考虑残余应变的连续油管螺旋屈曲载荷新公式

在假设连续油管初始形态为正弦形态,受外载发生屈曲后由正弦形态变成螺旋屈曲形态的基础上,推导得出在斜直井中考虑残余应变的连续油管螺旋屈曲载荷计算新公式。利用新公式进行的实例计算和分析表明,当井斜角小于2°时,连续油管螺旋屈曲载荷随着初始幅值角的增大而增大,但井斜角大于2°后,螺旋屈曲载荷随初始幅值角的增大而减小,且随着井斜角的增大,减小的幅度变大;井斜角的增大,使连续油管的螺旋屈曲载荷增大。     

固井开关滑套多级分段压裂完井工艺技术分析

为实现胜利油田薄互层低渗透砂岩油藏、页岩油藏的开发,研制了套管固井滑套多级分 段压裂完井工艺管柱。形成了以套管固井,可开关滑套及液压开关工具等为主体的分段压裂 完井工艺。该工艺具有固井完井分段压裂一体化管柱、压裂级数不受尺寸限制、大通径等优 点,满足大排量、大规模的压裂需要,后期可选择性开启或关闭滑套实现生产控制。该工艺技 术通过现场试验取得了一定的认识和研究成果,但仍存在地层难被压裂出有效裂缝等问题,针 对压裂存在的问题开展分析,提出下一步解决对策及研究方向。     

地下储气库井管柱沿程流体状态数值模拟

确定注采过程中天然气在油管柱内的运动状态是分析储气库井管柱受力、确定冲蚀位置的关键。根据井身结构和运行参数建立天然气流经储气库定向井油管柱过程的物理模型,通过数值试验研究造斜段管柱内沿程速度、涡量和近壁压力分布;分析注采压差、井斜角及油管内径对管柱近壁压力的影响规律。结果表明:油管柱内流体状态受注采压差和井身结构影响,天然气流速和近壁压力在流入流出造斜段时发生波动;管柱沿程速度和动压随井深增大而减小,冲蚀点位置出现在造斜段流入端和流出端管柱中心线与最大狗腿角位置径向线的连线上;随着注采压差增大,流入端和流出端弯曲外侧和内侧平均压程比均明显增大;随着井斜角增大,流入端弯曲外侧和内侧的平均压程比增大,流出端弯曲外侧和内侧的平均压程比减小;随着油管内径增大,流入端弯曲外侧和内侧的平均压程比减小,流出端弯曲外侧和内侧的平均压程比增大。     

致密油水平井油管填砂分段压裂技术研究与应用

现有的针对油水平井压裂改造的工艺中,带底封水力喷射分段压裂需更换管柱,容易发生卡钻等事故。水力泵送桥塞分段压裂工艺压后需钻磨桥塞。裸眼封隔器完井投球分段压裂一旦出现砂堵,处理难度较大。为满足致密油水平井体积压裂的需要,通过对每一段进行精确控制的填砂封隔,实现油水平井油管填砂分段压裂,避免常规水平井压后卡钻、钻磨等问题,提高了分段压裂改造成功率和施工效率,为致密油藏增产改造提供了一套新的技术方法。     

应力阴影效应对页岩气水力裂缝宽度影响分析

应力阴影效应既能使裂缝转向形成复杂缝网,又能使压裂裂缝净压力升高、裂缝宽度变窄不利于裂 缝延伸发展。为此,基于应力阴影效应应力场叠加模型,结合压裂裂缝宽度分布模型,分析应力阴影效应对裂缝宽 度的影响。实例分析表明,压裂裂缝宽度随初始裂缝高度增大呈先快后慢形势减小,随裂缝间距增加呈先快后慢 的趋势增大,随裂缝数量增加压裂裂缝宽度减小较快;裂缝间距从５０ｍ增加到１００ｍ压裂裂缝宽度增大了 １３.３９％,大于１００ｍ后变化很小;５００ｍ内裂缝数量增加到５条时泵车组提供的压力无法压开裂缝。因此,对该井 进行分段压力优化设计时,分段间距应控制在１００ｍ左右,这样既能利用应力阴影效应形成复杂缝网,又能保证压 裂裂缝具有一定的宽度,还能减小施工出现事故的风险。     

