水平井油管钻磨复合桥塞技术及应用

针对连续油管钻磨复合桥塞存在成本高、易卡钻等问题,结合长庆致密油藏地层压力低的特点,提出了水平井中采用油管输送工具钻磨复合桥塞。改进了一种平底磨鞋;兼顾转速和扭矩优选了性能稳定、使用寿命长的螺杆;按实现功能和尽量简化的原则组配形成了国产化的钻磨工具组合;依据环空止动返速模型设计了最小施工排量;以偏心环空压耗计算为重点得到最大施工泵压;针对水平井难以精确计算钻压的问题,提出了按螺杆最大许用钻压控制悬重同时限制泵压压降的钻压施加方法。该技术在长庆油田进行了8 口井的现场试验,一趟钻最多钻除复合桥塞13 个,单个桥塞平均钻磨时间小于120 min,单个桥塞最快钻磨时间40 min,性价比不低于连续油管作业。     

基于ABAQUS的复合桥塞钻削仿真及其性能分析

为提高复合桥塞钻磨的安全性、可靠性和钻磨效率,以碳纤维复合桥塞和圆柱切削齿钻头为研究对象,基于ABAQUS软件的二次开发功能,进行复合桥塞三维钻削过程的有限元仿真。采用完全正交试验法研究钻压和转速对桥塞钻除速率、钻头轴向接触力以及钻头扭矩的影响。试验结果表明:桥塞钻除速率、钻头轴向最大接触力和钻头最大扭矩均随着钻压和钻速的增加而增大;钻除速率和扭矩波动的敏感因子是转速,钻头轴向接触力波动的敏感因子是钻压;钻压对钻头轴向接触力的影响约为转速的2倍,对于扭矩波动的影响二者相差不大,因此在现场钻塞时可以通过适当降低钻压、提高转速来减小轴向力和扭矩的波动,从而延长钻头的使用寿命。研究结果为复合桥塞钻削研究方法提供了新思路。     

钻头钻削桥塞过程受力分析与试验研究

为了定量分析和控制连续油管钻头钻削桥塞过程中的钻压和扭矩,预防钻屑过大,返屑困难,对复合桥塞钻削过程进行了力学分析。通过建立连续油管钻头钻削桥塞过程力学分析模型,分析了钻头钻压与压入深度和扭矩与切屑之间的力学关系,得到了钻压、扭矩与切削深度的力学方程。为验证该力学方程计算结果的准确性,在2口井进行了现场试验,共钻掉9个桥塞。试验显示,计算结果与现场试验结果的最大相对误差为15%,可满足预测实际钻塞深度的精度需求。研究结果表明,建立的连续油管钻头钻削桥塞过程力学分析模型可以描述钻压、扭矩与切削深度之间的力学关系,对桥塞钻削施工中钻压与扭矩的控制具有指导意义。      

水平井连续油管钻磨桥塞工艺研究与应用

针对连续油管钻磨桥塞过程中经常由于工艺参数选择不合理导致施工效率低的问题,通过分析连续油管钻磨工艺特点、钻磨工具的工作特性以及井底磨屑在不同井段的运移规律,结合"上提扫屑和定点循环"的钻除桥塞模式,对施工工艺进行了调整,对工作参数进行了优化,形成了水平井连续油管钻磨桥塞的工艺方案:选用PDC镶齿5刀翼磨鞋,螺杆钻具选择"中扭矩、中转速"工作模式,排量不低于420 L/min,钻压控制在14.7~19.6 kN。该工艺在数十口井进行了现场应用,与优化调整前相比,单个桥塞的平均钻除时间缩短46.5 min,钻磨动力液消耗量减少49.4%,一趟钻具能够连续钻除12个复合桥塞。应用结果表明,连续油管钻磨桥塞工艺在压裂后可以迅速恢复井筒畅通,达到提速增效的目的,具有很好的推广应用价值。      

泵送式复合桥塞钻磨工艺研究与应用

华北油田任密1H等井压裂采用了泵送式复合桥塞分段压裂工艺,压裂放喷后出现桥塞砂埋现象,需要钻磨桥塞提高产量。通过对桥塞分段压裂工艺特点分析,找出了钻磨桥塞的难点并制定相应方案。根据井况分别采用连续油管底带螺杆钻、普通油管底带螺杆钻加自制的旋流式四翼凹底磨鞋等工艺对任密1H、太密1X井钻磨桥塞,实现了一趟管柱连续钻磨5个和4个桥塞,实现了快捷、安全施工。     

