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。     

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。     

水力喷射环空压裂技术在长庆油田的应用

为了解决长庆油田水平井压裂改造中,传统水力喷射压裂工艺喷嘴寿命短、加砂量少,而且仅靠单一裂缝很难取得预期改造效果的问题,结合长庆油田储层低渗、天然微裂缝较发育的特征,长庆油田首创"多簇射孔、环空加砂、长效封隔"水力喷砂大规模体积压裂工艺。该技术通过双级喷射器喷砂射孔,采用环空加砂、油管补液的注入方式,降低喷嘴磨损和反溅伤害,提高压裂管柱施工能力,提高作业效率。现场应用表明,该技术可以实现一趟管柱连续施工8簇16段,形成有效的体积裂缝,最大限度的扩大了油气泄流能力,施工效率和压后产量大幅提升,有效的促进了超低渗储层水平井的开发。     

K344-108型小直径封隔器的改进与应用

为满足水平井多段分层压裂的有效封隔及特殊井作业的需要,降低卡钻风险,研制了K344-108型小直径封隔器。通过对该封隔器的胶筒结构、安装方式及胶筒座肩部等进行改进,封隔器中心管承压能力可以达到70MPa,套管上、下密封压差达到65MPa。2009年,将K344-108型小直径封隔器与水力喷射压裂组合管柱在长庆油田现场应用12口井,实现了1趟管柱拖动多段压裂,各层段间施工压力差异明显,封隔可靠,施工后起出封隔器形状基本完好,满足了现场施工要求。     

过球式水力喷射器研制及在低渗透油田应用

为提高水力喷射拖动压裂工艺的施工效率,研制了过球式水力喷射器。该喷射器采用弹性球座机构,解决了密封、耐磨、强度等问题,能够可靠控制喷射器滑套开启,并具有过球功能,实现了一球开启多滑套的目标。由过球式喷射器与滑套封隔器组成的多级水力喷射管柱,与拖动分段压裂工艺相结合,在长庆油田应用20余井,最高一趟管柱完成10段分段压裂施工,是单级水力喷射拖动压裂管柱施工段数的2~3倍,有效提高了油田水力喷射压裂施工效率。     

致密油水平井油管填砂分段压裂技术研究与应用

现有的针对油水平井压裂改造的工艺中,带底封水力喷射分段压裂需更换管柱,容易发生卡钻等事故。水力泵送桥塞分段压裂工艺压后需钻磨桥塞。裸眼封隔器完井投球分段压裂一旦出现砂堵,处理难度较大。为满足致密油水平井体积压裂的需要,通过对每一段进行精确控制的填砂封隔,实现油水平井油管填砂分段压裂,避免常规水平井压后卡钻、钻磨等问题,提高了分段压裂改造成功率和施工效率,为致密油藏增产改造提供了一套新的技术方法。     

连续油管底封拖动水力喷射环空加砂分段压裂技术在九区石炭系水平井的应用

新疆油田九区石炭系储层具有低孔、低渗、低压的特点,需要压裂改造才能生产。针对4.5寸固井完井水平井套管尺寸小,常规水平井分段压裂工具尺寸受限的现状,采用连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术进行储层改造。通过连续油管结合带封隔器的喷射工具,经喷嘴节流将高压射孔液转化为高速射孔液对套管进行喷砂冲蚀,然后进行环空加砂压裂,利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到一趟管柱实现多级压裂的目的、环空加砂实现较大规模改造,减少喷嘴过砂量延长喷嘴寿命,节约成本。从连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术原理入手,通过选择工具及压裂参数,到现场应用,总结施工经验,成功提高作业效率,为后续连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术的实施提供宝贵经验。     

