英砂替代陶粒的水平井，必须要控制冻胶的用量，以减少破胶液残渣对裂缝导流能力的伤害，我们目前的滑溜水比例不到50%，这个指标必须要提起来”。
2017年8月，广袤的戈壁滩上烈日炎炎，不远处的玛湖像一锅沸腾的水翻滚着热浪，此时，MaHW1283井压裂施工正如火如荼的进行。“我们要在这口井上实现滑溜水比例70%以上。”承宁带领现场施工指导小组在奔赴施工现场前，向院领导立下了军令状。
但是现场施工情况复杂多变，启泵初期低排量高泵压的情况下，施工人员根本无法进行滑溜水加砂，这给了现场施工指导小组当头一棒。几经研究，施工人员在进行了两个多小时的挤酸、替酸、泡酸、支撑剂段塞等压前预处理，将泵压降至正常施工压力后，才能继续施工，顺利实现滑溜水携带30%的设计砂量进入地层，该级滑溜水比例71%，达到了预期目标。而启泵初期低排量高泵压的问题仍然困扰着科研人员。
多年启泵高泵压
射孔优化解困扰
自2017年8月以后，玛湖主要区块主体采用滑溜水段塞加砂进行施工，整体滑溜水应用比例已接近60%，相较于2015年以前有了很大进步。这时，新的问题又摆在了水平井体积压裂攻关团队面前——能不能实现单井施工全部用滑溜水连续加砂呢？
“能”！这是水平井体积压裂技术攻关团队坚决且响亮的回答。
要实现这个目标，首先要解决启泵低排量高泵压这个已经困扰了大家5年的技术难题。在此之前，科研团队普遍认为，这一难题是由于射孔孔径小、穿深短造成的孔眼摩阻高引起的，并在2017~2019年期间开展了10余井次各类射孔新工艺试验，但均未取得预期效果。2019年10月，研究人员通过对玛湖地区前期200多口水平井压裂施工数据整理和分析，同时参考国外最新研究成果，终于明确了启泵低排量高泵压是由近井多裂缝复杂引起的异常高的净压力导致。于是，11月，科研人员在玛2井区MaHW2020/2021井采用了大段多簇的射孔方式，压裂施工时均顺利实现设计排量，无需进行酸预处理。
而解决启泵高泵压难题去除酸处理工序，单级可节省2个小时的作业时间，粗略计算可减少酸液、压裂液费用2万余元。玛湖地区2020年计划压裂水平井150井，按照单井压裂20级、酸处理比例70%进行测算，直接节约材料费用将达4200万元。
参战单位一条心
现场频频传捷报
在同一时间，工程技术研究院压裂工程设计人员还接到了在玛2井区开展滑溜水连续加砂现场试验的设计任务。在没有任何可参考资料，手头仅有一张模糊的国外页岩气水平井滑溜水连续加砂压裂的施工曲线图等客观条件下，设计人员参阅了大量的国外文献，不分昼夜、加班加点的进行地质油藏资料分析、分段分簇优选、加砂规模优化和各级泵注程序设计，最终，压裂工程设计顺利通过了各级审批。
2019年11月，玛湖油区的气温已低至零下十几度，要赶在大风寒潮到来之前完成MaHW2020/2021井滑溜水连续加砂试验的现场施工。工程技术研究院联合中石油勘探开发研究院压裂酸化技术服务中心的专家，组成了多专业联合小组，通过“两班倒”的方式，全程24小时驻井坚守指导，并实时进行技术参数的优化调整。联合跟踪小组成员只有在每级施工结束后，施工队伍进行设备检修的间隙，才能钻进现场值班房里眯上一会。但只要听到压裂泵车轰隆启泵的声音，又立马翻身起来，投入到下一级施工鏖战的现场。终于，在新疆油田工程技术公司、西部钻探公司井下作业公司、中油测井新疆分公司的全力配合下，大家克服了冬季气温骤降，供水管线和压裂设备冻堵等一系列困难，经过摸索、优化、定型三个阶段，在新疆油田首次实现了全程滑溜水连续加砂施工，各项技术指标均达国际领先水平。
2020年3月23日，工程技术研究院设计并跟踪指导的玛2井区Ma20024_H、Ma20025_H井全程滑溜水加砂再获成功。
2020年3月26日，工程技术研究院设计并跟踪指导的艾湖2井区AHHW2073井施工至第4级，全程滑溜水连续加砂施工正常进行。
引领技术大发展
提效降本显身手
新疆油田水平井体积压裂技术的进步，不是一蹴而就的，是每一位致力于此项技术的科研人员、施工人员持续多年研究、认识、实践、优化、再认识、再实践积淀而成的。全程滑溜水加砂压裂工艺，突破了新疆油田乃至中石油水平井体积压裂的固有理念和技术指标，探索了一条切实可行的提效降本新途径。
当然，水平井体积压裂攻关团队也不会就此停止继续前进的步伐，而将以此为新的起点，继续紧跟北美先进技术指标，引领新疆油田水平井压裂技术快速进入体积压裂2.0时代，为玛湖地区500万吨原油上产提供坚强的工程技术保障。
据悉，2020年工程技术研究院将在玛131、艾湖2、风南4等玛湖主力开发区块全面推广全程滑溜水加砂压裂工艺，一方面可缩短单井压裂投产进度2~3天，另一方面，结合大段多簇等工艺组合应用，还可降低单井压裂费用10%以上，为新疆油田在低油价环境下实现高效开发和成本节约的“双赢”目标做出巨大贡献。