免钻磨大通径桥塞技术在页岩气水平井分段改造中的应用

目前国内页岩气水平井分段压裂主要采用单流阀式复合桥塞,在压裂后桥塞钻磨阶段面临着套管变
形、钻磨周期长、工程费用高等问题。通过引进免钻磨大通径桥塞技术,从可溶性压裂球溶解试验、桥塞常温承压
试验、桥塞１２０℃高温承压试验、桥塞室内钻磨试验几个内容进行室内评价,证明桥塞能够满足现场施工要求。在
ＷＹＨ３－１井投入现场使用,结果证明,免钻磨大通径桥塞可满足不同排量泵送要求,坐封可靠。可溶性压裂球在
压裂作业时抗压,在生产流体环境下自然分解,并能确保入井后２４ｈ内的完全密封。使用该桥塞,压后无需连续油
管钻磨,比传统复合桥塞更高效。由于无需连续油管钻磨,所以采用该桥塞可以有效提高压裂段长度,增加泄流面
积,并满足深井水平井压裂作业的要求。     

连续油管钻复合桥塞工艺研究

目前水平压裂完井是生产页岩气的主要方法,大部分井都是用下桥塞和射孔的方法来完成压裂作
业,当压裂作业后,用连续油管带马达去钻磨桥塞。国内页岩气开采单井下复合桥塞和钻桥塞数量在２０个左右,
对于施工作业方而言,提高钻塞作业效率是关键。通过对作业前准备和规划、钻磨设计、马达选择、液体的选择、钻
压、短起次数和速度、钻磨期间是否让井生产、地面返排设备、施工紧急情况及数据分析等情况的详细分析,结合国
内页岩气井的实际开发经验,不断改进创新,最终得到了一套适合国内页岩气开发过程中钻磨桥塞的推荐做法。     

提高连续油管钻塞作业效率的方法

连续油管在钻塞施工作业中会遇到各种原因而导致效率低下,通过降低钻井液的摩擦阻力、采用低钻压高转速方式、科学制定桥塞钻进制度、合理选择磨鞋型号及使用震击器等方法可以提高连续油管钻塞的作业效率和安全性。本文主要结合连续油管现场应用实际,阐述对提高连续油管钻磨效率的一些认识。     

连续油管在某页岩气A井钻磨解卡与认识

目前复合桥塞已大规模应用于页岩气开发中,压裂后为了尽快实现测试和投产,都采用连续油管钻磨桥塞以清除井筒内堵塞物。作为带压作业的连续油管施工,存在的风险较多,而连续油管井下遇卡是连续油管钻磨桥塞可能出现的一种风险,处理不好很可能造成严重的事故。针对这一情况,结合某页岩气A井在钻磨桥塞作业过程中出现的连续油管遇卡现象,在借鉴国外成功做法的基础上,进行了一系列的探索和尝试,在一定范围内上提下放连续油管、卡点分析、钻磨工具测试、环空测试、大排量泵注和环空间断挤注,最终成功将连续油管起出井口。提出了一套可行的连续油管钻磨遇卡解决方案,以指导连续油管作业,降低作业风险,为页岩气的开发做出更大的贡献。     

连续油管钻塞技术在GD14H井的实践及认识

电缆复合桥塞封层+射孔分段压裂联作技术是国内外非常规油气藏水平井分段改造开发的主体技术。受井身结构及压裂施工的影响,桥塞中途坐封或放喷过程中砂埋桥塞都会严重影响水平井的正常施工或生产。利用连续油管安全、高效的钻磨掉井筒内桥塞成为恢复全通径井筒的关键。为此,文章通过对连续油管钻磨桥塞工艺技术特点的分析,优选了连续油管钻磨桥塞井下工具串、研发了钻磨液配方、优化了钻磨参数、创新采用反循环打捞篮对钻屑进行了二次处理,并在大港油田GD14H井进行现场应用。应用结果表明,该技术具有施工周期短、钻磨效率高、井筒清理效果好等优点,具有一定的推广应用价值。     

