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。     

水平井不动管柱多级水力喷砂分段压裂技术

针对目前国内外超低渗透油藏水平井压裂改造工艺复杂、工具应用效率低和可靠性差的现状,设计了不动管柱多级水力喷砂分段压裂工具,研发了投球式滑套喷射器与封隔器,将多套喷射器串接,施工时通过投球的方式逐级打开各级喷射器和封隔器,实现射孔及压裂。该工艺管柱具有井下工具少、不泄压投球等特点,能够不动管柱一次性完成水平井3层段分段压裂。现场试验结果表明,该工艺管柱性能可靠,提高了分段压裂改造成功率和施工效率,是一种先进、安全、可靠、高效的水平井分段改造工艺技术。该水力喷砂分段压裂技术为改善水平井开发低渗透油田效果提供了工程技术保障。     

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。     

拖动式水力喷射分段压裂工艺在筛管水平井完井中的应用

为实现筛管水平井储层有效压裂改造和降低施工风险,对拖动式水力喷射分段压裂工艺进行了优化改进。根据水力喷射分段压裂工艺技术射流增压、射流密封和降低起裂压力的基本原理,结合筛管水平井的井况及特点,将拖动式水力喷射分段压裂工具与滑套式工具相组合,融合相应的施工工艺,降低了筛管井压裂管柱砂卡风险。成功对筛管水平井SA井实施3段加砂压裂,最高施工砂比达到40%,压裂规模72 m3,压裂管柱成功上提出井。裂缝监测结果表明,在水平段压裂位置产生了3条走向明显的裂缝,裂缝长度均为110~135 m,与设计长度吻合较好,实现了储层分段压裂目的。该井产油量由原来的4.0~5.0 t/d提高到25.9 t/d,压裂增产效果明显。      

不动管柱水力喷射压裂技术在川西气田水平井的应用

水力喷射分段压裂技术是针对低渗透致密油气藏开发的水平井特别是裸眼水平井最有效的储层改造技术之一。现有的水力喷射压裂技术存在需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等缺点,不适合川西地区低渗致密的地层特征。通过对现有的水力喷射压裂技术进行改进,形成了水平井不动管柱滑套水力喷射分段压裂技术。该工艺结合了水力喷射压裂技术和滑套多层压裂的优点,不动管柱连续分段改造、不带封隔器、管柱容易起出,克服了常规水力喷射压裂技术的众多缺点,并进行了现场实践,获得了显著的增产效果。     

深层气藏不动管柱水力喷射分段压裂技术

川西深层须四气藏为低孔低渗致密砂岩气藏,气藏埋藏深、压力高,破裂压力、延伸压力高,压裂改造难度大.X21-2H井水平段衬管完井,结合水力喷射技术和滑套多层压裂工艺,开发不动管柱水力喷射分段压裂技术,投球依次开滑套后由喷嘴喷砂射孔和压裂,实现了多段改造.通过优化喷嘴数量、入井管柱和工具、油套注入排量,采用“过交联”压裂液控制技术、环空压力控制技术,保证了顺利施工.     

防蠕动多级水力喷射压裂 工艺管柱的研制与应用

水力喷射压裂改造技术是集射孔、压裂、隔离一体化的改造技术,具有起裂位置准确、起裂压力低、无需封隔器封隔、压出裂缝长、不受完井方式限制等特点,特别适用于低渗透、薄夹层地层的改造。同时为降低施工 成本,缩短施工时间,对单趟钻多级改造技术需求很高,而目前的多级水力喷射压裂技术存在需带封隔器、需动管柱、喷枪寿命短,施工管柱易转动和蠕动的问题。通过研制极差滑套式耐磨喷枪、导流式高压安全锚定器及刚性扶正器,形成了不动管柱多级水力喷射压裂工艺技术。该工艺可不带封隔器、不动管柱实现连续分段改造,克服了常规多级水力喷射压裂技术的不足。     

海上油田精细分段压裂工艺及关键工具

投球滑套分段压裂工艺需多次投球,施工层位一般不超过7层,且滑套无法关闭; 泵送桥塞压裂工艺需多次下入桥塞,并进行钻铣。为进行精细分段压裂,研究了不动管柱水力喷射分段压裂工艺和可开关固井滑套无限级分段压裂工艺。前者通过水力封隔实现12段的精细分段压裂,后者压裂段数不受限制,且可关闭相应层位的固井滑套,控制产液的采出,实现油藏的精细分段和井筒的全通径。两种工艺分别适用于外径为114.3 mm和139.7 mm的套管,压力等级可达70 MPa,均可进行二次压裂,具有较好应用前景。     

