支撑剂回流控制技术优化设计研究

包覆支撑剂用来控制压裂井返排和生产期间的支撑剂回流。包覆支撑剂上的包覆层在地层条件下固化,将支撑剂胶在一起,阻止普通支撑剂或者地层砂向井筒的运移以达到控制支撑剂的目的。以最优化理论为基础,以压裂施工的净现值为目标函数。以砂量、砂比和施工排量为决策变量,建立了包覆支撑剂控制支撑剂回流优化设计模型。所建立的优化模型为多元非线性规划,采用优化方法——因素交替法求解。对每个单变量,采用均匀分批试验法求得最优值。依次对每个变量进行优选,就可求得局部最优解。该设计模型不依赖于裂缝几何尺寸模型与产能预测模型,可在保证支撑剂回流控制效果的基础上,从经济角度确定最优的包覆支撑剂量、包覆支撑剂段的砂比和包覆支撑剂段的施工排量等施工参数。采用该模型进行了实例计算,求出最优的包覆支撑剂加砂量为8m^3,最优砂比40％,最优施工排量为3m^3·min^-1。计算结果表明,所建立的模型对指导现场施工有积极意义。     

高压砾石充填防砂工艺参数优化设计

高压一次充填是目前对严重出砂油气井十分有效的防砂工艺措施。砾石尺寸、携砂比、充填排量、携砂液黏度、筛管参数等是高压砾石充填施工过程中影响施工成败和防砂效果的主要因素。为了优化施工参数,改善施工效果,首先分析和研究了地层砂侵入砾石层的特性和砾石层压降计算方法,评价其挡砂效果和对产能的影响,建立了砾石尺寸综合评价方法,用来优选最佳砾石尺寸。以水平射孔孔眼中砾石颗粒不发生沉积堵塞为目标,建立了给定携砂比、携砂液黏度条件下的最小临界排量计算方法,可用来对施工参数进行组合优化设计。最后研究了绕丝筛管尺寸和管柱结构的设计,提出了一套高压砾石充填施工参数优化设计理论与方法。设计结果满足防砂基本要求并达到优化目的,防砂施工效果良好。     

无筛管压裂充填完井在冀东油田的应用

由于支撑剂的返排、高含水等引起的裂缝导流能力的降低, 直接导致油井产能的迅速下降.在用常规压裂充填完井的油井中,防砂筛管经常会出现因粉细砂堵塞、磨蚀等造成的损坏.本文介绍了用不固定的可固化涂敷树脂体系进行无筛管压裂充填完井的现场试验结果,并给出了详细的完井程序、难点以及经验教训等.本研究确定了树脂涂敷在支撑剂上的最佳浓度,对于最大程度地优化支撑剂之间的胶结、被涂敷的支撑剂充填之间的固结力是必要的;同时,最佳浓度的确定有利于减小支撑剂充填之间导流能力的下降.现场应用结果表明,这种不固定的可固化涂敷树脂体系有效地阻止了支撑剂和地层砂返排,保证了采油速度,显著地减少了修井作业的次数.该技术给边缘油藏油井的常规的压裂充填完井工艺提供了可供选择的方案.可不采用防砂筛管而进行完井,还能对有些没有井身限制的井段进行防砂完井.     

服务管柱内径对压裂充填施工压力的影响

压裂充填技术是一种有效的增产技术,其基本原理是:由于常规砾石充填防砂作业会导致很高的表皮效应,因而达不到预期产量的目标,而压裂充填技术则是以大于底层破裂压力的充填压力在近井地带形成人工裂缝,并用支撑剂进行支撑,从而提高近井地带流道,提高渗透率,达到增产的目的。常用于疏松或胶结不好的地层,实现进一步改善防砂的效果。压裂充填的参数包括:充填摩阻(泵压)、压裂充填井层的选择、压裂液、支撑剂的选择,砂比,排量,冲筛比等等,这些参数对压裂充填效果均有较大的影响。本文将通过对渤海湾2口井的压裂充填施工情况分析服务管柱内径对充填摩阻的影响。     

