连续管无限级滑套分段压裂技术在苏里格的应用

为了解决苏里格地区油井压裂后续改造中存在的一些问题,引进了连续管无限级滑套分段压裂技术。该技术通过无限级滑套和套管一起固井,然后下入连续管井下工具组合逐个打开无限级滑套进行压裂。该技术在苏里格区块进行了一口井10层的加砂压裂,该井作业时间约15h,有8个滑套都顺利打开,当超压滑套不能打开时,及时进行了喷砂射孔,顺利完成了10层的主压裂,压裂过程中封隔器均坐封稳定可靠,解封顺利,出现砂堵不能解封时,第一时间建立起正循环解除了砂堵。连续管无限级滑套分段压裂技术的成功实施为我国非常规油气藏的压裂改造提供了一种新的解决方法。     

套管固井分段压裂滑套关键技术分析

套管固井滑套分段压裂技术是近年来兴起的一种储层改造技术,目前国外各大公司已经在该技术的研究上取得了较大进展。概述了套管固井滑套分段压裂技术的工艺原理,详细介绍了其关键技术,包括滑套打开方式、内套定位机构、密封方式、滑套包覆层技术和胶塞顶替技术,同时通过对各关键技术优缺点的对比分析,指出套管固井滑套应朝着高开关稳定性、高密封性能和高施工可靠性等方向发展。     

机械或液压触发无限级分段压裂滑套研制

研制了一种机械或液压触发无限级分段压裂滑套。改进现有压裂滑套的结构,设计弹性套、可变径球座,使用同一尺寸的低密度压裂球能够全通径开启若干级滑套,降低压裂后管柱的摩阻,实现储层的精细化改造,并且提供后期修井作业的无障碍通道。对弹性套、可变径球座、弹簧等零件进行理论力学分析和有限元仿真分析,均能满足要求。在室内试验,通过机械驱动过球试验,验证了滑套动作的完整性; 通过混砂压裂液开启滑套试验,得到滑套开启的最小排量为80 m³/h,该值与理论计算值相符。研制的分段压裂滑套及其配套工艺管柱可进行无限级分段压裂作业,为海上低渗和陆上非常规油气藏的精细化压裂增产改造提供技术支持。     

无限级套管滑套多层压裂技术研究

油气资源正逐步成为未来油气产业发展的重点。随着勘探工作的逐步深入和勘探技术的不断发展,我国对低品位、难开采油气资源的动用程度逐年提高,对储层改造提出了新的挑战,套管滑套多层压裂技术则为油气田增产增效提供了新思路。本文从我国油气田开发压裂现状出发,针对当前压裂技术成本高、作业周期长、增产效果不明显等局限性进一步优化设计,引进了无限级套管滑套多层压裂技术,阐述了该技术的设计思路及配套工具的原理、结构,并以苏里格地区苏76-5-2H井为研究对象进行室内及现场试验分析,得出该工艺具有固完井压裂一体化管柱、全通径、无限级压裂等优点,提高了施工作业效率,是一种先进、安全、高效的多层压裂工艺技术,为我国致密油气田多层多段压裂技术探索提供了新的技术手段。     

水平井固井预置滑套多级分段压裂完井技术

针对胜利油田薄互层低渗透等致密砂岩油藏及页岩油气的地质特点和非常规压裂改造的需要,研发了水平井套管固井预置滑套多级分段压裂完井技术。该技术具有压裂级数不受限制、管柱保持统一通径可满足大排量、大规模网缝压裂的需要,后期可选择性开关滑套实现生产控制或重复压裂等特点。室内模拟试验结果表明,预置可开关滑套在模拟固井状态下开启和关闭可靠,密封压力达70 MPa,能够满足现场需求。     

致密砂岩气藏水平井固井滑套分段压裂工艺

鄂尔多斯盆地大牛地气田属于典型的低孔、低渗致密砂岩气藏,水平井分段压裂是经济高效开发气田的关键技术。针对现有水平井裸眼封隔器分段压裂工艺无法控制裂缝起裂位置、二次改造困难等问题,探索了固井滑套分段压裂工艺在大牛地气田的适应性,阐述了该工艺的技术原理、工具组合和工艺特点,并开展现场应用和压后分析。现场应用情况表明:固井滑套分段压裂工艺不仅能够实现水平井定点压裂,而且施工效率高,能够实现一天压裂改造10段。此外,该工艺采用环空压裂施工,施工摩阻低,工具性能好,施工成功率高,在大牛地气田以及国内其他致密低渗油气田具有较好的推广应用价值。     

