四川页岩气井压裂用桥塞技术及泵送作业分析

泵送分簇射孔和分段压裂技术目前已广泛应用于页岩气、致密油气等非常规油气水平井开发中,其中桥塞暂时封堵技术是实现水平井分段压裂的关键技术之一。 文章基于分簇射孔与桥塞联作技术原理,重点阐述了在四川地区页岩气井分段压裂中所采用的桥塞技术,包括易钻复合桥塞、大通径免钻桥塞和可溶桥塞,总结分析
了三类桥塞的技术特点与优势。以目前四川盆地页岩气井采用的Φ139.7mm套管（内径114.3）为例,模拟计算并分析了桥塞外径分别为100mm,105mm和110mm时,与泵送排量、液体对管串冲击力的关系,最后提出了选择合适桥塞以实现泵送作业安全的相关建议。     

上倾井泵送分簇射孔与桥塞联作技术

储层倾角、钻井井眼轨迹控制等因素导致一些页岩气水平井井眼轨迹上倾,上倾井电缆泵送桥塞与分簇射孔联作存在诸多安全风险。根据偏心圆环间隙流理论建立了上倾井泵送推力计算模型,给出了上倾井泵送排量及上顶排量的计算方法,并采用ANSYS-Fluent仿真软件对泵送推力计算模型进行了验证分析。通过研究形成一套上倾井电缆泵送桥塞与分簇射孔联作技术。应用表明,该技术可有效防止上倾井射孔管串在坐封桥塞和射孔过程中发生反冲下滑,避免电缆受损或被射流射断等工程复杂情况。     

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:(1)威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;(2)针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了"超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量"工艺、"分段多簇射孔优化+大排量"及"缝口暂堵转向"技术、"大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂"工艺和"连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送"的套管变形井压裂改造技术;(3)将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×104 m3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。     

可溶性泵送环在页岩气储层改造中的应用

页岩气套变井使用小尺寸桥塞或73 mm射孔枪串时泵送推力不够,无法泵送到位。通过计算表明,ø88 mm桥塞能够满足最低的泵送要求。研制了一种基于可溶材料的(柔性)泵送环,安装在电缆管串的顶部,以提高管串的泵送推力。在此基础上,成功开展了ø85 mm桥塞带ø88 mm柔性可溶性泵送环在四川威远页岩气应用,以及ø99 mm桥塞带ø103、105和107 mm刚性可溶泵送环在四川威荣页岩气的应用,共计274次现场试验,试验表明,可溶泵送环可以提高管串的泵送力和通过性,降低施工风险。     

川南页岩气套管变形井桥塞射孔联作技术

套变井桥塞-射孔联作施工过程中，工程事故率增高、施工时效降低、井控安全风险增大、施工质量难以得到保证。统计川南地区近两年套管变形井的桥射联作施工情况，分析了套管变形井的射孔难点，提出了针对性的射孔方法，对不同程度套管变形井优选了各型桥射联作管串，通过开发的“泵送程序设计”软件对管串泵送程序进行了优化，形成有效的套变井桥射联作技术。L203HX-2井出现套管变形后，采用推荐的73型射孔器+?85 mm桥塞管串进行作业，通过优化管串泵送程序，成功进行了套管变形井段的桥射联作施工。该技术能为其他套管变形井的桥射联作施工提供技术支持，具有一定的推广价值。     

缝内填砂暂堵分段体积压裂技术在页岩气水平井中的应用

针对四川盆地页岩气水平井在压裂过程中因受到复杂因素导致套管变形、无法应用电缆传输射孔桥塞联作工艺的情况,采用了缝内填砂暂堵分段体积压裂新工艺。采用理论分析的方法并结合技术实践经验,建立了连续油管多簇喷砂射孔参数和缝内填砂暂堵参数优化设计方法,解决了页岩气套管变形水平井ZJ-1井大规模分段压裂的技术难题。现场施工论证和应用效果表明:①页岩气水平井连续油管多簇喷砂射孔缝内填砂暂堵分段压裂技术,可以对储层水平井段进行选择性分段压裂;②可在不使用机械封隔的条件下实现大规模分段压裂且分段效果稳定可靠,压裂作业效率与常规桥塞分段相当;③压裂后井筒实现全通径,可直接放喷测试,节约了占井时间。采用该缝内填砂暂堵体积压裂工艺技术在ZJ-1井实现了14段成功作业,获得同常规桥塞分段相当的SRV有效扩展体积和比同平台邻井更高的产气量,为页岩气水平井分段多簇体积压裂提供了一种新的改造手段与有效的工艺方法。     