平衡式双封单卡压裂管柱研究及应用

常规双封单卡压裂管柱技术已成为吐哈油田水平井老井重复压裂改造的主体技术,但仍然存在着压裂后层间压差大,易导致底封K344封隔器胶筒不回收以及管柱起管困难的问题,严重影响施工效果。为此,开展了平衡式双封单卡压裂管柱的研究。它采用带平衡通道Y211封隔器代替底封K344封隔器,在封隔器解封前能够实现上、下层的有效沟通,平衡地层压力,最终达到降低解封载荷的目的。现场应用结果表明:该管柱施工过程简单,解封载荷大幅降低,有效地解决了老井压裂改造后的起管难题,能满足水平井体积压裂改造大排量和大砂量的需求。平衡式双封单卡压裂管柱在水平井、老井重复压裂改造上具有广阔的推广应用前景。     

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。     

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。     

选择性重复压裂工具关键技术

为了在重复压裂过程中用水力喷射射孔替代火工品射孔,并延长水力喷射工具单趟管柱的使用寿命,同时解决常规扩张封隔器胀封承压后残余变形大、易卡管柱等问题,研制了选择性重复压裂工具。该工具的射孔通道和压裂通道分开设计,通过联作芯轴实现两个通道的转换;根据通道转换特性和施工工艺特征,设计了适时坐封跨接组合式封隔器;为提高承压能力、减小变形,跨接式封隔器胶筒两端均采用了嵌套弹簧式结构。通过室内测试和现场试验验证了选段性重复压裂工具封隔器的封隔性能和通道转换能力。研究结果表明,选择性重复压裂工具可以实现射孔、压裂自由转换、自由选择,减小单段喷嘴的过砂量,延长单趟管柱的使用寿命;封隔器可实现适时坐封解封,胶筒残余变形小且可靠,更易于封隔器的解封及管柱的起出。      

连续管水力喷射压裂管柱力学分析及现场应用

连续管水力喷射压裂技术结合了水力喷射射孔定点压裂的优越性与连续管的拖动灵活性,极大地提高了水力喷射压裂作业的工作效率。为解决该技术存在的连续管作业稳定性较差的问题,以大庆油田2种水力喷射环空加砂压裂工艺管柱为例,对管柱进行了全作业过程受力分析及伸长量分析,主要包括:(1)分析管柱全作业过程受力及变形,并给出了相应的计算模型;(2)分析K344和Y211 2种常用封隔器压裂作业工况,给出了不同封隔器坐封时压裂管柱底部边界条件处理方法;(3)实例计算分析古龙南P井连续管压裂作业时管柱受力变形,并与现场实测数据进行了对比分析。分析结果表明:力学计算模型计算结果与现场实测数据偏差较小。研究成果能够为连续管水力喷射压裂作业设计施工提供理论指导。     

水力喷砂分段压裂工艺在U型煤层气井中的应用

YP1井组是由一口筛管水平井YP1和直井YP1V组成的U型煤层气井.根据筛管水平井井况及特点,优化了施工管柱、水力喷射压裂工具尺寸和喷嘴组合方式.为防止φ114.3 mm小直径筛管水平井压裂管柱砂卡,将拖动式水力喷射压裂工具与滑套式工具相组合,融合了二者施工工艺.水力喷砂射孔液体通过YP1V井排出,进一步减少水平井沉砂风险.顺利完成YP1井4个层段水力喷射分段压裂改造,共计加砂83 m3,压裂管柱成功上提出井.该U型井压裂施工前无产量,压后对YP1V井实施排水降压,随井底流压下降,产气量最高上升至636m3/d.     

连续油管拖动底封水力喷射环空加砂分段压裂技术

连续油管拖动底封水力喷射环空加砂压裂工艺是集射孔、压裂、封隔于一体的新型增产改造技术。针对常规结构Y211型封隔器或K344型封隔器及喷枪不完全满足工艺需求的问题,采用Solidworks、Ansys等软件对新型Y211型封隔器、喷枪等工具进行优化设计。创新设计特殊密封结构胶筒及其肩部保护机构,研制抗拉强度和延伸率高的胶料配方,降低了坐封力,提高了承压性能。优化卡瓦结构,设计防砂卡机构,提高了封隔器锚定及坐封可靠性。研制了内嵌整体式喷枪,提高耐磨性能,满足多段压裂需要。通过攻关研究,工艺管柱达到耐温120℃、承压70 MPa指标,单趟管柱可压裂14段,成本比国外降低50%以上。     

