套管固井分段压裂滑套关键技术分析

套管固井滑套分段压裂技术是近年来兴起的一种储层改造技术,目前国外各大公司已经在该技术的研究上取得了较大进展。概述了套管固井滑套分段压裂技术的工艺原理,详细介绍了其关键技术,包括滑套打开方式、内套定位机构、密封方式、滑套包覆层技术和胶塞顶替技术,同时通过对各关键技术优缺点的对比分析,指出套管固井滑套应朝着高开关稳定性、高密封性能和高施工可靠性等方向发展。     

致密砂岩气藏水平井固井滑套分段压裂工艺

鄂尔多斯盆地大牛地气田属于典型的低孔、低渗致密砂岩气藏,水平井分段压裂是经济高效开发气田的关键技术。针对现有水平井裸眼封隔器分段压裂工艺无法控制裂缝起裂位置、二次改造困难等问题,探索了固井滑套分段压裂工艺在大牛地气田的适应性,阐述了该工艺的技术原理、工具组合和工艺特点,并开展现场应用和压后分析。现场应用情况表明:固井滑套分段压裂工艺不仅能够实现水平井定点压裂,而且施工效率高,能够实现一天压裂改造10段。此外,该工艺采用环空压裂施工,施工摩阻低,工具性能好,施工成功率高,在大牛地气田以及国内其他致密低渗油气田具有较好的推广应用价值。     

固井滑套分段压裂技术在大牛地气田的试验应用

大牛地气田属典型的低孔、特低渗致密砂岩气藏,前期采用水平井裸眼封隔器分段压裂取得较好效
果,但该工艺压裂裂缝起裂位置不明确,压后无法实现井筒全通径,为进一步提高压裂改造的针对性,试验了固井
滑套分段压裂工艺。该工艺将专用固井压裂滑套与套管连接并按照气藏分析确定的压裂位置一趟管柱下入井内
固井完井,并通过分级投球、液压或者机械等方式打开固井压裂滑套,进行分段压裂作业。该工艺具有固井完井分
段压裂一体化管柱、压裂级数不受限制、压裂裂缝起裂位置明确、改造地层针对性强、作业速度快、压后井筒全通径
等优点。Ａ井应用表明,固井滑套分段压裂工艺１ｄ可完成１０段压裂,压后井筒全通径,为大牛地致密低渗砂岩气
田有效开发探索了一条新途径。     

无限级压裂固井滑套及关闭工具的研制

分段压裂技术已成为低渗致密油气藏提高产量的有效技术手段,尤其是液压式分段压裂技术能实现无限级层段压裂施工改造,改造后可保持原套管通径。为了解决现有固井滑套只能采用液压开启,后期无法关闭,且现有的关闭工具不具备强制脱手功能而无法满足油气藏安全开发的技术问题,研制了无限级压裂固井滑套及其配套的关闭工具,并对固井滑套和关闭工具的关键部件进行了有限元分析,验证了工具结构的合理性。测试结果表明,该固井滑套可承受60 MPa压差,液压开启压力约为16 MPa,结构简单,性能可靠;关闭工具在不低于1 MPa的压差下开关块完全突出,可有效进行固井滑套的关闭动作,其强制脱手拉力约为4 kN。研制的无限级压裂固井滑套可实现液控开启和机械关闭,关闭工具具备强制脱手功能,可有效避免在固井滑套关闭过程中因拉力过大造成的连续管拉断风险。     

固井滑套端口参数对压裂影响的试验研究及模拟分析

为了解固井滑套端口参数对裂缝起裂压力和裂缝形态的影响,利用全尺寸水力压裂模拟试验系统,进行了φ168.3 mm固井滑套不同类型端口下的滑套固井地面压裂试验,采用有限元数值模拟方法对试验结果进行了分析.结果表明:在端口面积相同的条件下,槽型端口与翼型端口的起裂压力相差较小;随着端口角度的增大,起裂压力呈升高的趋势;端口长度与端口数量对起裂压力的影响较大,随端口长度的增大及端口数量的增多,起裂压力降低;翼型端口及角度为0°槽型端口的试验样本,压裂后形成了较宽的单一对称裂缝,带角度端口的试验样本破裂后形成的裂缝较为复杂.研究表明,端口角度及端口长度与起裂压力分别满足二次函数关系;端口数量与起裂压力呈线性关系.研究结果可为固井滑套端口参数的优选提供理论依据及参考.      

固井开关滑套多级分段压裂完井工艺技术分析

为实现胜利油田薄互层低渗透砂岩油藏、页岩油藏的开发,研制了套管固井滑套多级分 段压裂完井工艺管柱。形成了以套管固井,可开关滑套及液压开关工具等为主体的分段压裂 完井工艺。该工艺具有固井完井分段压裂一体化管柱、压裂级数不受尺寸限制、大通径等优 点,满足大排量、大规模的压裂需要,后期可选择性开启或关闭滑套实现生产控制。该工艺技 术通过现场试验取得了一定的认识和研究成果,但仍存在地层难被压裂出有效裂缝等问题,针 对压裂存在的问题开展分析,提出下一步解决对策及研究方向。     

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。     

固井滑套压裂起裂压力的预测及端口参数影响分析

针对国内外对流固耦合条件下起裂压力研究的不足,建立了流固耦合条件下滑套-水泥环-地层三维非线性有限元模型,基于该模型分析了水泥环起裂时水泥环及地层的应力场分布特征。结合最大拉应力准则,提出了固井滑套压裂起裂压力的计算方法,并用现场试验验证了该方法的合理性。基于该模型及方法,研究了端口的主要结构参数对起裂压力的影响规律。首先比较了端口面积相同条件下圆形端口与矩形端口对起裂压力的影响,认为矩形端口有利于降低起裂压力;其次,对矩形端口研究了端口长度、端口个数及端口宽度对起裂压力的影响,研究结果表明,端口长度的增大及端口个数的增加可明显降低起裂压力,端口宽度对起裂压力的影响较小。该项研究结果为固井滑套工具的端口设计提供了理论依据。     

