不动管柱两层及三层二氧化碳压裂工艺技术

介绍了不动管柱两层及三层压裂工艺原理及优点。该工艺可实现多层压裂及排液一体化,简化了施工,适用于底部有已射开层的选层压裂,确保了井下工具安全可靠;该工艺在CO2压裂井上具有重要意义,可实现一次配液3~5 h完成两层、三层CO2压裂,缩短了施工周期、降低了试油成本。     

不动管柱多层压裂及排液一体化技术探讨

不动管柱多层压裂排液一体化技术主要采用一趟管柱对油层实施压裂,在不动管柱情况下,排液求产,此外还可通过提升管柱及井下工具结构设计的合理性,实施井下压力与压后井温的监测,从而实现压裂、排液、求产、井压井温测试的融合,既减轻了压裂液浸泡储集层时间过长而对储集层的损害,改善了作业环境,降低了作业成本。     

不动管柱多层分层加砂压裂技术及其应用

针对川西中浅层气藏低渗低孔,纵向上多层系、多砂体叠置等特点,开发了不动管柱多层分层加砂压裂工艺。确定了适应不同储层温度的低伤害压裂液配方,各配方低伤害压裂液均具有较好的抗剪切性能,对岩心伤害率仅4％～12％;不动管柱多层分层加砂压裂工艺可一次性完成三层甚至四层分层压裂,其配套低密度钢球及捕球工艺可大大减少因钢球留在井内对天然气产量和后期作业的影响。该技术现场应用于三层或四层分层13井次,单井平均加砂量92．5m^3,返排率均达62％以上,低密度钢球捕获率72．4％,压裂前平均天然气产量0．3529×10^4m^3／d,压裂后平均天然气产量11．6698×10^4m^3／d,增产效果显著。该技术为同类气藏的高效开发提供了依据,具有较好的推广应用前景。     

不动管柱多层压裂及排液一体化工艺技术研究与应用

为满足探井试油需要,研究了不动管柱多层压裂及排液一体化工艺技术.该技术包括3种形式：压裂两层及排液一体化管柱、选择压裂一层及排液一体化管柱及选择压裂两层及排液一体化管柱.该技术利用一趟管柱,对一个或两个层实施压裂,并在不动管柱的前提下,实现压后排液求产;同时通过管柱的结构设计与井下工具的合理设计,实现井下压力监测与压后井温测试,形成了集压裂、排液、求产、测压、测井温等于一体的完整配套的工艺技术.应用该技术在大庆外围油田及海拉尔地区的5口井中进行了现场试验,成功率100%.该技术使试油工序衔接得更加紧密,既可减少压裂液对储集层的浸泡时间,降低储集层的损害程度,又可降低作业成本,改善作业环境,实现绿色施工,具有广泛的推广应用前景.图6表4参8     

不动管柱多层CO_2压裂排液工艺技术及典型应用

不动管柱多层CO2压裂及排液一体化工艺技术是利用一趟管柱,在不动管柱的前提下,对一个、两个或三个层实施压裂,实现井下压力监测与压后井温测试,形成了集压裂、排液、求产、测压、测井温等于一体的完整配套的工艺技术。应用该技术在大庆外围油田P612井中进行了4层CO2压裂。证实这项技术能够满足探井CO2压裂的需求,使试油工序衔接得更加紧密,既可减少压裂液对储集层的浸泡时间,降低储集层的损害程度,又可降低作业成本,改善作业环境,实现绿色施工,具有广泛的推广应用前景。     

大庆油田致密油不动管柱多层压裂技术的应用

随着能源需求的增加及勘探开发的深入,从传统常规油气走向非常规油气将成为必然趋势[1]。以前采用Y344封隔器“逐层压裂、逐级上提”方式压裂,该工艺最多能实现3层压裂,并且劳动强度大、压裂周期长、成本高、压裂液污染环境的问题。为解决当前完井作业中突出的储层保护、可高效调整层间分隔和薄油层精细分层系等技术难题[2],大庆油田研究形成了采用多段投球打套实现“逐层投球、逐层通径”的不动管柱多层压裂技术。该技术使试油工序衔接更加紧密,既可减少压裂液对储集层的浸泡时间,降低储集层的损害程度,又可降低作业成本,改善作业环境,实现绿色施工[3]。该工艺在大庆油田葡萄花、扶余、高台子等油层细分压裂中年应用200余口井,一趟管柱最多可完成8层施工,满足了致密油直井压裂施工需要。本文主要介绍不动管柱分层压裂工艺技术工作原理特点及应用建议,并通过现场应用实例阐述此技术的适用情况。     

不动管柱分层压裂技术在低渗气田中的应用

针对川西中浅层气藏低渗低孔,纵向上多层系、多砂体叠置等特点,研发了多封隔器不动管柱多层分层压裂工艺,配套了低密度钢球开喷砂滑套及井口捕球工艺.不动管柱多层分层压裂工艺可一次性完成三层甚至四层分层压裂,配套低密度球及捕球工艺,可以大大减少因钢球滞留在井内对产量和后期作业的影响.该技术应用于三层或四层分压13井次,平均单井加砂规模为92.5 m<'3>,低密度球捕获率为72.4%,压前平均无阻流量为0.35×10<'4>m<'3>/d,压后测试无阻流量为11.67×10<'4>m<'3>/d.     

