大规模压裂水力锚设计

在大规模压裂施工中,针对水力锚锚爪挤压变形及套管应力变化大,采用仿真分析方法,对大规模水力锚进行数值模拟发现,优选合适材质并优化锚爪尖角宽度、角度,直径及高度,同时研究锚爪对套管影响,研究结果表明材质为20CrMo,爪尖角宽度为5mm,角度为90度,直径47mm,高度25mm时设计最为合理.     

软锚爪水力锚的研制与应用

针对常规水力锚固定管柱时会损坏套管及卡井的问题,研制了软锚爪水力锚。它采用橡胶锚爪头,正常分注时锚爪靠其与套管之间的摩擦力卡牢在套管内壁上,不会损坏套管。水力锚卡井时,可以采取强拔的方式,把橡胶锚爪从锚爪活塞中拔脱而解卡。试验结果表明:泵压50MPa时软锚爪水力锚的锚定力达683.2 kN,是其额定锚定力的1.132倍,符合行业标准;锚爪伸出和复位成功率达100%,锚爪无任何卡阻现象。使用软锚爪水力锚可以节约作业费用,具有较好的经济效益。     

斜置锚爪式水力锚研制与应用

斜置锚爪式水力锚用于完井管柱的锚定,减少油管伸缩.该新型水力锚锚爪腔轴线与锚体轴线呈一定角度,在提供足够的锚定力基础上,上提管柱时可沿锚爪轴线产生分解力,确保锚爪复位,地面试验表明解卡力降低15％.另外,该装置增加内管设计,避免大量产出液进入锚爪腔内而结垢.现场应用78井次,平均泵效提高13.1％,锚爪复位成功率达100％,没有出现因锚爪复位困难、报大修的事故,较好地解决了常规水力锚易结垢、卡管柱的问题.斜置锚爪式水力锚在分注、压裂等方面也有较好的应用前景.     

新型压裂用防砂水力锚试验研究

概述了新型水力锚的结构设计、挡砂性能试验研究及工具性能特点。利用工具结构设计和室内试验相结合的方法,研究了新型防砂水力锚,提高了工具安全性能;该工具可以有效过滤细砂,挡砂精度达到60~100μm,能广泛应用于直井、斜井及水平井中,满足压裂以及采油、注水的工艺要求。     

水力锚锚爪结构对套管变形及挤压应力的影响

为优化水力锚爪结构参数,减小水力锚爪结构对套管的损伤,针对普通螺纹齿形锚爪和镶硬质合金锚爪结构,利用材料力学理论建立了镶硬质合金锚爪接触处套管所受的挤压应力公式,采用有限元法分析了普通螺纹齿形锚爪接触处套管的变形及挤压应力。分析表明,普通螺纹齿形锚爪和镶硬质合金锚爪均会对套管产生不同程度的损伤;在相同油管内外压差作用下,与镶硬质合金锚爪相比,普通螺纹齿形锚爪接触处套管所受挤压应力和径向变形较小,对套管损伤最小。研究结果表明,试油压裂用水力锚结构应采用螺纹齿形设计;在相同油管内外压差作用下,镶硬质合金锚爪接触处套管所受挤压应力随牙齿楔角增大呈幂律指数降低,随牙柱直径增大呈幂律指数下降,随锚爪直径增大呈多项式增大,随牙齿后角呈指数增大,但增大幅度较为平缓,随轴向载荷增大呈多项式增大,但增大幅度较小;建议牙齿楔角取10°,锚爪牙柱直径取10~12 mm,锚爪直径取40~50 mm。研究结果为水力锚锚爪结构设计提供了理论依据。      

卷吸效应水力锚防砂卡可行性计算分析

水力锚是在井下指定位置用来对封隔器进行锚定的工具。由于常规水力锚结构设计的缺陷,井下液体杂质(地层砂、支撑剂)容易进入到锚爪内腔并在此沉积,导致锚爪解卡受阻,严重影响封隔器的封隔效果。提出了利用卷吸效应在水力锚内部形成高速射流,以此来控制液体杂质的运动轨迹,将进入到锚爪内腔的液体杂质在压力差的作用下从内腔中卷吸出来,同时防止外部杂质再次进入到锚爪内腔中。利用伯努利方程对此原理的可行性进行了分析。     