电缆泵送分簇射孔管串井筒通过能力分析新模型

随着非常规气藏勘探开发的大力发展,分簇射孔技术显得越来越重要。射孔管串作为分簇射孔工具的主体,其通过能力直接决定了能否进行正常射孔作业。为了提高电缆泵送分簇射孔效率,开展了管串通过性分析模型研究。在综合考虑井下工具与井壁间摩擦力、井筒几何限制、泵推力、轴向拉力、管串变截面、电缆头拉力以及工具弹性变形等因素的基础上,建立了电缆泵送分簇射孔管串井筒通过能力分析模型。采用几何分析法和纵横弯曲法建立该模型的复系数方程组并进行求解。基于现场测试数据,分析了1桥塞+12簇射孔枪管串在XX202-H1井中的通过能力以及影响通过能力的主要因素,并与模型预测结果作了对比,验证了模型的有效性。     

川庆钻探开发出电缆输送水平井泵送分簇射孔技术

<正>川庆钻探公司通过整合泵送程序设计、一次下井多次点火、复合桥塞和选发射孔器等多项关键技术,自主开发出电缆输送水平井泵送分簇射孔技术。该技术在岳101-78-H1井和龙浅3井进行了试验应用。岳101-78-H1井是安岳区块的一口重点开发水平井,具有射孔簇数多、射孔段多和水平井段长等难点;而龙浅3井是位于龙岗构造的第一口水平探井,具有井口压力高、井筒原油黏度大等作业风险。电缆输送水平井泵送     

连续油管分簇射孔技术及应用

目前页岩气井的压裂工艺普遍采用快钻桥塞分段套管压裂,使用电缆传输泵送射孔枪及桥塞。这要求对第一段射孔后,实现井筒与地层的连通且要达到泵送射孔枪及桥塞的排量要求,方可实现电缆传输泵送射孔枪及桥塞。由于电缆传输在水平井所用的爬行器速度慢、可靠性差,因此连续油管传输射孔被广泛应用于水平井第一段的射孔。由于连续油管所用的防喷管高度的限制,对第一段分多簇进行射孔往往达不到泵送的排量要求,既增加施工时间,也增加了工作液的使用量,因此实现连续油管分簇射孔是非常必要的。为此,在常规液压起爆器的基础上,进行改进,使用两个液压起爆器,一个安装于射孔枪下端,传压孔为侧孔,通过环空加压起爆;另一个安装在射孔枪上端,通过连续油管内加压起爆,射孔管串中不接筛管。水平井连续油管传输分簇射孔技术在焦页9 2HF井首次应用,获得了较好的应用效果。并对三簇及三簇以上连续油管分簇射孔的实现提出了相关建议。     

分簇射孔泵送辅助软件开发

自从大规模开发页岩气以后,分簇射孔技术就成为页岩气开发最主要的手段。但是分簇射孔施工时,泵送过程控制和参数调整一直是个难题。为此,开发了分簇射孔泵送辅助软件,旨在通过计算机数据可视化技术,使分簇射孔泵送施工能够在有多方位参考量的情况下,进行科学严谨地施工,提高泵送分簇射孔数据的共享性和时效性,使复杂井分簇射孔泵送施工作...     

水平井分段压裂裸眼封隔器研制及应用

研制了适用于&#248;152.4 mm井眼的压缩式裸眼压裂封隔器。设计了胶筒防突机构及限位机构,显著提高了高温条件下封隔器的环空密封性能。在密封圈两侧增加了密封挡圈,增强了封隔器在高温条件下的密封可靠性。在充满120 ℃导热油、内径为&#248;160 mm的井筒中进行室内试验,封隔器的双向环空密封压力均达70 MPa。该封隔器在苏里格气田成功应用。为裸眼水平井分段压裂提供了技术保障。     

300%扩张比抗H2S腐蚀堵水桥塞研制及应用

由于普光气田气井的硫化氢含量高,采用了永久式完井管柱,难以实施动管柱堵水、化学堵水等工艺。因此,选用不动管柱过油管下入桥塞堵水工艺。常规桥塞的扩张比小于150%,而且直径大而无法过油管下井。研制了直径为&#248;62 mm的大扩张比抗硫桥塞。本体材料选用718镍基合金; 胶筒材料选用氢化丁晴橡胶,并进行特殊工艺处理。试验结果表明,该桥塞可过油管下井,在177.8 mm(7英寸)套管内卡封,130 ℃下其密封压差达16 MPa,径向扩张比达300%,耐体积分数为20%硫化氢腐蚀。     

