半潜式钻井平台射孔-压裂-测试一体化工艺

介绍了国内首次在半潜式钻井平台实施的某井射孔-压裂-测试一体化管柱的施工工艺。分析了该井的测试难点及射孔-压裂-测试管柱的设计原则,对实施射孔、压裂、测试作业关键点的三套方案进行了对比,确认了下射孔-压裂-测试一体化管柱后,进行射孔、测试、压裂、排液、压井、测试的可行性,为类似井测试作业提供了借鉴。     

TCP小直径封隔器封井工艺技术

大庆油田部分区域地层压力系数较高,起射孔管柱过程中存在溢流、井涌,处理不及时极易发生井喷风险,为降低施工现场的井控风险,研制出一种小直径封井封隔器。该封隔器随射孔管柱下入井内,采用双向卡瓦方式锚定,射孔后封隔射孔井段及以下套管,上提管柱坐封实现丢手,下专用打捞工具下压解封,起射孔管柱时无需压井,避免井内流体外溢,有效避免射孔后弹片堵塞解封通道和砂卡。通过室内试验和X4井、X5-11井现场应用,结果表明,该封隔器坐封后封井效果良好,坐封机构稳定可靠,可以有效地对油层进行封堵,封堵期间套管无溢流发生,既减少了射孔时压井液对地层的污染,又降低了溢流对地面造成的环保隐患,解封时解封机构稳定可靠。该工艺能够满足油田高压区块射孔作业减少对地层污染的施工要求,具有良好的推广应用前景。     

简易防砂坐封验封一趟管柱工艺研究及试验

针对常规完井工艺不能一趟管柱完成整口井的多层简易防砂完井施工的现状,设计了防砂完井一体化工艺管柱。该管柱包括外防砂管柱和内坐封-验封一体化管柱2大部分,内、外管柱通过悬挂丢手封隔器连接成一个整体。外防砂管柱用于层间分层封隔和悬挂防砂筛管;内坐封-验封一体化管柱能实现防砂封隔器坐封、验封一体化功能。施工时只需1趟管柱作业即可把防砂管柱下到油层预定部位,并逐级完成防砂封隔器的坐封和验封。现场试验结果表明,该工艺管柱各级封隔器坐封、验封合格率100%,显著提高了施工效率,降低了作业成本。     

海上平台射孔、压裂、测试与水力泵快速返排求产联作测试工艺技术研究与应用

在总结以往射孔、压裂、测试井施工经验的基础上,开发了适用于海上平台射孔、压裂、测试与水力泵快速返排的联作工艺,研制了与该工艺管柱配套的海上专用压裂水力射流泵,7″大套管用防砂卡器,大通径可锁定开关井全通径压控选择测试阀(LPR-N测试阀)。并在中海油某海域探井A井进行现场试验,结果表明,该工艺技术能够满足海上平台不动管柱一次完成射孔、压裂、测试与水力泵快速返排求产的施工要求,安全、可靠,具有试油周期短,作业费用低,快速、及时返排压裂残液,有效地防止压裂残液对油层造成二次污染的特点。该工艺技术的成功实施,为以后海上油田快速评价储层提供了新的技术手段。     

一种可实现泵注式直推压井作业的测试管柱

采用常规压控式地层测试管柱进行地层测试作业结束后,往往采用一次性关井阀进行关井,但该类关井阀关闭后无法再次开启,当该井出现井漏需要进行堵漏作业时,只能解封封隔器,通过封隔器与套管的环间进行置换法压井堵漏,不仅作业效率低,而且容易造成井下管柱卡埋。设计的可实现泵注式直推压井作业的测试管柱,可在关井完成后,不用解封封隔器,直接泵注堵漏泥浆推开井下关井阀压井,其操作简便、安全可靠,适合高产气井测试作业。     

