复合材料压裂桥塞的研制及测试

复合材料压裂桥塞是水平井泵送桥塞分段压裂工艺技术的核心工具之一。根据水平井泵送桥塞分段压裂工艺技术原理,进行桥塞的结构和技术参数设计,并对其零部件进行受力分析,得到了可钻桥塞坐封脱手和压裂这2种极限工况下材料的最小屈服强度,据此确定除了卡瓦、悬挂套和挡环采用铸铁材料外,桥塞的其他零部件均采用低密度复合材料。通过对关键零部件(固定销钉、心轴和套筒、卡瓦基体和卡瓦片)的测试,对桥塞的心轴和套筒、卡瓦基体和卡瓦片进行改进。最后对桥塞的地面泵送和井下磨铣进行测试,测试结果表明,桥塞的各项性能均达到现场应用要求。     

连续油管钻塞技术在GD14H井的实践及认识

电缆复合桥塞封层+射孔分段压裂联作技术是国内外非常规油气藏水平井分段改造开发的主体技术。受井身结构及压裂施工的影响,桥塞中途坐封或放喷过程中砂埋桥塞都会严重影响水平井的正常施工或生产。利用连续油管安全、高效的钻磨掉井筒内桥塞成为恢复全通径井筒的关键。为此,文章通过对连续油管钻磨桥塞工艺技术特点的分析,优选了连续油管钻磨桥塞井下工具串、研发了钻磨液配方、优化了钻磨参数、创新采用反循环打捞篮对钻屑进行了二次处理,并在大港油田GD14H井进行现场应用。应用结果表明,该技术具有施工周期短、钻磨效率高、井筒清理效果好等优点,具有一定的推广应用价值。     

连续管磨钻工艺的研究与应用

钻铣桥塞是解决水平井分段压裂后续问题的关键技术。常规钻铣工艺通过普通油管加钻铣工具来实现,但存在工具下入困难、施工周期长等问题。为此,开发了连续管磨钻工艺技术。该技术通过水力液压动力带动磨鞋高速旋转,对井内堵塞物进行钻磨,磨铣成细小碎屑返出,使井筒畅通,以方便进一步的返排和生产作业。2口井的现场应用结果表明,连续管连接钻铣工具易下入水平井段,可实现边钻铣边冲砂连续施工,具有带压作业、施工周期短及效率高等优势。     

新型速钻复合桥塞的开发与应用

桥塞分段压裂技术是目前国内外非常规油气藏增产改造的主体技术之一,具有分段压裂层数不受限制、能实现大规模大排量体积压裂、桥塞钻铣完后井筒畅通等优势,其技术核心是桥塞工具。但此前该技术和速钻桥塞均需进口,价格高且影响非常规气藏工业化开发的周期。通过力学分析、结构优化、材料优选和实验评价,成功开发出了具备高钻磨效率和高密封承压能力的新型速钻复合桥塞,并实现了复合材料生产成型、桥塞设计加工国产化。新型速钻复合桥塞主要包括丢手机构、锚定机构和密封机构,其中丢手机构通过剪切销钉控制坐封工具与桥塞丢手;锚定机构具有芯轴防转动和防下移功能,可有效提高钻磨效率;密封单元和保护套采用弧面结构设计,能提高密封承压能力。其主要部件均采用特殊增强材料和树脂基体复合而成,并经过缠绕和模压等工艺加工成型,材料强度高、可钻性好、钻屑易返排。新型速钻复合桥塞已现场应用20余井次,动作灵活、密封可靠、钻磨效率高,能够满足非常规气藏储层改造的要求。     

可溶桥塞与分簇射孔联作技术在页岩气水平井的应用

桥塞是页岩气水平井分段压裂开发中一项重要的暂封工具。文章介绍了分簇射孔与桥塞联作基本原理及国外三种先进的可溶桥塞,重点阐述了可溶桥塞具有的自动可溶解、无需连续油管钻磨桥塞且保持井筒全通径、经济时效性高等技术特点和优势。基于X井的基本井况,进行了可溶桥塞与坐封工具优选,管串设计与泵送排量模拟等设计工作,在该井进行了25个可溶桥塞的应用,均一次坐封成功并顺利完成坐封段的压裂改造。通过现场作业情况表明了可溶桥塞坐封可靠,暂堵效果良好,满足深井长水平段分段压裂的要求,在页岩气水平井开发中具有重要的推广应用价值。     

