一种新型可降解压裂封隔器坐封球

在压裂管柱中使用液压类封隔器坐封时需要投入坐封球,管柱内打压推动液压封隔器内部活塞运动完成坐封,坐封球通过封隔器底部的球篮回收,但压裂后测井温、测压力恢复时工具无法下入。通过对目前各类可降解材料进行优化、选材,再经过金相、力学等实验验证,制作了一种针对Y531型封隔器使用的新型可降解压裂封隔器坐封球,并在安105-1X井以及宁50-135X井进行现场试验,压裂结束后取出Y531型封隔器,封隔器完好,未见压裂坐封球,说明其已溶解,证明了可降解材料可以满足压裂坐封要求,为进一步应用可降解材料制作射孔枪、桥塞、封隔器、压裂滑套等其它井下工具提供了发展方向。     

水平井裸眼分段压裂酸化工具

水平井裸眼分段压裂酸化工具主要用于油井增产改造作业,它是采用机械封隔的方式将水平裸眼井段各储层分隔开来进行作业的,有效解决了水平井各层段均匀布液和改造的技术难题。工具包括裸眼封隔器、悬挂封隔器、投球滑套、压差滑套、回压阀、自封式坐封装置、回接密封插管、反打开循环滑套、高强低密球、磨铣器、捕球器等多种新型井下工具。现场应用证明:该工具具有通过性好、密封承压性能好、开启灵活可靠、安全性高等特点,增产效果显著。     

封隔器滑套分段压裂关键工具研制及应用

根据低渗透油气藏体积改造工艺提出的大排量、高液量、高砂量、形成复杂缝网的技术要求,开展了裸眼封隔器滑套分段压裂技术配套关键工具的研制与试验工作。开发了耐高压复合式封隔器和新型可分解压裂球2种关键工具。复合式封隔器整体结构更紧凑,通径更大,裸眼适应性更好。与传统复合材料球相比,新型可分解球具有承压指标高、可自行分解无需回收等优点。与吉林油田合作在莫里青致密油藏开展压裂工具的现场试验工作。试验中完井管柱下入顺利,封隔器坐封动作正常,可分解球入座、起压、承压正常,压裂施工参数达到设计要求,压裂液返排时无残留物。现场试验结果表明,压裂工具完全满足非常规油气藏体积改造工艺的技术要求。     

双级高效坐封连通器的研制及应用

针对目前油水井作业中使用的底部割缝滑套+压差式封隔器组合工艺管柱存在的问题,研制了双级高效坐封连通器。该连通器由上接头、割缝钢球、密封圈、销钉、割缝滑套、连接套、坐封钢球、坐封滑套、调节弹簧和下接头等组成。双级高效坐封连通器+压差式封隔器组合成工艺管柱,不但可以保证压差式封隔器充分坐封,而且在1·5~3·0MPa低压下即可连通作业层段,现场推广应用取得了良好的效果。     

套管完井水平井找窜工艺管柱研究与应用

针对常规工艺管柱难以实现水平井多层多段找窜的问题,研制了水平井找窜工艺管柱。该管柱主要由水力循环阀、定压阀、K344封隔器、扶正器、水力锚、平衡单流阀以及投球滑套组成,以K344封隔器为核心工具,可实现多次重复坐封过程;管柱配套了新型平衡单流阀,成功解决了管柱在起、下钻过程中膨胀式封隔器易中途坐封以及管柱中途遇卡的技术难题,施工过程中无需反洗井即可动管柱,大大缩短了作业时间。现场应用结果表明,该管柱结构设计合理,配套工具性能可靠,施工工序简单、风险低,具有现场推广应用价值。     

选择性重复压裂工具关键技术

为了在重复压裂过程中用水力喷射射孔替代火工品射孔,并延长水力喷射工具单趟管柱的使用寿命,同时解决常规扩张封隔器胀封承压后残余变形大、易卡管柱等问题,研制了选择性重复压裂工具。该工具的射孔通道和压裂通道分开设计,通过联作芯轴实现两个通道的转换;根据通道转换特性和施工工艺特征,设计了适时坐封跨接组合式封隔器;为提高承压能力、减小变形,跨接式封隔器胶筒两端均采用了嵌套弹簧式结构。通过室内测试和现场试验验证了选段性重复压裂工具封隔器的封隔性能和通道转换能力。研究结果表明,选择性重复压裂工具可以实现射孔、压裂自由转换、自由选择,减小单段喷嘴的过砂量,延长单趟管柱的使用寿命;封隔器可实现适时坐封解封,胶筒残余变形小且可靠,更易于封隔器的解封及管柱的起出。      