射孔压裂测试一体化技术井下工具优化设计

针对海上压裂测试作业高风险、高成本的特点,在现有技术的基础上,对射孔压裂测试一体化工艺进一步优化研究,对井下工具进行优化配置,并进行了详细的风险分析,提出了相应的应对措施,最终设计了射孔压裂测试一体化施工管柱。在海上某井采用一体化管柱进行压裂施工,压裂后自喷返排,求得天然气产量为9.6万m3/d;在另一口井的施工作业中也收到了较好的应用效果,从压裂前的无产能到压裂后气产量2.9万m3/d。应用射孔压裂测试一体化技术可以进行压裂前、后测试效果的对比,减轻对地层的污染,为测试地质资料的评价提供保证;实现1趟管柱下井可同时完成射孔、压裂及测试作业,提高了作业时效,节约了作业费用;为我国海上"三低"油气田的勘探测试提供了参考。     

不动管柱压裂工艺封隔器及配套工具优化

为更好完成不动管柱实现多层压裂,满足加砂量大、压力高、多层位的现场施工要求,优化设计了不动管柱8层压裂管柱结构,优化了Y541、Y341封隔器,优选了Y344封隔器,设计了压裂保护短接、逐级解封等工具。采用Y541+Y341封隔器压裂管柱,增大压裂规模、增加压裂段数,减缓工具磨损,降低压后吐砂导致砂堵砂卡几率,同时解决解封困难的问题。X22-70井采用不动管柱5层压裂,单段最大加砂量136 m~3,累计加砂536 m~3。上提管柱顺利解封,最大上提吨位300 kN。该技术可为储层精细划分及有效改造提供技术支持。     

四川盆地元坝地区陆相储层高破裂压力成因与技术对策

四川盆地元坝地区处于强应力场环境中,其陆相储层破裂压力梯度为0.026~0.037MPa/m,已成为制约该区完井、储层压裂改造效果的主要技术难题。为此,在深入研究储层高破裂压力的地质成因和工程作用对破裂压力影响的基础上,探索试验了降低施工作业井口压力的技术措施和方法:以近最大水平主应力方向作为射孔方位,同时采用长井段、大孔径、高孔密、深穿透射孔(含喷砂射孔、补充射孔)来降低压裂造缝压力;采用酸损伤(酸泡、酸洗)技术来解除储层污染和降低岩石强度;采用加重酸液增加液柱压力和大内径管柱配合低阻性酸液或压裂液体系以降低施工摩阻。现场应用实践表明,单独或组合采用这些工艺技术措施,就能有效地降低施工作业的井口压力,实现储层酸压或加砂压裂改造作业。该试验研究成果可供类似地区借鉴。     

液压启动气举工作筒的研制与应用

为解决安装有常规气举阀的连续气举管柱无法实施套管加压的问题,研发了一种液压启动气举工作筒。该工作筒利用1趟管柱实现了套管加压负压射孔、封隔器验封和气举完井等作业;在工作筒上设计了通过压力控制注气通道开关的装置,可对气举工作筒注气通道进行主动控制,进而实现了气举管柱套管憋压作业。该工具已经在现场试验了2口井,平均单井节约施工周期2 d,降低了作业风险,避免了洗压井作业对地层的污染。试验结果表明:安装该种工作筒的射孔-完井一体化管柱能够有效节省工序,缩短作业时间。     

防蠕动多级水力喷射压裂 工艺管柱的研制与应用

水力喷射压裂改造技术是集射孔、压裂、隔离一体化的改造技术,具有起裂位置准确、起裂压力低、无需封隔器封隔、压出裂缝长、不受完井方式限制等特点,特别适用于低渗透、薄夹层地层的改造。同时为降低施工 成本,缩短施工时间,对单趟钻多级改造技术需求很高,而目前的多级水力喷射压裂技术存在需带封隔器、需动管柱、喷枪寿命短,施工管柱易转动和蠕动的问题。通过研制极差滑套式耐磨喷枪、导流式高压安全锚定器及刚性扶正器,形成了不动管柱多级水力喷射压裂工艺技术。该工艺可不带封隔器、不动管柱实现连续分段改造,克服了常规多级水力喷射压裂技术的不足。     