固井滑套分段压裂技术在大牛地气田的试验应用

大牛地气田属典型的低孔、特低渗致密砂岩气藏,前期采用水平井裸眼封隔器分段压裂取得较好效
果,但该工艺压裂裂缝起裂位置不明确,压后无法实现井筒全通径,为进一步提高压裂改造的针对性,试验了固井
滑套分段压裂工艺。该工艺将专用固井压裂滑套与套管连接并按照气藏分析确定的压裂位置一趟管柱下入井内
固井完井,并通过分级投球、液压或者机械等方式打开固井压裂滑套,进行分段压裂作业。该工艺具有固井完井分
段压裂一体化管柱、压裂级数不受限制、压裂裂缝起裂位置明确、改造地层针对性强、作业速度快、压后井筒全通径
等优点。Ａ井应用表明,固井滑套分段压裂工艺１ｄ可完成１０段压裂,压后井筒全通径,为大牛地致密低渗砂岩气
田有效开发探索了一条新途径。     

水平井可关闭压裂滑套有限元分析

目前使用的压裂滑套不能对见水、见气严重的井段实施有效的控制。设计了一种适用于水平井分层多级压裂的井下可关闭压裂滑套总成,克服了现有压裂滑套打开后不能根据井下实际情况进行开关的缺陷。基于ANSYS建立了有限元分析模型,分析滑套的变形和应力分布,找出滑套结构中的应力集中区域以进行优化设计。结果表明:可关闭压裂滑套总成在70MPa液力作用下,压裂施工安全可靠,满足现场工况要求。     

水平井无限级压裂滑套摩阻模型建立与验证

水平井加砂压裂过程中,大排量、高砂比压裂液易使滑套内壁面和开关工具外表面产生较强的冲蚀破坏,严重降低工具的使用寿命,影响现场安全有效施工。考虑上述实际工况,制定了工具串联式的实验管串结构和实验初步设计方案,建立了管串内部流体摩阻数学模型,研究结果表明,砂泵采用两两串联再并联的组合方式,既能满足实验所需的排量要求,又能提供用于平衡管路之间流体摩阻损失的压头。完善了实验方案,建立了满足实验要求的冲蚀实验台架。当流量为4.75 m3/min、滑套Ⅱ总成开孔数为2 时,管路整体压头约为48.82 m,实验结果满足设计要求;同时,摩阻损失理论计算结果约为48.44 m,与实验摩阻损失基本相等,说明理论模型具有较高的准确度。     

固井滑套多层压裂工艺在LS307井的应用

介绍了YT断陷营二段火山岩气藏LS307井的固井滑套多层压裂工艺、参数确定和施工过程,该井的成功压裂表明:固井滑套工艺技术是一项新型多层分压工艺技术,可实现一次改造多层动用,提高了储层动用程度,且分层针对性强;采用套管压裂方式,有效降低了施工压力,满足深井多薄层储层分层压裂需求;完井、压裂、投产一体化,缩短了作业周期。该工艺解决了YT断陷多薄层火山岩气藏储层改造难的问题。     

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。     

小套管井一次多层压裂管柱的研制与应用

针对坪北油田部分油水井采用小套管开采“低孔、低渗、低丰、低压、低产”油藏的现实，为了节省成本、减少投资，实现少投入、多产出的目的，特研制了一种小套管井一次多层压裂管柱。7井次的现场应用表明，该管柱具有结构简单、坐封方便、反洗通畅、易解卡、一次压裂多层的优点     

套管压裂过程中射孔孔眼冲蚀数值模拟

套管压裂过程中,携砂液在射孔孔眼处产生节流,造成孔眼处发生冲蚀,使孔眼的几何参数增大甚至产生裂纹,影响施工的安全和效果。为此,利用数值模拟软件,采用欧拉-拉格朗日颗粒追踪理论,分析了不同排量和含砂量情况下射孔孔眼附近的流场、颗粒的运动轨迹及孔眼的冲蚀规律。分析结果表明,随着含砂体积分数的增大,射孔孔眼的冲蚀速率不断变大,当含砂体积分数为15%时,孔眼的冲蚀速率达到2.99×10-5m/s;当排量为9 m3/min时,射孔孔眼的冲蚀速率陡增为2.03×10-5m/s,是排量为8 m3/min时最大冲蚀速率的2倍多。研究结果可为现场射孔和压裂参数优化提供科学依据。     