新型卡瓦式高温高压水力锚的研制与试验

西部油田超深碳酸盐岩储层部分井需进行酸压施工才能获得工业油气流,施工初期压力高,沟通储层后压力快速下降,存在压力反转的现象。目前使用的常规水力锚存在对套管损伤大、密封性能弱、压力反转时无法锚定导致封隔器失封等问题。鉴于此,研制了新型卡瓦式高温高压水力锚。该水力锚采用支撑密封结构,可增强密封能力;采用桶状卡瓦,可减小对套管的损伤;采用机械锁紧机构,可解决压力反转锚定失效的问题;采用C形弹力环机构,可有效解决重复酸压问题。试验结果表明:新型卡瓦式高温高压水力锚耐压达到70 MPa,C形弹力环能进行6次以上有效锁定;在坐封压力20 MPa下,锚定力在490 kN以上。该水力锚可有效地提高深层碳酸盐岩储层酸压完井施工成功率,为油田的高效开发提供技术支撑。     

压力波动对水力锚安全性能的影响

开发低渗难采油气藏的最好办法就是多层压裂技术,多层压裂具有针对性强、作业时间短、压裂效果好等特点,但在压裂过程中经常会出现压力波动,致使管柱上下蠕动从而导致关键工具水力锚和封隔器失效,严重影响施工安全,因此压力波动对水力锚安全性能影响的研究至关重要。针对水力锚锚定、封隔器全部失效这一危险情况,考虑了接触非线性以及压裂管柱的瞬态动力学特性,运用ANSYS软件,建立了上部压裂管柱和下部工具串的力学模型,对不同压力波动幅值下的压裂管柱进行瞬态动力学分析,分析结果表明水力锚最大轴向摩擦力值随波动幅值的增加而增大,同时计算出使水力锚滑脱失效的临界压力波动幅值。该研究结果不仅可以为水力锚的优化设计提供有效的理论依据,也为压裂施工提供合理参数。     

抽油泵固定阀组阀球座密封锥角优选

抽油泵固定阀组是影响整个抽油泵容积效率的重要因素之一,其中固定阀组阀球座密封锥角度数的选取是一个主要因素。以某抽油泵固定阀组流道模型为例,运用CFD软件对其进行不同锥角参数的对比分析,得出60°锥角模型在整个阀球坐回的过程中受到的流体轴向力较90和75°模型更大的结论。因此,60°锥角模型的阀球能更快地坐入阀球座,减少从阀球与阀球座间隙的流体漏失量,进而提高泵的容积效率。     

水平井储层改造新方法—水力喷射压裂技术

传统水力压裂应用于水平井改造增产效果并不理想,经常最多产生两个主要裂缝区,而且位置也不确定.水力喷射压裂是一种利用水射流独特性质的储层改造新技术.该技术结合了水力射孔和水力压裂技术,能够沿着水平井横向在多个位置独立连续压裂改造而不使用任何机械密封装置.文章阐述了该技术的原理和工艺过程,介绍了其主要技术特点,分析了影响该工艺的关键因素,指出了该技术的局限性以及我国应用该技术的难度,最后表明射流参数优化是该技术一个重要方面,应该成为今后的一个研究重点.     

水力锚对套管损伤数值模拟分析及结构优化

文章从水力锚结构和工作原理出发，利用ANSYS有限元分析软件，分析了水力锚在内压作用下对套管的接触问题，计算了锚爪弧面直径比套管内径大、小、相等3种情况下，其对套管接触应力与变形，优化出同一套管内径对套管伤害最小的锚爪弧面直径，对减少套管损坏、延长套管寿命具有重要的现实意义。     

水力喷射压裂液的研究及在中原油田的应用

针对水力喷射高剪切、油套混注的特点,室内研发了一种剪切恢复性好、低摩阻的压裂液体系,并初步探索了一种模拟现场施工条件的室内评价方法。经过对压裂液影响因素分析,研究发现,高剪切后的压裂液耐温耐剪切能力下降、粘弹性降低;随着油套液量比增大,成胶速率减慢,高温剪切实验中发现压裂液初期粘度最低,但"二次交联"后粘度最高,温度对"二次交联"影响很大,低温条件下不再出现"二次交联"特性,且耐温耐剪切能力差。经中原油田现场成功应用证明,此压裂液体系抗剪切能力强且可满足较大的油套液量比范围,具有广阔的应用前景。