页岩气套变水平井连续油管钻磨复合桥塞技术

页岩气套管变形水平井分层压裂钻磨复合桥塞时,易出现钻屑堆积和卡钻等风险。采用节点分析法梳理了页岩气套管变形水平井可能导致连续油管钻磨桥塞的风险事件,探讨了包括地面流程、钻磨工作液性能参数、钻磨工具选择、施工排量、钻压优选、短起以及打捞钻屑等方面的技术要求。现场实践表明,地面流程应同时具备流体泵注流程和备用流程;应选择强度高耐磨性强、切削能力适中、研磨性好的5翼PDC镶齿平底磨鞋;钻磨液的摩阻应较低,携带液的黏度较高;钻磨排量应考虑钻屑能返出井筒;短起能有效携带出钻磨时不能返出的较大钻屑;强磁打捞能捞出井筒内的卡瓦块。该项技术能有效降低卡钻风险,为工程技术人员顺利完成套变水平井的桥塞钻磨提供切实可行的技术方案。     

连续油管在页岩气井储层改造中的应用——以威204井为例

针对目前连续油管在页岩气藏可钻式复合桥塞分段压裂改造中的应用,结合威204井井况和现场应用情况,对页岩气井增产改造连续油管和井下工具的选择、连续油管工艺实施关键技术、高压环境下连续油管作业关键技术点等进行了探讨。结果表明：连续油管和井下工具的优化选择、连续油管工艺的多样性,以及其对井身轨迹的强适应性等可保障页岩气井改造成功;钻磨复合桥塞作业成功的关键是合理判断钻压和泵注压力的关系,以及地面流程的有效控制;防喷器功能的保障,防喷盒动密封性能的可靠是高压环境下连续油管作业井控安全的关键。该成果为连续油管在页岩气井储层改造中的规模化应用奠定了基础,为连续油管在高压环境作业积累了经验教训。     

连续油管新型钻塞胶液在JY25-1HF井的应用

在连续油管钻磨桥塞施工中,由于连续油管设备及钻塞液的限制,钻屑难以返出井口,易出现憋泵、卡钻等复杂情况。为此,对现有连续油管钻塞液进行优化改性,引入多糖类高分子化合物为流型改性剂,通过材料优选及性能对比,研发出新型钻塞胶液。通过判别,该新型胶液属于幂律流体,计算得出,原钻塞胶液在管柱内和环空内均为紊流,循环压耗均为0,而新型钻塞胶液在管柱内为紊流,在环空内为层流,而循环压耗分别为1.7 MPa、0.116 MPa。新型钻塞胶液在涪陵JY25-1HF井连续油管钻磨桥塞施工中进行了试验应用,在注入10 m3时循环泵压最高,为1.80 MPa,与理论计算结果基本吻合,误差在1.80%。应用效果表明,新型钻塞胶液综合携带能力显著提高,携带量提高了2倍以上,值得进一步推广应用。      

连续油管钻磨复合桥塞作业参数优化

多级储层改造技术的产生促进了封隔桥塞的应用,油气井投产前要求桥塞能够快速地被钻磨掉。使用连续油管和容积式马达钻磨复合桥塞是油气田开发中最常用和最有效的技术之一,而这项技术的优化常常受到各种可变参数的制约。通过对连续油管可控变量参数的总结、分析和研究,重点介绍了连续油管钻磨复合桥塞作业技术的优化过程,并认为钻塞工具、钻磨液体流体排量、马达失速停转、钻磨进尺速率和最佳井口压力是影响钻磨桥塞效率的５个关键因素。还通过对现场施工作业数据的分析,得到了钻磨进尺速率和最佳井口压力是优化的关键与提高作业效率的结论。     

连续管磨钻工艺的研究与应用

钻铣桥塞是解决水平井分段压裂后续问题的关键技术。常规钻铣工艺通过普通油管加钻铣工具来实现,但存在工具下入困难、施工周期长等问题。为此,开发了连续管磨钻工艺技术。该技术通过水力液压动力带动磨鞋高速旋转,对井内堵塞物进行钻磨,磨铣成细小碎屑返出,使井筒畅通,以方便进一步的返排和生产作业。2口井的现场应用结果表明,连续管连接钻铣工具易下入水平井段,可实现边钻铣边冲砂连续施工,具有带压作业、施工周期短及效率高等优势。     