水平井分段压裂可开关滑套的研制与应用

针对常规的水平井裸眼封隔器分段压裂管柱不能实现油管全通径,制约后期储层再改造、卡堵水以及单段测试的问题,研发了水平井分段压裂可开关滑套和相应的配套工具。该滑套由投球双层压裂滑套、内球座打捞工具和外滑套开关工具等组成,通过悬挂封隔器、裸眼封隔器、坐封球座、筛管引鞋及低密度球配合使用,可以根据地质状况及分段压裂的段数进行调整,可实现压裂后油管全通径,不影响后期措施及测试作业。红河油田2口井的现场应用表明,水平井分段压裂开关滑套结构简单、操作方便,很好地解决了多层段压裂、压裂后管内有阻碍影响后续生产等问题。     

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。     

无限级套管滑套分段压裂工具研制与应用

针对现有水平井裸眼分段压裂工具分段级数有限,后期修井需钻磨或打捞球座等困难,研制了无限级套管滑套分段压裂工具。阐述了该工具的工艺原理,介绍了固完井管柱、压裂管柱和主要工具的结构、原理、技术指标参数。主要对套管滑套进行了开启动作、密封承压试验;对开启工具进行了胶筒压缩性能、坐封力、封隔密封承压试验;对定位器进行了定位感应力试验,地面试验结果达到了设计技术要求。该工具在苏里格苏5、苏59区块进行了现场试验应用,应用表明固井作业时,套管滑套管柱能安全顺利下入到位。压裂施工时,滑套定位准确明显,开启灵活,封隔工具坐封牢固,密封可靠,转层快速,作业效率高,满足了苏里格致密砂岩气藏多层(段)压裂增产改造的需要,具有较好的推广应用前景和价值。     

管外封投球滑套压裂技术

由于常规压裂技术无法实现裸眼完井水平井长水平段的压裂,严重制约了油田非常规油气资源的大规模开发,为此,进行了管外封投球滑套压裂技术研究。研制了K342-142压裂封隔器、PS70-140压差滑套、BS70-140投球滑套、QZ-130坐封球座等一系列工具,形成适用于河南油田的多级分段压裂工艺管柱,适合致密砂岩压裂,满足了油田快速开发非常规资源的需要。     

大规模压裂用Y344封隔器及工艺管柱关键技术

分层压裂时,K344封隔器解封只靠扩张胶筒的回弹力,胶筒回收不完全;Y241封隔器解封需要上提管柱、多个金属锚瓦的解封力累积效应导致解封困难。研制的大规模压裂用Y344封隔器采用弹簧自助解封机构、割缝中心管和压缩胶筒的结构形式,提高了下入、坐封和解封的稳定性和可靠性。该封隔器不需要节流压差坐封,提高了压裂施工的成功率;采用该封隔器设计的工艺管柱可实现不动管柱分6层大规模压裂施工。苏里格气田10口井的现场应用结果表明,大规模压裂用Y344封隔器及工艺管柱,施工成功率100%。该工艺适用于直井、大斜度井和水平井,具有良好的应用推广前景。     

冀东油田深斜井分层压裂管柱研究与应用

针对冀东油田目前压裂技术中存在多层笼统压裂,不能压开所有层,以及效果差、有效期短等技术问题,提出了不动管柱分级坐封、分级验封的分层压裂管柱的工艺理念,并开展了工艺技术、管柱结构及施工工艺研究。设计了不动管柱分级坐封、分级验封、分级解封、遇卡分级丢手分段打捞的液压压缩封隔器分层压裂管柱和不动管柱分级坐封遇卡分段丢手分段打捞的水力扩张式封隔器分层压裂管柱,形成了分级投球分层打开压裂滑套的分层压裂喷砂开关控制技术和分级解封、遇卡分级丢手分段打捞的安全解卡起出技术,实现了一趟管柱分级压裂多层,提高了分层压裂的效果,降低了压裂成本。113口井的现场应用结果表明,深斜井分层压裂管柱的原理可行、结构合理、工艺简单,满足了冀东油田高温高压深斜井分层压裂作业的需要。     

大规模多级压裂用全通径导喷封隔器

大庆油田进入开发后期,外围低渗透扶杨油层已成为大庆油田的主力油层。针对难采储量,应用大规模多级缝网压裂工艺可以提高单井产量。目前大庆油田普遍采用阶梯式滑套结构的压裂管柱,滑套孔径逐级减小,能量在管柱滑套变径处产生节流损失,限制了排量的提升。为解决多级变径节流损失问题,提出了全通径大规模多级压裂管柱并研制了全通径导喷封隔器。通过计算节流损失,确定了合理内通径尺寸,可以实现大排量施工;应用ABAQUS 有限元软件对胶筒与套管之间接触应力模拟分析,确保密封能力;通过室内油浸试验,验证了该封隔器的耐温、承压指标以及耐疲劳次数。该封隔器现场应用4 口井,层施工成功率100%,标志着全通径压裂工艺技术可以应用现场,提高施工规模及施工效率,实现大排量缝网压裂施工。     