减摩及电缆保护油管短节设计与安装间距分析

针对磁导向工具在作业过程中,油管下放摩阻较大及传输电缆磨损的问题,提出一种减摩及电缆保护油管短节。对短节的结构及原理进行了阐述,结合管柱受力变形分析给出了扶正器在井下的安装间距计算方法,并进行了实例计算和分析。结果表明:短节安装间距计算方法与实际要求基本相符,且随着井斜角的增大,安装间距减小。该油管短节结构简单、安装方便,能减少油管在井内起下过程中的摩擦阻力和磨损,有效避免电缆在油管与井壁的环空中受到挤压或磨损,保障井下测试作业的稳定性,节省作业时间和成本。     

分段压裂水平井注水开发电模拟实验

为研究分段压裂水平井注水开发增产机理,根据水电相似原理设计了压裂水平井电模拟实验,研究了分段压裂水平井注水开发压力场分布特征和产能影响因素。结果表明,水平井中间有裂缝部分等压线平行分布,渗流方式为单向流,说明分段压裂水平井可通过改善地层渗流方式减小渗流阻力。随着水平段穿透比、裂缝条数（间距）、裂缝穿透比、裂缝与水平段夹角的增大,压裂水平井产能增加;分段压裂水平井注水开发最佳参数组合为：水平段穿透比为0.6~0.8,裂缝条数为6（裂缝间距为91 m）,裂缝穿透比为0.25~0.3,裂缝与水平段夹角为90°,井网选用排列交错井网;其对分段压裂水平井产能影响的极差分别为0.030,0.024,0.018,0.018和0.004。矿场应用表明,分段压裂注水开发水平井产能为同条件下直井的2倍,是低渗透油藏的有效开发方式。     

双水平井蒸汽辅助重力泄油注汽井筒关键参数预测模型

依据普通水平井注蒸汽井筒内参数预测模型,结合双油管质量流速耦合计算,推导出SAGD循环预热及生产过程中,不同管柱结构组合条件下注汽井筒内蒸汽流动的质量守恒、能量守恒及动量守恒方程,建立了双油管注汽井井筒沿程参数计算模型。利用该模型对某SAGD注汽井循环预热过程中井筒内沿程温度、压力等参数进行了计算,结果与现场监测结果吻合,证明了模型的准确性。利用该模型计算得出现有管柱结构下SAGD循环预热阶段最低注汽速度为60 t/d,注汽井最大水平段长度为564 m;针对现有管柱结构在SAGD生产过程中为两段式配汽,A点存在段通及点窜风险等缺点,对现有水平段内的长、短油管组合进行了优化,优化后的短油管下入水平段A点后150 m、长油管下入水平段B点,数值模拟结果表明,采用优化后管柱结构组合,在SAGD生产阶段可实现三段式配汽,有效降低了A点段通及点窜风险。     

温压监测技术在连续油管拖动压裂中的应用

连续油管带底封拖动喷砂射孔环空加砂压裂工艺是水平井精细化分层压裂的主要技术之一。施工前将两套存储式电子温度压力计随管柱下入至目的层,完整地记录压裂施工过程中封隔器上下温度、压力的变化情况。通过分析所录取的数据,一方面可以有效判断压裂施工中封隔器的封隔效果;另一方面可有效判断裂缝的沟通情况,为后续类似井况优化压裂级间距提供依据。2016年新疆油田首次使用井下温压监测技术进行水平井连续油管拖动喷射11级分段压裂施工,数据结果表明,在各级压裂施工中封隔器封隔效果良好,各级裂缝无明显沟通现象。     

工程院一成果获湖北省科技进步奖

<正>近日,石油工程技术研究院-科研成果《套管完井水平井可取式分段压裂管柱研究》荣获湖北省科技进步三等奖。该项研究针对油田水平井分段压裂中管柱有效密封以及压后管柱安全起出的技术难题,研究了分段压裂管柱及配套工具、工艺,一趟管柱最大分段压裂级数可达8段,耐温135℃,耐压80MPa,密封陛能好,措施后管柱能安全起出。研究取得了1项发明专利和颁实用新型专利,整体技术达到了国内领先水平,先后在江汉、四川、玉门     