大庆油田高温深井试气井下管柱力学分析及应用

针对大庆油田深井高温、高压裂压力及测试、压裂管柱的特点,在轴向屈曲分析的基础上,综合考虑井况、井身结构、管柱组合、施工顺序,以及考虑库仑摩擦力,考虑井口和封隔器的约束及其对轴向变形、轴向力的影响,给出了试气井下管柱载荷、变形、应力计算方法与公式,编制了井下管柱力学分析软件.据此,可以分析各试气工序下管柱的屈曲状态、载荷、变形、应力及强度安全性,并指导管柱组合和施工参数选择.     

井下作业管柱力学分析软件及应用

井下作业技术作为石油和天然气勘探开发的重要工程技术和手段,近年来取得了显著的进步,做出了重要贡献。随着钻井技术的不断发展,井眼越来越复杂,对井下作业提出了更高的要求,以前单凭经验来进行操作的井下作业已经不适时宜了,经常造成各种井下管柱事故。井下作业管柱受力分析软件在设计过程中用于预测某些潜在危险,尽量避免作业事故发生,使得设计更为合理、切实可行;在作业过程中用以分析某些事故原因,以便针对性地来处理问题,节约事故处理时间,降低作业费用,提高作业效率。该软件可以对起下管柱过程、压裂过程和打捞过程等的管柱力学状态进行计算,并对油管的长度进行初步优化。该软件无论是对作业前的室内设计还是现场作业过程中的作业管柱受力分析都有一定的指导意义,在大港、长庆等油田得到了初步应用。     

不动管柱水力喷射逐层压裂技术

水力喷射压裂是目前先进的分层、分段压裂工艺之一,但由于该工艺要靠井下作业改变其喷射位置才能实现多层压裂,致使工艺推广受到制约。为此,在水力喷射压裂前期研究成果的基础上,通过对喷嘴个数和直径的优化研究、井下压力节点分析,从油管排量与泵压的关系入手,建立了水力喷射无因次特性曲线,探索了环空井底压力的大小计算方法,解决了环空补液量与排量的关系等设计难题,在国内首次提出了完井不动管柱条件下的水力喷射逐层压裂设计方法。同时,配套研制了适用于178mm(215.9mm裸眼)、139.7mm(152.4mm裸眼)和127mm套管的3种规格一趟管柱作业4层的滑套式喷射器。通过现场4口井共13层的作业,结果证明不动管柱水力喷射逐层压裂技术发展和完善了水力喷射压裂工艺,不但实现了射孔、压裂、生产联作,还为合层开采提供了条件。     

大修井管柱力学分析软件的研制与应用

随着越来越多的油田进入开发中后期,各大油田及其子公司都在努力研制开发指导修井方面的软件。由于大修井的复杂性和多样性,目前国内没有对大修各种作业过程的分析,考虑到下入杆管柱及作业工具的安全性,力学分析是关键。为此,采用面向对象软件开发的思想完成大修井管柱力学分析软件,通过输入实钻轨道基本参数、管柱结构及作业参数,实现井筒轨道的三维显示;并利用拉力—扭矩模型输出作业过程管柱各点的拉力、扭矩、侧压力、安全系数和稳定性等力学参数;工具库部分可提供各种修井工具的性能、使用条件和规范。以上的输出结果计算准确,可信度高,对现场作业有较好的指导作用。     

预置多裂缝压裂井下工具的设计与应用

针对低渗油田的渗透率低和油流阻力大等特点,结合水力喷射技术和加砂压裂工艺技术,根据预置多裂缝压裂技术的机理,设计了多裂缝压裂专用井下工具。该工具通过微细限流孔和溢流阀共同作用实现工具的定点喷射和缓慢移动,高压流体通过喷射工具,将高压能量转换成动能,在地层内形成2个对称的扁纺锤体裂缝,实现了井下压裂预置新裂缝的效果。预置的扁椭圆纺锤体新裂缝会使缝周边岩层松弛,应力下降,渗透率上升。现场试验表明,预置多裂缝压裂技术能有效改善地层渗透率,对于低渗透油田的增产增注有良好的效果。     