PSK多级滑套水力喷射分段压裂技术的应用——以镇北油田水平井为例

目前各油田应用的水平井分段改造技术中,水力喷射分段压裂技术由于入井工具较少、现场施工简单,近年来在长庆油田低渗透油藏水平井得到了广泛应用。但前期水力喷射钻具效率较低,施工中换钻具次数较多,影响了水平井试油压裂速度。文中在调研各大油田水平井水力喷射分段压裂技术的基础上,通过工艺改进和现场应用,形成了PSK多级滑套水力喷射分段压裂技术。现场试验表明,该套工具性能稳定,能够实现水平井多段有效分压,单趟钻具能够施工5~6段,大大缩短了施工周期,提高了施工效率。     

水平井压裂工艺现状及发展趋势

水平井是薄、低渗透以及小储量边际油气藏开发的有效方式。对于渗透率极低、渗流阻力大、连通性差的油气藏,往往压开多条裂缝来增加油气渗流能力。水平井段跨度大,压裂时如何实现各段间的有效封隔,是保证水平井改造有效性需要考虑的重要方面。广泛调研了国内外水平井现有压裂工艺,对限流法、封隔器分段、封隔器＋滑套分段、水力喷射分段、不动管柱滑套式水力喷射分段压裂工艺的特点、适应性及关键问题进行了讨论,并列举了相关应用实例。针对不同的水平井完井情况,推荐了相适应的分段压裂改造工艺,对以后水平井压裂改造工艺的选择具有借鉴意义。     

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。     

水平井分段压裂滑套的研制与应用

水平井分段压裂工艺技术是提高苏里格气田单井产量的有效手段,为此,研制了水平井分段压裂滑套。水平井分段压裂滑套包括压差式开启滑套和投球式喷砂滑套,通过与水力锚、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,可以根据地质情况及分段压裂的段数进行调整。苏里格气田20-17-16H井的现场应用表明,水平井分段压裂滑套结构简单、操作方便、打开压力稳定,可以实现下行锁紧、低密度球的顺利返排,不影响后续生产。     

水平井水力喷射多级压裂工具研制与应用

为了提高水平井水力喷射多级压裂工具的可靠性和耐用性,增加单井喷射压裂级数,研制了多级压裂喷射器及配套工具。水平井水力喷射多级压裂管柱主要由安全接头、内滑套喷射器、无滑套喷射器及单流阀总成等组成。喷嘴采用整体式喷嘴,材质为钨钴硬质合金,内壁有1层耐磨陶瓷合金强化层,可增大过砂量、加大压裂规模;内滑套进行渗氮处理,提高了内表面的耐冲蚀性能。现场应用结果表明,喷射压裂工具的使用性能可靠,喷嘴的扩径很小,且耐磨性能良好,得到了用户的认可。     

CQ-TDY致密油水平井水力喷射体积压裂工具

目前油井水平井环空加砂拖动体积压裂是长庆油田低渗储层改造的主要方式之一。为解决该技术施工过程中常规扩张式封隔器管柱施工前无法验封、易卡钻、施工效率低等实际问题,结合该技术拖动压裂工艺特点,通过可多次重复坐(解)封胶筒的设计以及TDY高强度底封隔器和抗冲蚀水力喷射器等核心工具的研制,形成了CQ-TDY致密油水平井水力喷射体积压裂管柱。该管柱可实现油管和油套环空同时注入,能满足8m~3/min大排量的注入需求,单趟钻可施工14段,施工效率是常规水力喷射压裂管柱的3~5倍。该管柱在长庆油田累计推广应用了427井次,完成了3260段体积压裂施工,平均单趟钻具施工8段,其中有219口井实现了"一趟钻"完井,施工效率高,层间封隔可靠,大幅降低了劳动作业强度,推广应用前景广。     

国内水力喷射压裂工艺技术应用研究进展

水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术,适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造,尤其适合薄互层、纵向多层、固井质量差易串槽井、套变井的改造。介绍了国内各油田和科研单位的水力喷射技术研制和应用情况。重点阐述了油管水力喷射技术和连续油管水力喷射技术。油管水力喷射技术有拖动管柱和不动管柱2种方式,连续油管水力喷射技术有管内加砂压裂和环空加砂压裂2种方式。针对水力喷射压裂技术,结合层间封隔器和滑套喷砂器,提出了1种层间封隔器封隔的多级水力喷射压裂不动管柱技术,适用于薄互层的多层压裂,压裂成功率高、易形成主裂缝,增产效果更好。     