水平井预置管柱完井与连续油管带底封分段压裂一体化技术

在大牛地气田致密气藏开发中,常规水平井预置管柱分段压裂为其主体技术,但该技术存在分级滑套逐级缩径、不能全部返出的分级球滞留井底的问题,不利于压后排水采气、地层测试及后期措施改造等作业。预置管柱与连续油管带底封压裂相结合的完井压裂工艺可以达到全通径的工程技术要求,通过压裂材料优选和压裂施工参数优化,在A井进行了现场试验,压后获得无阻流量6.07×104m3/d。同邻井应用效果对比来看,采用预置管柱完井与连续油管带底封分段压裂工艺施工效果明显好于固井完井压裂效果,与采用常规预置管柱裸眼封隔器压裂工艺效果持平,可进一步推广应用。     

插管封隔悬挂器在镇泾油田分段压裂中的应用

针对国产悬挂器存在环空封隔压力低,不具备双向锚定能力以及坐封载荷大等问题,对常规插管封隔悬挂器的结构进行了优化设计。通过增大工具内径,保证了压裂作业中大直径憋压球的顺利通过,从而使得分段压裂工具的可压裂级数不受限制;同时增设了双级液缸坐封机构,配套了插入锁紧密封装置。改进后的插管封隔悬挂器可实现对压裂管柱的双向锚定及尾管重叠段环空70 MPa的封隔能力。现场应用结果表明,大通径插管封隔悬挂器可以有效实现压裂完井管柱的送入及双向锚定,并可实现对尾管顶部重叠段环空的高压封隔。     

全通径射孔与加砂压裂联作技术及其应用

低效油气藏通常采用射孔后进行增产措施改造，以取得理想产能。普通射孔管柱由于本身结构限制，很难为后续作业提供有效通道。全通径射孔与加砂压裂联作技术是在射孔后，整个射孔管柱形成与油管内径相当的通径，不需起出管柱或丢枪作业就可完成加砂压裂、生产测井等后续作业，也可直接作为完井生产管柱，保护了油气产层，缩短试油周期，提高完井效率。在介绍了全通径射孔与加砂压裂联作技术的工作原理、工艺特点、常用施工作业管柱、适用条件和配套射孔器材技术指标等基础上，在四川盆地岳2井进行了现场应用，避免了多打钻井口袋和射孔后压井多次起下管柱，为开发低效油气藏提供了有效的射孔完井方法。     

XQ90气井分支井完井技术

XQ90井是我国在川西地区所钻成的第一口气井分支井组，该井在完井工艺上采用了先进的完井管柱和加砂压裂管柱，达到了主、分支井分层压裂，分层开采的目的；其自行研制的双管采气井口可以分别控制主、分支井井口油压，为后期的采气作业提供了可靠的保障。该井的完井工艺达到国际TAML分类5级水平。     

海上小井眼大通径一次多层压裂充填工具研究

渤海蓬莱油田平均每年进行约50口井的侧钻井作业,采用&#248;177.8 mm尾管射孔的小井眼完井技术和单层压裂充填防砂工艺,保证其防砂效果和油井产能。但是,单层逐级压裂充填防砂的整体时效性差、费用高。现有的一次多层压裂充填防砂技术存在管柱通径小、细分层数少、压裂充填排量受限等不足。以&#248;177.8 mm小井眼完井为例,研制了一种通径为&#248;98.55 mm的1次6层及以上细分层系压裂充填防砂管柱及配套工具。对往复运动承压的密封模块等关键工具进行了强度分析和室内试验。试验结果表明,该工具的各项技术参数可以满足蓬莱油田的作业需要,且优于国内外同类工具,具有良好的应用前景。     