基于复合材料桥塞的水平井套管分段压裂技术

介绍了基于复合材料桥塞的水平井套管完井分段压裂工艺管柱结构、工艺过程和关键技术。阐述了该工艺管柱中关键部件——复合材料桥塞和电缆坐封工具的结构、工作原理及性能特点。现场应用情况表明,复合材料桥塞可正常坐封丢手,射孔发射率100%,平均每个复合材料桥塞钻铣时间为30 min,达到国外标准;水平井套管分段压裂管柱结构合理,工艺优良,性能可靠,能够满足页岩气水平井射孔压裂联作的分段完井要求。建议进一步优化钻铣复合材料桥塞工艺和工具,扩充桥塞尺寸规格,使其形成系列化,以满足油田不同规格套管的需求。     

致密油水平井全可溶桥塞体积压裂技术评价与应用

致密油水平井目前主要使用复合桥塞进行分段体积压裂，压裂后需钻除桥塞，钻塞作业井控风险大、周期长、费用高，在超长水平井中钻塞的难度更大。全可溶桥塞压裂后可自行溶解，不需钻塞，目前国内尚无成熟的技术。为解决该问题，引进了国外全可溶桥塞，对其溶解性和承压性能进行了室内实验评价，自主研制了配套的低成本可溶性堵球，通过大型物模实验形成了全可溶桥塞泵送施工关键参数图版，并在国内致密油水平井开展了规模性现场试验。结果表明：全可溶桥塞泵送投放顺利，承压为70MPa，坐封、封隔性能可靠，完全满足水平井体积压裂需求；压裂后15d内桥塞自行溶解，不需要钻塞，可实现井筒全通径；研制的可溶堵球2d内完全溶解，可实现快速投产；单井试油周期缩短30%，作业成本降低20%，提效降本效果明显。该研究成果为全可溶桥塞实现国产化提供了宝贵的技术借鉴。     

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。     

可溶复合金属材料在油气井完井工艺中的应用

为解决常规分段酸化、压裂作业过程中憋压球无法顺利返排、生产通径小、压后需钻塞等工序复杂、施工时间长的问题,研发了将可溶复合金属材料应用于油气开发工程中的新技术。可溶高强度复合材料结构件或工具主要应用于完井工艺储层改造作业中,形成了可溶压裂球、可溶压裂球座或可溶压裂桥塞等工具。结合油气井完井工艺涉及的作业领域,拓展了复合材料结构件或工具在完井工艺中应用范围。提出并设计了相关的装置及工具,介绍了装置及工具的结构、特点和用途。研究结果可在扩展可溶复合材料的应用方面提供借鉴。     

科技动态

<正>全可溶桥塞水平井分段压裂技术工业试验取得重大突破桥塞是水平井多段体积压裂核心技术之一。传统可钻式桥塞存在钻塞费用高、风险大、投产慢等难题。第四代桥塞即全可溶桥塞在国内多个油气田成功开展工业试验,效果显著。主要技术创新:(1)高强可溶材料技术,可溶金属材料体系抗压强度达600兆帕,可溶高分子密封材料     

四川盆地页岩气水平井分段压裂技术系列国产化研究及应用

随着四川盆地页岩气勘探开发的持续深入,实施水平井分段压裂改造已成为页岩气这种非常规气藏有效开发的必要手段。针对四川长宁—威远国家级页岩气示范区水平井储层特点,结合套管固井完井方式,通过开展自主攻关与现场试验,在页岩气水平井压裂改造方面逐步形成了一套完整的技术系列,包括:新型复合桥塞分段工具、高效降阻滑溜水体系、优化分段设计技术、体积压裂工艺、连续油管钻磨技术、连续混配、连续供砂、连续作业技术、返排液重复利用技术等,从而实现了页岩气水平井储层改造的最优化体积和效果。应用结果表明:自主研发的页岩气水平井复合桥塞优化分段、滑溜水体积压裂工艺及工程配套技术,能够有效提高工程时效和增加井口产能,为页岩气水平井规模效益开发提供了技术保障,为下一步四川盆地页岩气工厂化压裂的实施提供了技术支撑。     