水平井常规油管井下动力钻塞技术研究

水平井速钻桥塞体积压裂是国内外致密油气藏开发的主体技术,增产提速效果明显。 该工艺压裂后需利用连续油管钻磨桥塞,在长水平段、复杂井况下施工难度大,且长庆油田沟壑纵横的道路条件难以满足设备动迁需要,加之作业费用昂贵,应用受限。 为此,开展优化工艺管柱设计、研发高效磨鞋、优化工艺参数、研制易钻桥塞等研究工作,实现了水平井常规油管井下动力钻磨工艺。 现场应用表明,该技术成功率为 １００％,且具有适应性强、施工效率高、低成本等优点。     

新型速钻复合桥塞的开发与应用

桥塞分段压裂技术是目前国内外非常规油气藏增产改造的主体技术之一,具有分段压裂层数不受限制、能实现大规模大排量体积压裂、桥塞钻铣完后井筒畅通等优势,其技术核心是桥塞工具。但此前该技术和速钻桥塞均需进口,价格高且影响非常规气藏工业化开发的周期。通过力学分析、结构优化、材料优选和实验评价,成功开发出了具备高钻磨效率和高密封承压能力的新型速钻复合桥塞,并实现了复合材料生产成型、桥塞设计加工国产化。新型速钻复合桥塞主要包括丢手机构、锚定机构和密封机构,其中丢手机构通过剪切销钉控制坐封工具与桥塞丢手;锚定机构具有芯轴防转动和防下移功能,可有效提高钻磨效率;密封单元和保护套采用弧面结构设计,能提高密封承压能力。其主要部件均采用特殊增强材料和树脂基体复合而成,并经过缠绕和模压等工艺加工成型,材料强度高、可钻性好、钻屑易返排。新型速钻复合桥塞已现场应用20余井次,动作灵活、密封可靠、钻磨效率高,能够满足非常规气藏储层改造的要求。     

川西气田可钻桥塞分段压裂技术

可钻桥塞分段压裂既能同时满足不限级数和大排量压裂的需求,又能满足压后井筒畅通,利于井下作业和生产,对非常规油气藏体积压裂具有较强适应性。通过分簇射孔参数优化、分段压裂参数优化,配套桥塞选型及井口装置、泵送及钻磨参数研究,形成了可钻桥塞分段压裂技术,解决了大排量压裂与井筒畅通的矛盾,在川西气田开展三井次先导试验,最大分段数达到15段,最多射孔簇数43簇,最高施工排量18 m3/min,压后成功钻磨桥塞。     

免钻桥塞在致密气藏储层改造中的适应性评价

可钻式复合桥塞内通径小,压后需磨铣桥塞,连续油管钻塞费用高、作业周期长,严重影响了水平井的投产进度。大通径免钻桥塞内通径大、压裂球可溶,现场实施简便、经济可靠。结合区域储层流体特征,开展压裂球的室内溶蚀评价实验,压裂球在清水中不溶蚀,在压裂液和返排液中易溶蚀,温度越高溶蚀越快。根据室内实验结果,优化桥塞泵送工艺,采用活性水泵送桥塞,再采用清水作隔离液,控制可溶球的溶蚀速度。将大通径免钻桥塞应用在松辽盆地凝析气藏水平井X井的6段压裂中,累计泵入液体4 760 m~3,支撑剂354 m~3,顺利完成了水平井各段的储层改造。现场试验表明,大通径桥塞工具坐封可靠,压后返排中压裂球溶蚀彻底,满足压裂施工要求,能大幅缩短水平井投产周期,在致密气藏储层改造中具有良好的推广价值。     

用于桥射联作的可溶桥塞设计及应用

非常规油气藏储层进行分簇射孔分段压裂改造中,大斜度和水平井段使用电缆泵送复合桥塞的方式隔离井段进行体积压裂,在随后的投产过程中,需要使用连续油管对复合桥塞进行钻磨,增加了施工成本,延长了完井周期,同时连续油管钻磨桥塞还存在遇卡风险。为解决这一问题,研制了一种以镁基合金材料为主的可溶桥塞,在一定温度和矿化度的钻井液条件下能够整体溶解,经过实验室密封承压及溶解性能试验后,在现场进行了初步的应用。