水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用

为了能更有效地利用水平井裸眼完井压裂技术开发苏里格低渗透气田,自主研发了水平井分段压裂配套工具。裸眼封隔器是其重要组成部分,其性能直接影响压裂施工的效果。针对现场实际情况,设计了开启阀式裸眼封隔器,封隔器开启压力可根据施工井情况进行调节,有效防止了下井过程中封隔器提前打开坐封。密封胶筒采用单流阀设计,可以保证胶筒充分膨胀,加强密封效果。该封隔器采用扩张式胶筒结构,配合悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等工具在苏里格地区进行了4口水平井的成功应用,证明能满足水平井分段压裂工艺管柱要求,为水平井裸眼完井分段压裂能顺利进行提供了技术保障。     

压裂分求复合试油工艺

对于油井上试层位的压裂改造,长庆油田采用双K344-115型压差式封隔器进行作业,压裂结束后,起出压裂钻具,再下分求钻具对压裂层位进行求产,这样就需要起下2次管柱,不但增加作业成本、加大了员工劳动强度,同时会造成储层污染,并且存在井控安全风险。因此提出:在原压裂管柱基础上进行改进,采用Y221机械封隔器代替K344-115型压差式封隔器作为下封隔器,用节流喷砂器代替原导压喷砂器,并采取足够的尾管作为抽汲时的沉砂口袋,实现一趟钻具完成压裂和分层求产,该技术通过在X62井现场试验,获得成功。     

裂缝干扰下水平井破裂点影响因素分析

为了解水平井分段压裂过程中先压开裂缝诱导应力干扰下后续裂缝破裂点位置的影响因素及其影响规律,指导水平井分段压裂射孔位置的选择,推导建立了非等裂缝半长、非等间距和任意裂缝倾角的水力裂缝诱导应力干扰数学模型,在此基础上形成了破裂点计算数学模型。结果表明包括裂缝条数、长度和净压力在内的先压开裂缝参数以及原始主应力状态、水平井方位角和完井方式等都会影响后续裂缝破裂压力大小,从而影响破裂点的位置,其中原始地应力、已压开裂缝条数和长度以及完井方式对破裂点位置存在较大影响,水平井方位角和已压开裂缝净压力对破裂点位置影响较小;对于原始水平主应力差较小的砂岩储层,裂缝间干扰严重会导致应力发生反转,增大后续起裂裂缝破裂压力,导致施工困难,因此应该尽量避免裂缝间干扰;对于页岩储层,目前采用的分段多簇射孔技术,段间距定为60 m左右破裂压力更低,更易于裂缝起裂。     

我国水平井完井技术现状与发展建议

经过几十年的发展,我国各种岩性的油气藏都有水平井钻成,且采取的水平井完井方法多种多样。但是,我国的水平井完井技术尚有2个难点,即水平井如何均衡排液并提高开发效益、低渗透砂岩油气藏水平井如何进行多段压裂改造。详细介绍了我国底水油藏延缓和控制底水脊进的技术现状,现有技术有采水采气联合控制水气脊进、射孔井分段控水完井、裸眼井分段控水完井、水平井井下智能找堵水及分层开采完井、水平井均衡排液完井等。其中,均衡排液完井属于系列技术,包括变盲筛比例筛管控水完井、梯级筛管完井、梯级筛管与变盲筛比例筛管复合、中心控压控水完井等。分析介绍了低渗地层水平井分段压裂完井技术现状,该类技术包括水力喷射分段压裂、双卡上提压裂多段技术、分段环空压裂、液体胶塞隔离分段压裂、机械桥塞隔离分段压裂、水平井限流压裂等;研究了水平井分段压裂合理段数的设计,指出:应根据地层特点确定合理的分段压裂段数,以避免因裂缝间距太小相互干扰或因裂缝间距太大造成死油区很大。最后,针对我国水平井完井技术现状,预测了发展趋势,提出了发展建议。      

复合压裂管柱结构优化设计与应用

复合压裂管柱存在油管长度配置不合理,轴向抗拉安全系数过剩的问题。以轴向抗拉安全系数为设计目标,对复合管柱各段油管进行受力分析,推导了各段油管长度的计算公式,揭示了影响各段油管长度的因素。以3 700 m长复合管柱为例,优化后的复合压裂管柱各项安全系数满足要求,并且可以减少15%管材使用量。