无线射频识别滑套关键技术研究

射频识别(RFID)技术具有非接触式信息传递的特点,引入RFID技术能够很好地突破现有滑套工具存在的技术瓶颈,并能大大拓展滑套工具功能。阐述了RFID驱动滑套工具的结构原理及性能特点,分析了基于RFID技术的滑套工具关键技术———井下RFID通信技术、石油井下控制系统和滑套执行单元结构。建议国内研究机构开展井下射频标签、高性能线圈、井下工具控制系统及井下机-电-液一体化微型执行单元的研制,开发基于RFID技术的可往复开关的压裂滑套工具,并拓展其应用范围。     

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。     

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。     

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。     

管外封投球滑套压裂技术

由于常规压裂技术无法实现裸眼完井水平井长水平段的压裂,严重制约了油田非常规油气资源的大规模开发,为此,进行了管外封投球滑套压裂技术研究。研制了K342-142压裂封隔器、PS70-140压差滑套、BS70-140投球滑套、QZ-130坐封球座等一系列工具,形成适用于河南油田的多级分段压裂工艺管柱,适合致密砂岩压裂,满足了油田快速开发非常规资源的需要。     

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。     

一球多簇分段压裂滑套工具技术研究

多级滑套分段压裂工艺技术和泵送桥塞分段压裂工艺技术各自都存在应用局限,国外开发的一球多簇分段压裂滑套工艺技术能弥补现有技术的不足。简要介绍了一球多簇分段压裂工具技术的发展状况、工艺技术原理、工具功能结构,并对该工具设计及应用中的关键参数进行了设计计算。一球多簇分段压裂滑套工具能够通过投放1球实现多点压裂,形成足够多的裂缝连通储藏,从而提高油气采收率。簇式滑套是实现投放1枚憋压球开启多簇滑套的关键工具,而其独特结构的球座是实现该功能的关键部件。该工艺技术为非常规油气的高效开采提供了新的方法。     

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。     

机械式滑套开关多级找堵水技术研究与应用

针对常规插管式多级找堵水管柱不能实现Ⅰ、Ⅲ层合采的问题,以及在封上采下时不能进行反洗和监测动液面影响了部分井生产资料录取的难题,研发了机械式滑套开关多级找堵水技术。该技术工艺管柱主要由Y441-114封隔器、滑套、开关工具、丢手接头及泄压球座等配套工具组成,通过下放或上提管柱使开关工具打开或关闭对应油层的滑套,实现多层之间分层开采或合采。现场12井次的应用结果表明,该工艺开关控制灵活,地面显示明显,调层成功率100%。机械式滑套开关多级找堵水技术为中浅油藏找堵水一体化工艺提供了新的技术支持。     

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。     

RFID在井下工具中的应用

为了提高油气井长期有效性和作业效率、降低油气井的建井成本,近年来RFID技术在石油领域的应用取得了一定进展。在调研国内外文献的基础上,阐述了RFID技术的原理和基本特点,对其在压裂工具、钻井扩眼工具以及其他井下工具中应用的可行性进行了分析,指出了RFID在井下工具中应用的关键技术。分析结果表明,RFID井下工具比力学或机械式工具具有更大的优势,RFID在井下工具中成功应用的关键是电子元件和电池在高温高压条件下良好的工作状态,开发耐高温高压的电子元件将对RFID的应用和其他通信技术带来革命性改变。     

水平井分段压裂工具技术现状与展望

目前,水平井分段压裂技术是通过地层改造,提高低渗、低压及低丰度等非常规油气藏采收率的主要技术.为了促进我国水平井压裂工具的研制及应用技术进步,介绍了国内外的水平井套管(环空)压裂工具和油管压裂工具的结构、工作原理、应用现状及优缺点,指出了我国水平井分段压裂技术的发展方向,即研制井下可溶压裂工具、发展井下智能化识别与控制...     

水平井压裂装置智能趾端滑套设计

在压裂作业中,压力完整性测试阶段的高压环境将严重影响趾端滑套的使用寿命。为了解决该问题,根据压裂装置的工作原理和技术要求,创新设计了一种在压力完整性测试之后能延时开启的智能电控趾端滑套,并设计了能够控制滑套延时开启的锁定系统结构及其控制系统。根据工作环境的要求,设计了尺寸较小的PCB控制板。通过数据计算、Ansys仿真分析和模拟试验,证明设计的智能电控趾端滑套在压力完整性测试之后能够有效、精确地开启,为后续压裂作业创造了安全、高效的环境。该设计对压裂装置工作效率的提高和未来发展方向具有重要意义。     

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。     

水平井裸眼完井分段压裂技术研究

水平井裸眼分段压裂作为低压、低渗透油气藏开发的重要增产措施之一,日益受到广泛关注。介绍了水平井裸眼分段压裂工艺实施过程,给出了1种比较合理的水平井裸眼分段压裂管柱结构;针对该工具分析了压裂设计的难点。现场应用表明,应用该项技术进行水平井裸眼压裂可获得较高产能,经济效益显著。     

水平井分段压裂投球滑套承压接触分析

鉴于国内还没有成熟的裸眼完井配套工具,研制了适合苏里格气田的水平井分段压裂投球滑套,并针对投球滑套在压裂施工中到位不明显的问题,利用有限元分析软件ANSYS建立了投球滑套的接触模型,分析了不同压力对低密度球和球座变形与应力分布的影响。分析结果表明,施工压力由10 MPa增至20 MPa时,接触压力近似线性变化,当压力从20 MPa增加到50 MPa时,球和球座之间开始产生塑性变形,接触面积增加,从而使接触压力增加变慢。当压力为50 MPa时,球座最大应力值达到358 MPa,超过了低密度球和球座的屈服强度而发生了塑性变形,但是没有达到材料的屈服极限,满足压裂施工的要求。     

存储式电子压力计在水平井压裂中的应用

为了提高低渗油田水平井压裂效果,采用双封单卡分段压裂工艺。在压裂施工前,选用压力计托筒装配2台存储式电子压力计,随压裂管柱下入到目的层,分别与上、下封隔器相连接。可完整记录压裂施工全过程的井底温度、压力变化情况。通过对水平井压裂时及压后返排液的井底压力进行监测,判断封隔器是否坐封,待压目的层是否窜层,以及准确计算压裂液在管柱中的真实摩阻,为压后效果评价、认识与评价地层应力及压裂液性能的稳定性提供依据,同时为优化压裂工艺起到一定的作用。     

双封隔器分层压裂工艺技术研究与应用

针对单封、填砂、投球、桥塞、限流压裂及其组合等压裂方式存在投球量难以确定、不能保证压开所有的目的层和油层改造不彻底等问题，通过对水力锚、喷砂器、安全接头以及封隔器等井下工具的组合优化，并优选出有机硼低伤害压裂液配方，研究了双封压裂工艺技术。该项技术克服了其它形式分层压裂的弊端，具有针对性强、安全性好，工艺效果突出等特点。现场应用取得了明显的技术经济效益。