连续油管光纤测井技术及其在页岩气井中的应用

水平井复合桥塞分段压裂是国内页岩气井的主要开发方式,由于页岩气井快优钻井造成的井眼轨迹及井深结构的特殊性、钻塞结束后井筒内残留部分桥塞碎屑、水平段多相流的复杂性等,常规产出剖面测井技术难以满足页岩气井的测试要求。针对页岩气井数量众多,钻塞后井筒金属碎屑较多的特性,测井前利用强磁打捞器进行打捞兼通井以提高施工成功率,采用连续油管内穿光纤并下挂流体扫描成像测井仪FSI 的工艺进行产气剖面测井,能得到较真实的产气产液剖面、各射孔簇产气产液贡献,可以有效评价各级压裂效果。连续油管光纤测井方法在页岩气井中的应用前景良好。     

DBP-140型页岩气井全封可溶桥塞研制

目前,可溶解桥塞已替代易钻复合桥塞,并广泛应用于非常规油气藏的分段压裂完井作业中。但是,现有的可溶桥塞只能封隔桥塞上部压力,不能封闭井下高压,因此在压裂结束后的更换试气井口环节,仍需下入常规易钻桥塞封闭井下高压。为解决这一问题,开发了一种页岩气井用全封可溶桥塞,更换井口装置作业完成后,井口憋压即可击穿桥塞,建立产气通道。阐述了该工具的结构、工作原理和工艺流程。地面试验结果表明,该桥塞的结构设计合理,密封承压和溶解性能满足技术要求。研制的全封可溶桥塞在NC204-1HF井应用,不需要连续油管钻塞作业,节省了施工周期和成本。     

页岩气水平井井筒清洁技术的难点及对策

页岩气储层采用水平井钻井和大型加砂压裂能够获得增产,但气井井筒堵塞的问题也频繁出现,如何清除钻塞作业残余的桥塞碎屑及砂粒,确保页岩气井井下生产通道的畅通,成为气井安全生产的重要环节。为此,在分析水平井井筒清洁生产技术现状的基础上,总结了页岩气水平井井筒清洁处理面临的技术难点,结合当今世界页岩气井井筒清洁技术的进展,对清洁工具及工艺、工作液性能进行技术攻关,研发了清洁处理工具,提出了清洁处理技术对策,并对其现场应用效果进行了评价分析。研究结果表明:①所研发的针对大通径桥塞处理的套磨打捞一体化工具,可实现工具入井后对大通径桥塞的套铣、打捞一次性作业;②形成的换向旋流冲砂工艺在长水平段中作业时能避免砂粒沉降,能实现将砂粒冲洗出井筒的目标;③常压及高压井可以选用气井返排液、KCl、CaCl2溶液等作为工作液,而低压井则可选用泡沫流体作为工作液;④对于低压井,通过优化设计局部压差打捞工具形成局部压差吸附的方式带动井内碎屑物或沉砂进入工具内部,进而完成打捞作业。结论认为,所形成的适合页岩气水平井的井筒清洁工艺技术为后期大规模页岩气井筒清洁处理奠定了基础。     