一趟管柱分层射孔与水力泵排液联作技术

针对以往多个试油层需要分别试油时只能采用分层多趟管柱作业,存在施工周期长、作业成本高等问题,研发了一趟管柱分层射孔与水力泵排液联作技术。该技术利用压力起爆装置和安全投棒起爆装置的不同激发原理,用一体化管柱实现对两个试油层分别进行点火射孔,利用减震和泄压工具降低一级射孔枪射孔时产生的瞬间高压对二级射孔枪和安全投棒起爆装置的冲击,利用二级射孔枪起爆压力关闭第一试油层的过液通道,配合RTTS封隔器实现对第一试油层的暂闭。5口井的现场试验结果表明,两级射孔枪能够进行分别点火射孔,第一试油层能够得到有效暂闭。该技术与分层多趟管柱作业相比,能够使单井缩短施工周期约244 h,节约作业费用约60万元,对实现控本增效和作业提速具有重要意义,也将成为试油测试求产技术的重要发展方向。     

射孔下泵不压井作业一体化管柱

针对抽油井射孔后压井下泵作业存在的地层损害问题,研制了抽油机射孔下泵不压井作业一体化管柱。该管柱由双级油管柱、定位校深短节、泵座、封泵器、气锚、点火头、射孔枪和油管鞋等组成,特别适用于油田低压、敏感性储层油井补层作业需要。对于层间差异大、作业时易发生井涌甚至井喷的井,可有效保护低压层,并保证作业安全。这种管柱实现了射孔后不起管柱、不压井下泵作业,施工成功率100%,单井节省工时26h,温米油田12口井的现场试验均取得明显效果。     

库车山前深层高温高压气井多封隔器分层压裂工艺

库车山前区域深层高温高压低孔低渗气藏多封隔器分层压裂作业易发生封隔器失效、钢球堵塞管柱及射孔段下部替液不干净等问题,成为影响储层改造作业成功的关键问题。为解决上述问题,在完井管柱上加装了伸缩短节并延伸管柱至射孔段底界;研发了一种高强度铝合金可溶球,以三聚氰胺为过渡层的复合有机硅树脂涂层为其特殊保护膜,其承压强度在69 MPa以上且溶解速度先慢后快;研发了一种全通径压裂阀,采用棘爪式结构和投球打压方式,滑套打开侧孔时扩径通过球,使球移动至管柱底部,其通径可与下部封隔器保持一致,形成了适用于深层高温高压气井的多封隔器分层压裂工艺。现场累计应用14井次,未出现封隔器压裂时失效、管柱堵塞和替液不净等问题。分析表明:伸缩短节能够缓解温度效应和管内外压差产生的轴向力;可溶球满足压裂施工需求的同时,避免了滞留堵塞现象的出现;延伸管柱配合全通径压裂阀为射孔段替液和压裂液有效注入提供了通道,解决了射孔段钻井液沉淀堵塞和支撑剂沉积在井底的问题。多封隔器分层压裂工艺能够为深层高温高压气井储层压裂改造提供可靠技术支撑。     

抽油机井不压井防喷管柱的研究与应用

为了解决大泵抽油机井检泵作业时井内丢手开关密封不严、井内溢流无法控制及不压井无法施工等问题,研制了不压井防喷管柱。管柱主要由封隔器、锚定卡瓦、捅杆和控液开关等组成。管柱中的封隔器通过锚定卡瓦锚定管柱后压油管释放封隔器密封油套环空,控液开关和捅杆配合,通过控液开关里的防喷浮子控制套管出液。二次作业时,捅杆提出控液开关后,控液开关关闭,实现井内无溢流作业。该管柱现场应用15口井,封隔器坐封、丢手均一次性成功,控液开关防喷浮子关闭自如,且能长期使用。现场应用结果表明:不压井防喷管柱节约了作业费用,缩短了施工井的占井周期,保护了油气层,具有良好的应用前景。     