新型压裂滑套水力喷射器的研制及应用

压裂滑套水力喷射器是实现不动管柱水力喷射分段压裂的关键工具。为解决油气田现场使用的压裂滑套水力喷射器存在滑套开启压力不稳定、显示不明显、无锁紧机构及喷嘴不能反洗等难题,研制了新型压裂滑套水力喷射器。该压裂滑套水力喷射器具有以下结构特点:①采用剪钉内置的方式,剪切压力稳定,滑套开启压力显示明显; ②采用开口环式锁紧结构,可实现滑套打开后逆向锁紧; ③喷嘴组件采用分体式焊接结构,解决了压裂反洗时喷嘴脱落问题。现场应用结果表明,该滑套水力喷射器结构合理,操作简单,可满足多段压裂施工的要求。     

页岩气水平井压裂连续管滑套开关工具的研制

页岩气井可通过电缆射孔与机械封隔器层间封隔,通过依次投球,打开压裂滑套,实现多级压裂改造。但是该技术需要下球座投球封堵影响到采油通道的直径,且下入开关工具的时候均需要精确定位,无法很好满足目前页岩气井压裂的发展需求。为此,通过工艺分析,研制了液压式滑套开关工具来配合固井水泥+开关滑套多段压裂技术使用,并对此液压开关工具进行了三维设计,结构有限元分析和流动分析,验证了该工具结构的合理性。试验测试结果表明,该工具可在较小压力下实现滑套的打开和关闭,其设计原理正确,技术性能可靠,现场操作方便,开启关闭滑套的成功率高。     

裸眼分段压裂投球式滑套球座关键技术研究

投球式滑套为裸眼分段压裂管柱中建立压裂级数和压裂过流通道的关键部件,但目前国内尚未开展滑套球座与其匹配的憋压球的密封能力、滑套球座的可钻性与耐冲蚀性方面的研究。通过滑套球座的结构设计、憋压球的材料优选及球座与憋压球密封能力的有限元分析与试验,研究了滑套球座与憋压球之间的密封技术;通过滑套球座材料优选和相关试验,研究了滑套球座的可钻性;通过滑套球座表面硬化处理探讨及冲蚀和密封试验,研究了其耐冲蚀性能。8井次共72段的现场试验表明,滑套设计合理,性能可靠,解决了投球式滑套高承压密封及完井管柱的全通径问题。      

过套管地层电阻率测井仪的试制及现场实验

分析了过套管测量地层电阻率的测井原理、方法以及技术特点,解决了微弱信号检测等关键技术难题,建立了过套管电阻率测井室内刻度实验装置,对地层电阻率测量范围等技术参数进行了测试,为过套管电阻率测井仪的技术评价提供了实验依据。在大庆油田进行了现场测井实验的结果表明,在新完钻且未射孔生产的套管井中,测量的地层电阻率与其裸眼井测井电阻率有着较好的一致性。     

可开关压裂滑套关键技术研究与应用

针对常规投球多级滑套存在的后续储层改造困难的难题,研制了一种新型分段压裂工具——可开关压裂滑套。相比常规压裂滑套,可开关压裂滑套可在井下进行多次开关。在压裂后期,根据储层改造需要,下入开关工具并对可开关压裂滑套进行开关作业,满足后期储层二次改造作业需求。研制了用于水平井裸眼分段压裂作业的可开关压裂滑套及配套开关工具。开展了工具耐冲蚀技术、反复过孔高压密封技术、滑套锁紧限位技术、开关工具定压节流启动技术、开关显示技术等关键技术研究。通过模拟试验,证明可开关压裂滑套的性能达到设计要求。现场应用20多井次,取得了良好的效果。     

全通径滑套分段压裂工具耐冲蚀性能试验研究

结合全通径分段压裂滑套工具现场使用工况,设计了一套适用于大排量、高砂比、长时间冲蚀模拟试验装置以及性能验证装置,试验时平均排量4.5~6.0 m3/min,含砂体积分数20%~30%,有效冲蚀时间达到24 h,充分模拟了全通径分段压裂滑套和开关工具的耐冲蚀性能,并深入分析了工具各项性能指标。试验结果表明,滑套孔眼中轴向冲蚀较周向冲蚀更为严重;开关工具经冲蚀后液缸边角位置发生一定的冲蚀磨损,经联机及密封测试后,滑套密封压力仍稳定在70 MPa,开关工具锁块仍能顺利伸缩,并成功多次打开、关闭滑套。全通径滑套分段压裂工具经长时间、大排量、高砂比冲蚀后,工具性能均能满足使用要求。