我国水平井完井技术现状与发展建议

经过几十年的发展,我国各种岩性的油气藏都有水平井钻成,且采取的水平井完井方法多种多样。但是,我国的水平井完井技术尚有2个难点,即水平井如何均衡排液并提高开发效益、低渗透砂岩油气藏水平井如何进行多段压裂改造。详细介绍了我国底水油藏延缓和控制底水脊进的技术现状,现有技术有采水采气联合控制水气脊进、射孔井分段控水完井、裸眼井分段控水完井、水平井井下智能找堵水及分层开采完井、水平井均衡排液完井等。其中,均衡排液完井属于系列技术,包括变盲筛比例筛管控水完井、梯级筛管完井、梯级筛管与变盲筛比例筛管复合、中心控压控水完井等。分析介绍了低渗地层水平井分段压裂完井技术现状,该类技术包括水力喷射分段压裂、双卡上提压裂多段技术、分段环空压裂、液体胶塞隔离分段压裂、机械桥塞隔离分段压裂、水平井限流压裂等;研究了水平井分段压裂合理段数的设计,指出:应根据地层特点确定合理的分段压裂段数,以避免因裂缝间距太小相互干扰或因裂缝间距太大造成死油区很大。最后,针对我国水平井完井技术现状,预测了发展趋势,提出了发展建议。      

可捞式桥塞在水平井分段隔离压裂上的应用

针对国内各油田主要采用填砂+液体胶塞、限流法分段或合压裂工艺进行水平井分段压裂存在的问题,开展了机械桥塞隔离井筒试验。桥塞胶筒主要由内胶筒、端部接头、骨架心子、外胶筒组成。水平井机械隔离分段压裂管柱分为3类,分别是桥塞传送坐封、桥塞打捞和压裂管柱。坐封桥塞管柱结构为丝堵(单流阀)+液压释放工具+油管,桥塞打捞管柱结构为JAY型回收工具+液压扶正器+油管,压裂管柱结构为喷砂器+油管+封隔器+水力锚+油管+井口。2口井压裂施工数据和桥塞打捞作业中可看出桥塞没有漏失和移位现象,说明桥塞起到了良好的封堵隔离作用。     

水平井连续油管钻磨桥塞工艺研究与应用

针对连续油管钻磨桥塞过程中经常由于工艺参数选择不合理导致施工效率低的问题,通过分析连续油管钻磨工艺特点、钻磨工具的工作特性以及井底磨屑在不同井段的运移规律,结合"上提扫屑和定点循环"的钻除桥塞模式,对施工工艺进行了调整,对工作参数进行了优化,形成了水平井连续油管钻磨桥塞的工艺方案:选用PDC镶齿5刀翼磨鞋,螺杆钻具选择"中扭矩、中转速"工作模式,排量不低于420 L/min,钻压控制在14.7~19.6 kN。该工艺在数十口井进行了现场应用,与优化调整前相比,单个桥塞的平均钻除时间缩短46.5 min,钻磨动力液消耗量减少49.4%,一趟钻具能够连续钻除12个复合桥塞。应用结果表明,连续油管钻磨桥塞工艺在压裂后可以迅速恢复井筒畅通,达到提速增效的目的,具有很好的推广应用价值。      

水平井套管定位球座分段多簇压裂技术

水平井体积压裂是国内外开发致密油气藏的核心技术,目前主流的泵送桥塞多段压裂工艺、水力喷砂多段压裂工艺、裸眼封隔器压裂工艺由于受排量、钻塞、全通径等限制,均不能满足水平井低成本、高效体积压裂的技术需求,而且随着水平段长度增加,这种技术局限性愈加明显。为此,提出了水平井套管球座分段压裂技术。其技术原理是:在套管上预置工作筒固井完井,压裂时泵送专门的射孔投放联作工具到预定位置,将弹性球座投放至套管预置工作筒完成配接,然后上提联作工具进行多簇射孔,最后将可溶球投至弹性球座上,封隔下层,进行光套管分段多簇压裂。研制了套管预置工作筒、弹性球座、可溶球等关键工具,对施工工艺参数进行了优化,并进行矿场试验,实现了在长水平段多簇射孔联作一体化、大排量压裂、压后免钻快速投产、井筒大通径的体积压裂技术目标。现场试验6口井,成功率100%,其中水平段最长1 525 m,试油周期缩短30%以上,作业成本降低10%以上,单井产量提高20%以上,提效降本效果明显,具有较好的推广应用前景。