套管完井水平井找窜工艺管柱研究与应用

针对常规工艺管柱难以实现水平井多层多段找窜的问题,研制了水平井找窜工艺管柱。该管柱主要由水力循环阀、定压阀、K344封隔器、扶正器、水力锚、平衡单流阀以及投球滑套组成,以K344封隔器为核心工具,可实现多次重复坐封过程;管柱配套了新型平衡单流阀,成功解决了管柱在起、下钻过程中膨胀式封隔器易中途坐封以及管柱中途遇卡的技术难题,施工过程中无需反洗井即可动管柱,大大缩短了作业时间。现场应用结果表明,该管柱结构设计合理,配套工具性能可靠,施工工序简单、风险低,具有现场推广应用价值。     

水平井水力喷射填砂分段压裂技术在陇东油田应用

水平井体积压裂工艺技术已经成为当今油气田开发的主体技术。水力桥塞和套管滑套需要钻磨,帯底封隔器压裂的水力喷射技术易发生封隔器失效、卡钻等风险。结合水力喷射和滤失法填砂形成一种新的水平井分段压裂技术,在陇东油田压裂应用5口井。现场施工和应用效果表明水力喷射填砂分段压裂是一种安全高效的水平井体积压裂技术。     

封隔器在水力喷砂压裂工艺中的优化改进研究与应用

水力喷砂压裂是应用于长庆油田油气井开发增产最常用的施工工艺之一,其基本原理是利用高压管汇将混砂液注入地层裂缝,提高地层渗透率。在水力喷砂压裂中,封隔器起到实现上下油气层层间封隔的作用,其性能直接决定整趟压裂钻具管柱的施工效率。目前广泛使用的封隔器在压裂施工过程中因管柱蠕动形成的轴向位移对封隔器胶筒造成磨损伤害,同时因管柱蠕动,会带来压裂液冲蚀损伤、放喷时携砂液对封隔器反冲蚀伤害一系列问题,同时,当封隔器无法正常回缩时,还将导致工具遇阻遇卡。本文通过分析该封隔器在施工中的蠕动受损情况,探索改进设计方向,从而为提高施工效率,优化改进封隔器性能提供一种思路。     

水平井不动管柱无限级分段重复压裂技术研究

针对水平井传统重复压裂管柱技术存在的施工排量低、级数少等问题,研制了一种适用于139.7 mm(51/2英寸)套管的新型水平井不动管柱无限级分段重复压裂管柱。该管柱结构配套工具中,插管采用反向旋转丢手; 悬挂式封隔器具有套管双向锚定和环空密封的双重功效; 自解封型封隔器锁块阻挡机构采用可溶性金属材料制成,压后可实现封隔器自解封; 球座和滑套采用卡槽配合限位,卡槽尺寸为级差设计,可在轴向实现无限级。利用TADpro软件模拟和预测不同施工排量下的管内流体摩阻和井口泵压,结果表明:新型压裂管柱最大允许排量是传统管柱的2.0～5.4倍。该新型管柱可实现水平井分段重复压裂。     

水平井裸眼分段压裂坐封球座的研制与应用

针对直井压裂使用的坐封球座结构单一、水平井中使用常规坐封球座不能满足分段压裂施工工艺的问题,研制了水平井分段压裂坐封球座。该坐封球座不仅可以实现球与球座之间的密封,坐封球座本体也可以实现自封,避免了水平段坐封球不能固定而导致整个管串不能密封的问题。在苏里格气田进行了4口井的现场应用,水平井分段压裂管柱上悬挂封隔器的坐挂、裸眼封隔器涨封及悬挂封隔器液压丢手作业均顺利完成,表明该坐封球座工作性能稳定,满足水平井分段压裂施工要求。     

油管拖动水力喷射分段压裂技术在煤层气井的应用

油管拖动水力喷射分段压裂工艺通过油管结合带封隔器的喷射工具,利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到不限次数多级压裂;该工艺在ZX-1H水平井得到成功应用,表明该技术在煤层气井分段压裂领域具有较高的推广应用价值。