多功能KSL—100滑套式井下水力开关

油田常用的井下开关控制工具只有开启或关闭一种功能 ,若要实现关闭 -开启 -关闭过程 ,必须重新起下管柱 ,因此施工时作业时间长 ,效率低。鉴于此 ,吐哈石油勘探开发指挥部钻采工艺研究院研制出多功能KSL— 10 0滑套式井下水力开关 ,采取液压控制 ,通过连接部分、控制部分和滑套关闭总成三者的有机结合 ,在井下一趟管柱即能成功实现关闭 -开启 -关闭过程。应用工艺和现场应用情况表明 ,KSL— 10 0滑套式水力开关适用于机械卡封、找堵水一趟管柱和选层酸化等多种作业 ,能简化管柱结构 ,降低作业难度和作业成本 ,提高作业效率。已在现场近5种工艺措施中成功应用 30余井次     

水平井水力喷射环空加砂高强度拖动压裂工具的研制与应用

目前油井水平井环空加砂拖动体积压裂是长庆油田低渗储层改造的主要方式之一。为解决该技术施工过程中常规扩张式钢带封隔器管柱施工前无法验封、易卡钻、施工效率低等实际问题,结合该技术拖动压裂工艺特点,通过可多次重复坐(解)封胶筒的设计以及TDY高强度底封隔器和高强度水力喷射器等核心工具的研制,形成了一种水平井用高强度水力喷射体积压裂管柱。该管柱可实现油管和油套环空同时注入,能满足8 m~3/min大排量的注入需求,单趟钻可施工14段,施工效率是常规水力喷射压裂管柱的3~5倍。2015年该管柱在长庆油田应用126口井,平均单趟钻具施工8段,其中有50口井实现了"一趟钻"完井,施工效率高,层间封隔可靠,大幅降低了劳动作业强度,推广前景广泛。     

水平井多级水力喷射压裂封隔工具

为了使1趟钻能够完成6段以上水平井水力喷射压裂施工,研制了PSK多级水力喷射封隔工具。该工具在多层段施工中可通过拖动管柱的方式先用下段的一级喷枪及封隔器进行3段的射孔及压裂施工,然后以投球的方式开启PSK344-110水力喷射封隔工具的喷枪和封隔器进液通道,封堵封隔器下部管柱,再通过拖动管柱的方式施工3个层段,这样就能够用1趟钻对6段进行施工。6口井的应用情况表明,采用多级水力喷射压裂封隔工具,1趟钻可以施工3～4段,最高施工段数为8段,可以减少入井管柱次数,降低成本和减轻工人的劳动强度,缩短施工作业周期,减少对储层的伤害。     

撞击式滑套分段压裂新技术试验应用

随着苏里格气田开发的持续深入,为提高单口水平井产量及节约综合建井成本,部署长水平段（一般大于1000m）水平井是有效手段之一。常规水力喷射或裸眼分隔器分段压裂技术必然需增加分段数,同时也增加了压裂施工的作业风险。为进一步提高单井产量,针对长水平段水平井开展撞击式滑套分段压裂试验。通过采用“分段多簇”压裂方式,同段内形成多裂缝,增大了泄流面积,实现储层充分改造。本文开展了撞击式滑套分段压裂技术的试验研究,旨在缩短长水平段的整体分段数,增加单段内的改造程度,提高单井产量。通过在苏里格气田开展了2口水平井撞击式滑套分段压裂技术试验,施工过程中撞击式滑套开启迹象明显,相比单个滑套,同长度水平段水平井改造后取得较好的增产效果。该技术的成功试验,为长水平段水平井改造提供了新技术储备。     

不动管柱水力喷射压裂工艺在川西水平井改造中的应用

川西气田是典型的低孔、低渗、低丰度、高压致密砂岩气藏,水平井分段压裂是这类难动用油气藏的高效开发的关键技术.针对目前常用的水平井喷砂滑套分段压裂普遍要求固井质量高、封隔器容易失效;连续油管水力喷射分段压裂需要压井、多次动管柱、作业周期长的缺点.综合上述两项技术的优点,形成了不动管柱水力喷射分段压裂工艺新工艺,实现了水平井分段压裂的高效改造,并进行了现场应用,取得了工艺和增产效果的成功,值得在水平井改造中推广应用.