旋流式井下液砂分离器的研制及应用

油井出砂造成抽油泵的磨损是油田开发高含水阶段存在的普遍现象。针对上述问题,通过经验与数值模拟相结合的方法,设计了旋流式井下液砂分离器,并分析了液相黏度、含砂量、流量对分离效果的影响。结果表明:液相黏度对分离效率的影响最大,液相黏度的增加会导致分离效率的降低,因此井下液砂分离器适用于稀油井或特高含水的油井;当含砂量低于10%时,其对分离效果的影响不明显;对于一定直径的液砂分离器,有一个合理的流量范围,可以根据油井产量的大小,选用适当直径的井下液砂分离器。现场应用表明:旋流式井下液砂分离器能有效地降低进泵液体中的含砂量,提高泵效,平均延长抽油泵寿命60 d,并能显著减少砂卡的发生。     

水平井多级压裂套管柱建模及套管抗挤强度分析

页岩气水平井在压裂作业过程中具有压力大、作用时间长、井筒内温度变化幅度大等特点,由温度变化引起的温度应力对套管抗挤强度有显著的影响。考虑套管与井壁、封隔器的作用,建立了水平井多级套管柱的受力模型、温度应力模型,推导出了考虑温度和套管与井壁作用产生轴向应力影响下的套管抗挤强度公式,通过MATLAB编程计算分析了壁厚、钢级、温度变化幅度、注液压力对套管抗挤强度的影响规律。计算结果表明:温度变化幅度、套管内压、壁厚对套管抗挤强度有显著的影响,温差、内压越大套管抗挤强度越小,最高可使套管的抗挤强度降低24%。     

深水测试管柱动力学分析

深水测试对于及时发现和准确评价海洋深水油气藏具有重要意义,而深水测试的成功率和效果则是通过深水测试管柱力学研究的结果来评价的,其中测试管柱动力学分析可用以评价测试管柱在各种海况下的安全性。为此,提出了使用幅值响应算子（RAO）来计算钻井船纵荡水平运动和升沉运动的位移随时间响应的方法。把通过大钩补偿系统补偿后的升沉运动载荷作为测试管柱顶端的力边界条件和钻井船的纵荡水平运动位移作为测试管柱顶端的位移边界条件,应用有限元方法对测试管柱进行了动力学分析。研究得出以下结论：①在波浪的作用下,钻井船的升沉运动在3 m内,而钻井船的纵荡位移较大;②随着波高的增大,测试管柱的位移和应力波动幅度增大,而应力平均值则变化不大;③波高在10 m以内,测试管柱是安全可靠的。     

水平井多级压裂管柱力学、数学模型的建立与应用

水平井多级体积压裂技术是近几年国内外为有效开发页岩气藏和低渗透油气藏而发展起来的一项新技术,但随之出现了压裂管柱力学环境更加复杂的新问题。针对该复杂的力学、数学问题,根据水平井多段压裂工艺管柱受力特点,建立了悬挂封隔器以下,多封隔器坐封、开启压差滑套和开启投球滑套3种工况的力学模型,并根据各工况的受力特征,建立了这3种工况管柱力学计算的数学模型。根据弹性力学理论中厚壁筒的Lame公式和Von Mises应力计算公式,推导出了管柱受内压力、外挤力和轴向应力共同作用下油管柱安全性评价的等效应力计算数学模型,建立了多级压裂管柱力学强度安全评价的数学模型;根据已建立的水平井多封隔器管柱力学计算的数学模型,开发了水平井多级压裂管柱力学安全评价的实用软件。该研究成果已经在新疆塔里木盆地塔河油田某气井得到了应用和验证,取得了很好的效果,为水平井多级压裂管柱安全工作参数的优化设计和安全性评价提供了理论依据和简便可靠的技术手段。     

水平井体积压裂技术研究与应用

水平井体积压裂技术是有效开发低渗致密油气藏的关键技术。在深层及超深层碳酸盐岩油藏、致密砂岩油气藏和页岩气等领域,持续开展了裂缝与起裂扩展规律描述方法、裂缝参数优化方法、射孔工艺参数优化、多尺度压裂工艺参数优化方法、分段压裂工具、低伤害压裂酸化工作液体系、压后同步破胶及返排优化、体积裂缝诊断及效果评估方法等研究工作。在调研水平井体积压裂技术研究与现场应用最新进展的基础上,形成了以压前储层综合评价、油藏数值模拟、体积压裂优化设计方法、高效压裂液酸液体系、分段压裂工具/裂缝监测与诊断、压后返排优化控制等为主要内容的储层改造技术链,经华北鄂尔多斯致密砂岩气藏、新疆塔河超深层油藏及四川盆地深层页岩气等试验及推广,效果显著,极大地提高了裂缝的有效改造体积和勘探开发效果。对国内类似油气藏的压裂改造和增储上产均具有重要的借鉴和指导意义。