上翘井中可溶桥塞泵送流量和驱动力仿真分析

泵送可溶桥塞工艺是目前页岩气、页岩油大规模体积压裂改造的关键技术。基于涪陵地区页岩气示范区块的井况参数,应用Fluent软件分析可溶桥塞在1～5 m³/min流量下的驱动力。流量越大,产生的驱动力越大。分析了上翘井中流量为0.25～1.25 m³/min时可溶桥塞中卡瓦的受力,并考虑泵送管柱的自重力、井斜角度以及电缆张力的因素,分析桥塞泵送坐封过程的安全性。现场应用中,上翘井的最大井斜108.6°,在0.5 m³/min的流量下,可溶桥塞成功坐封并丢手,验证了模拟分析的准确性。该研究结果为可溶桥塞的设计,以及在水平井、上翘井中的泵送提供理论依据。     

页岩气水平井泵送桥塞射孔联作常见问题及对策

泵送桥塞+射孔联作分段压裂近年来在国内外页岩气藏及致密气藏开发中广泛应用。在页岩气水平井泵送桥塞射孔联作分段压裂实践中遇到了泵送桥塞因压力高而不能泵送、桥塞坐封不丢手、桥塞坐封时电缆不点火、电缆点火后桥塞不坐封、射孔枪不响或2簇射孔只射1簇、连续油管射孔意外丢手等各种问题。针对所出现的问题进行原因分析,制定了防范措施和解决方案,现场实施后各页岩气井水平井段的压裂改造施工得以完成,所取得的经验和教训可供今后同类井施工借鉴和参考。     

威荣页岩气田水平井套变段暂堵分段压裂工艺技术研究

威荣页岩气田页岩气井套变频发,2017～2020年采用泵送桥塞分段压裂19口水平井,有9口井发生不同程度套变,导致桥塞不能被泵送到设计位置,严重影响改造的充分程度和压后产能,为此急需开展新技术攻关,解决套变后的分段改造难题｡文章通过一系列技术攻关形成了暂堵分段压裂工艺技术,该技术将套变段一次性全部射开,采用多次暂堵工艺,实现分段压裂｡以套变井WY43-1井为例,通过数值模拟和裂缝起裂规律研究,明确了合理的射孔簇数和暂堵压裂次数｡通过暂堵参数优化和室内实验,明确了暂堵材料的用量和性能要求｡WY43-1井套变段共开展18次压裂,12次暂堵,从压裂施工特征和裂缝监测来看,套变段获得了较为充分的改造,压后取得较好产能｡该技术对套变复杂井具有较强的针对性,可有效提高储层的改造充分程度,可在威荣气田进一步推广应用｡     

BH系列尾管悬挂器在老井挖潜中的应用研究

二连油田在阿南和蒙古林区块的开发井以&#248;139.7 mm套管完井方式居多,在近几年老井挖潜改造的悬挂器固井施工作业中,遇到小间隙井眼固井施工困难的问题。为满足开发需要,引进了渤海钻探公司研发的BH-XGY系列&#248;139.7 mm带顶封装置的尾管悬挂器。该悬挂器针对二连油田小间隙井眼的固井施工,从锥套结构导流设计、钻杆胶塞和尾管复合胶塞结构优化方面入手,改进了多项结构。通过理论计算和现场应用对比分析,解决了二连油田小间隙井眼固井作业中井筒循环压力高、胶塞碰压难、固井质量不高的技术难题,在现场施工中取得了良好的效果。     

油气井管柱完整性技术研究进展与展望

在回顾油气井管柱完整性概念的提出与发展历程的基础上,介绍了我国在钻柱构件适用性评价、"三超"(超深、超高温、超高压)气井油套管柱可靠性设计与完整性评价、"三超"气井油管腐蚀行为与评价、热采井基于应变设计与选材评价技术等方面的最新研究进展及其应用情况。指出现有油气井管材与管柱技术仍不能满足"三超"、严重腐蚀、非常规、特殊工艺和特殊结构井等服役环境,进而提出了进一步加强油气井管柱完整性技术研究与科技攻关的建议:1持续完善和发展中国西部深层油气勘探开发套管柱优化设计与管材选用及完整性评价技术;2急需建立有针对性的非常规页岩气开发套管柱优化设计、选材及完整性评价技术;3建立"三超"高含CO2气井环境及压裂酸化工况复杂油管优化设计、选材选型、完整性评价技术;4深入研究含缺陷油气井管柱缺陷检测、安全评价、风险评估、寿命预测、维修补强等关键技术;5建立油气井管柱完整性管理体系和配套的支撑技术体系。