东海低渗储层压裂新型管柱保护技术

海上低渗储层主要采用压裂开发,常规压裂施工前后需2次更换作业管柱,既增加作业周期及施工成本,又容易在压井过程中造成储层二次污染,进而影响低渗气井压裂后的增产效果。文中从降低施工风险、节约成本及提高增产效果角度出发,提出了一种新型生产管柱保护工艺技术,避免了动管柱及压井作业,实现了海上低渗气井不动管柱压裂作业。现场应用表明,该技术在海上平台压裂作业中应用了13井次,平均减少作业周期12.7 d,效果明显,对海上低渗油气田经济有效开发具有良好的借鉴意义。     

K344-108型小直径封隔器的改进与应用

为满足水平井多段分层压裂的有效封隔及特殊井作业的需要,降低卡钻风险,研制了K344-108型小直径封隔器。通过对该封隔器的胶筒结构、安装方式及胶筒座肩部等进行改进,封隔器中心管承压能力可以达到70MPa,套管上、下密封压差达到65MPa。2009年,将K344-108型小直径封隔器与水力喷射压裂组合管柱在长庆油田现场应用12口井,实现了1趟管柱拖动多段压裂,各层段间施工压力差异明显,封隔可靠,施工后起出封隔器形状基本完好,满足了现场施工要求。     

射孔—压裂—水力喷射泵排液一体化技术

受试油、测试联作技术的启发,分析射孔-压裂-水力喷射泵排液一体化技术的难点,通过开发优选配套工具和配套工艺,设计了能够实现射孔、压裂、水力喷射泵排液多道工序的一体化管柱,减少了施工洗压井次数和起下管柱趟数,缩短占井周期,实现连续返排,消除了压井对地层造成的伤害,体现了安全、环保、实用、经济的特点,提高了单井施工效率,具有良好应用前景。     

不压井采油管内防喷器关键技术

针对转抽或者检泵过程中需要压井、导致作业时间增加甚至储层被污染这一情况,提出了一趟管柱完成"酸压(射孔)-自喷-机采-检泵"作业思路。根据这一工艺需求,提出不压井采油管内防喷器的总体方案,并对其中大通径弧面密封、可变式球座和阀板关闭可靠性三大关键技术进行了详细分析。管内防喷器将以前多次管柱作业变成一次,缩短了作业时间,提高了作业效率,降低了作业成本,同时避免了压井作业,消除了压井对储层可能造成的污染。最后通过试验对工具结构设计和性能进行验证。试验中,防喷器整体密封压力≥35 MPa,阀板密封压力≥10 MPa,阀板反复开关次数≥10次。试验结果验证了工具结构设计的合理性和性能的可靠性。     

APR测试工艺在压裂测试井中的技术创新

缅甸某区块探井气层埋藏浅、渗透率低,为缩短测试时间,降低测试作业成本,避免作业过程中的储层污染,将LPR-N测试阀、TST试压阀和气举阀有机组合,通过在管柱结构中加入射孔丢枪装置、倒置安装伸缩接头、3只伸缩接头组合使用、设计射孔枪点火头点火压力大于LPR-N测试阀的开启压力等措施,实现一趟管柱完成试压、射孔、负压诱喷、压裂、气举和测试等功能,井下管柱坐封后不动管柱完成多项作业。经3个层位现场应用表明,施工成功率100%,测试数据完整、准确,可对渤海及海外类似油(气)藏测试提供技术借鉴。     

深水非旋转高效APR测试技术

在深水井进行测试作业时,旋转坐封测试管柱因平台升沉,封隔器坐封困难,且旋转坐封容易损坏水下树脐带缆,导致井下防喷屏障失效,影响作业安全和时效。采用上下活动管柱坐封的新型非旋转坐封封隔器和井下声波无线遥测式直读压力温度计,优化改进测试管柱设计和操作程序,形成了一套适用于深水的非旋转高效APR测试管柱。该测试管柱利用电缆测量地层伽马、套管及钻杆放射性标记校正射孔深度,通过非旋转坐封封隔器和管柱内灌入轻质液垫或留空实现负压射孔,采用管柱内加压或投棒方式点火,在南海东部X井现场应用达到了测试目的和取样要求。该管柱设计为深水井提供了一种安全高效的测试技术。