连续油管拖动底封水力喷射环空加砂分段压裂技术

连续油管拖动底封水力喷射环空加砂压裂工艺是集射孔、压裂、封隔于一体的新型增产改造技术。针对常规结构Y211型封隔器或K344型封隔器及喷枪不完全满足工艺需求的问题,采用Solidworks、Ansys等软件对新型Y211型封隔器、喷枪等工具进行优化设计。创新设计特殊密封结构胶筒及其肩部保护机构,研制抗拉强度和延伸率高的胶料配方,降低了坐封力,提高了承压性能。优化卡瓦结构,设计防砂卡机构,提高了封隔器锚定及坐封可靠性。研制了内嵌整体式喷枪,提高耐磨性能,满足多段压裂需要。通过攻关研究,工艺管柱达到耐温120℃、承压70 MPa指标,单趟管柱可压裂14段,成本比国外降低50%以上。     

投球式全通径压裂滑套研制

常用的水平井多级分段压裂技术在不下入内管、不进行磨铣作业情况下,难以实现管柱内大通径,不利于后期生产管理,为此,研制了投球式全通径压裂滑套。该滑套采用投球打开方式,无内封隔器、液控管线及专门的开关工具,只需向压裂管柱内投置多个同一尺寸的压裂球即可开启全部滑套,施工工艺简单,效率较高,压裂完后管柱通径大。基于显式动力学分析了压裂球推动内滑套运动过程中,内滑套受力变化以及压裂球坐封过程中可复位球座受力变化。结果表明,内滑套和可复位球座的强度均满足现场压裂施工要求。室内实验表明,内滑套启动压力为7. 6 MPa,压裂滑套打开压力为12. 6 MPa;开关、内滑套、弹簧及可复位球座动作可靠,能完成预定动作。     

分层压裂管柱技术研究与现场试验

吐哈油田目前已配备了“Y341-115＋Y241-115”、“Y221-115＋Y111-115”双封隔器分层压裂两层以及“Y211＋滑套”单封隔器分层压裂两层几种分层压裂工艺管柱，但以上几种工艺管柱普遍存在两级封隔器无法实现同时验封。针对以上分层压裂工艺管柱的技术缺陷，开发研制出以“Y511＋Y453封隔器为核心”的分层压裂工艺管柱，并成功实现了现场应用。     

可逐级解封的管内分段压裂管柱设计

分段压裂技术作为低渗透和薄互层油藏有效动用的重要手段之一,在胜利油田的应用规模在逐步扩大。然而该技术中的机械分层压裂工艺在应用中常出现管柱刺断和卡管柱事故。为此,在分析管柱刺断和遇卡原因的基础上,设计了可逐级解封的管内分段压裂管柱。该管柱通过坐封球座统一坐封封隔器,在打开滑套进行压裂的同时采用液压的方式自行启动该层封隔器的解封机构。现场应用结果表明:该管柱在139.7 mm套管内可分9段压裂施工,整体耐压70 MPa,耐温达到150℃,密封压差达到60 MPa,满足现场压裂施工要求,工具和整体管柱的安全性大大提高。所得结论可为低渗透油藏压裂管柱的优化提供参考。     

BZ-60型无阻压裂喷砂滑套的研制与应用

针对常规分压合采工艺管柱不能实现油管畅通,对单井测试以及生产有影响的问题,研发了BZ-60型无阻压裂喷砂滑套和相应的分层压裂工艺管柱。该滑套主要由上接头、定位环、锁紧机构、上密封滑动机构、下密封滑动机构、中心管、壳体等组成,一般配合封隔器使用,主要适用于2层分压合采工艺管柱,结构简单、性能稳定,可实现压裂后油管无阻,不影响后期测试作业。苏里格地区20余口井的使用表明,该管柱满足施工要求,很好地解决了2层分压、压后管内有阻碍、影响测试的问题,成功率100%。     

多级压裂自助解封封隔器及其管柱研究与应用

为实现对河南油田安棚深层系和泌阳凹陷等区块中多层系及大跨度储层的低成本多级压裂增产措施,研制了一种多级压裂自助解封封隔器及其工艺管柱。该管柱主要由多级压裂自助解封封隔器和滑套喷砂节流器等工具组成。其中多级压裂自助解封封隔器设计了自助解封机构,压裂后可快速解封,消除了多级分层压裂易砂卡管柱的问题,同时具有良好的耐高温高压性能。滑套喷砂节流器设计了耐磨级差滑套,可实现投球打滑套分层压裂。5口井的现场试验证明,设计的工艺管柱耐温耐压性能良好,解封安全可靠,能满足河南油田多层油井1趟管柱分层改造的需要,具有良好的推广应用前景。     

薄互层低渗透油藏分层压裂管柱研究与应用

针对胜利油田套管内封隔器机械分层压裂工艺存在的压裂后砂埋砂卡管柱、工具刺坏等问题,研制了以ＹＱＫ３４４－１１３ 型滑套封隔器为核心的精细分层压裂工艺管柱。该管柱具有密封压差高、滑套喷口耐冲蚀、可全井段反洗井等特点,可实现２～４ 层分层压裂施工,满足了薄互层低渗透油藏细分层、高排量、大规模压裂施工的要求。现场成功应用１５ 井次,有效提高了分层压裂的工艺可靠性和经济效益。