压裂充填防砂井产能预测方法

产能预测是进行压裂防砂优化设计的基础。首先预测压裂对产能的影响,得到压裂增产倍数;计算射孔孔眼砾石层及环空砾石层的附加表皮因数,用砾石充填后产能比考虑炮眼和筛套环空砾石充填对产能的影响;压裂增产倍数与砾石充填产能比的乘积即为压裂充填防砂后的总产能比。根据防砂前流入动态可得压裂充填防砂后的流入动态曲线。采用该方法对吐哈油田颜6-8井进行了产能预测,计算结果与实际产能基本吻合。     

压裂充填防砂方案参数优化设计

压裂充填防砂技术是针对油气井出砂现象发展起来的油层改造和防砂技术,是端部脱砂和充填两大技术的结合,具有增产与防砂的双重作用。建立了压裂防砂施工设计理论模型,编制施工设计软件。应用该软件对模型进行敏感性分析,以增产防砂效果为目标,对支撑剂类型、施工排量、施工泵压、脱砂时间、支撑剂用量等参数进行了优化设计。现场应用表明,理论模型可靠,计算结果准确,对提高施工的成功率具有一定参考价值。     

在复杂井段成功地实施压裂充填防砂完井

20世纪 90年代以来 ,石油工业一直依靠砾石充填和压裂充填防砂完井技术来提高松软岩层的油井产能。但是 ,由于完井井段的日益加长 ,井况越来越复杂 ,尤其是在对渗透率有变化的井段完井时 ,传统的防砂技术难以担当此任。一种新型筛管组合工具应运而生。该筛管组合上的砂浆流道可变换 ,既易于级装 ,又可实现低成本操作。三个应用实例井证明 ,该同心环形充填筛管组合可成功地将砂浆输送到以前不曾充填的完井井段并可使多层复杂井段一次性实现压裂充填作业     

新型完井筛管系统

美国Beker石油工具公司新近开发了一种新型完井筛管系统。该系统可以防止水平裸眼井砾石充填井眼的不稳定性和长外段下套管压裂时形成的环状桥堵。通常采用大油层连通和长的水平井段及长压裂-充填完井采油。此时，防砂筛管和砾石充填工具需要承受高的泵速和支撑剂体积，以便用无孔穴方式沿井底进行砾石充填。     

气井井下防砂工作筒冲蚀性能研究

为降低气井压裂后出砂对生产管柱及地面设备造成的危害,延长气井生产管柱使用寿命,提高生产安全性,研发了气井井下防砂工艺技术。研制的工作筒作为防砂筛管井下定位的关键部件,在压裂过程中受高速支撑剂颗粒冲蚀作用而磨损,其定位可靠性存在风险。为研究工作筒的冲蚀规律,运用数值模拟软件对工作筒在不同排量、砂比、粒径条件下的冲蚀情况进行分析。研究结果表明：支撑剂对工作筒的冲蚀磨损主要发生在筒内变径区域;随着施工排量的增加,工作筒的冲蚀速率随之增加,且成近似指数关系;在施工排量及砂比一定的条件下,颗粒直径变大,冲蚀磨损呈现出先增大后减小的趋势。分析结果可为防砂工作筒结构的优化设计提供依据。     

细分层系高效压裂充填防砂管柱

针对?244.5 mm套管完井作业中突出的调整层间分隔和薄油层精细分层等技术难题,设计了集旁通过流筛管、生产滑套于一体的外层防砂管柱,以及将充填转换总成预置于锚定密封总成的压裂充填防砂服务管柱,使充填时减少1层中心管的下入,满足低摩阻、大排量充填防砂和细分层系的需要。通过对管柱关键工具的分析以及施工参数的模拟,研究结果表明该管柱可安全下入最大拉伸载荷50 kN;冲管长度500 m且正循环压裂充填施工排量为6.48 m3/min时,最大压力58.3 MPa;反循环洗井施工排量为1.27 m3/min时,最大压力17.45 MPa,满足现场施工要求。该技术在渤海油田A井实施1次5层充填防砂作业,现场应用结果表明,细分层系高效压裂充填防砂管柱性能稳定可靠,比常规充填防砂施工作业节约3 d工时,并且实现免下分采管柱进行分层调控生产,节约作业时间近1 d,具有一定的推广应用价值。