连续管无限级滑套分段压裂技术在苏里格的应用

为了解决苏里格地区油井压裂后续改造中存在的一些问题,引进了连续管无限级滑套分段压裂技术。该技术通过无限级滑套和套管一起固井,然后下入连续管井下工具组合逐个打开无限级滑套进行压裂。该技术在苏里格区块进行了一口井10层的加砂压裂,该井作业时间约15h,有8个滑套都顺利打开,当超压滑套不能打开时,及时进行了喷砂射孔,顺利完成了10层的主压裂,压裂过程中封隔器均坐封稳定可靠,解封顺利,出现砂堵不能解封时,第一时间建立起正循环解除了砂堵。连续管无限级滑套分段压裂技术的成功实施为我国非常规油气藏的压裂改造提供了一种新的解决方法。     

套管滑套完井固井胶塞研制与应用

为了实现高效分层压裂、提高单井产量,采用114.3mm(4英寸)套管+滑套工具串固井完井工艺。与常规的固井工艺相比,套管滑套内径变化大,现有的固井胶塞无法满足其固井要求。研制的新型固井胶塞采用不同外径的胶碗,且为分体式结构,满足85～140mm超大变径套管的固井要求。试验表明:该胶塞的耐磨性能、密封性能好,强度高。     

无限级套管滑套多层压裂技术研究

油气资源正逐步成为未来油气产业发展的重点。随着勘探工作的逐步深入和勘探技术的不断发展,我国对低品位、难开采油气资源的动用程度逐年提高,对储层改造提出了新的挑战,套管滑套多层压裂技术则为油气田增产增效提供了新思路。本文从我国油气田开发压裂现状出发,针对当前压裂技术成本高、作业周期长、增产效果不明显等局限性进一步优化设计,引进了无限级套管滑套多层压裂技术,阐述了该技术的设计思路及配套工具的原理、结构,并以苏里格地区苏76-5-2H井为研究对象进行室内及现场试验分析,得出该工艺具有固完井压裂一体化管柱、全通径、无限级压裂等优点,提高了施工作业效率,是一种先进、安全、高效的多层压裂工艺技术,为我国致密油气田多层多段压裂技术探索提供了新的技术手段。     

套变井精细分层压裂工具

随着油田勘探开发的深入,因地质、工程原因导致套变井越来越多,严重制约了油田的开发生产和措施改造。套变井因井筒内通径变小,可能造成机械分压工具无法正常通过、或者通过后工具在套变段存在遇卡风险,在分层压裂中难以实现精细改造。为此,研发了套变井精细分层压裂工具。通过对精细分层压裂管柱、组合流道结构的喷嘴、多簇压裂滑套等关键工具的结构和材质研究,使该压裂工具具有小直径、耐磨蚀、精细分层、适应性强等优点,满足套变井压裂和精细分层的需求。现场应用效果良好,通过精细分层,提高压裂措施改造的针对性,最大程度提高了改造效果,具有进一步推广价值。     

水平井裸眼滑套分段压裂工艺在Q7P1井的应用

水平井分段压裂工艺技术作为有效开采致密砂岩的技术措施,在Q地区率先应用。以Q7Pl井为例,针对地层储层特点,分析了水平井裸眼滑套分段压裂改造的技术难点;从裂缝分段优化、压裂管柱、压裂液体系优选,以及施工规模等方面阐述了该工艺技术的现场应用情况,为下步致密砂岩水平井的压裂改造提供参考。     

长庆油田成功研发套管滑套分层压裂工艺

<正>截至2014年3月10日,由长庆油田油气工艺研究院研发的套管滑套分层压裂工艺已在苏里格气田现场试验40余口井,最大实现9层连续分压,最大排量达到8 m3/min,最高试气无阻流量达到118.6万m3/d。该技术的成功研发为致密气藏直井多层连续分压开辟了新途径。套管滑套分层压裂工艺是将多个针对不同产层的阀体和套管入井,并一起被固井,是一种集压裂、生产于一体的新型     

套管固井滑套冲蚀磨损模拟分析与试验研究

为准确分析套管固井滑套长时间在固液两相流中冲蚀后的磨损情况及可靠性,在进行冲蚀理论分析和数值模拟的基础上,利用研制的冲蚀磨损试验装置,研究了特定工况下固井滑套带孔短节的冲蚀磨损情况,分析了滑套孔眼冲蚀磨损速率与孔眼数量、砂比及排量的关系,建立了冲蚀磨损速率新模型,研究了滑套带孔短节孔眼过流能力与冲蚀磨损速率的关系;同时,结合数值分析结果和试验数据,得到了A型材质滑套短节的冲蚀磨损系数。研究结果表明,当滑套孔眼为2个时,含砂流体对滑套孔眼周边的冲蚀磨损较为明显,且滑套孔眼冲蚀磨损速率与砂比呈线性关系,与排量呈指数关系。该研究结果可为套管固井滑套可靠性评估提供理论依据,且能够指导滑套压裂工具的现场应用。      

水平井有限级次套管滑套固井工具研制与应用

为了实现高效分层压裂、提高工具可靠性,需开发水平井有限级次套管滑套压裂工具。与常规固井相比,存在现有胶塞无法满足超大变径条件下水泥封隔、水平段难以有效碰压及单流阀断流等难题。经过室内评价试验及工具结构改进,研制了适合水平井工况的固井胶塞、碰压短节、浮箍浮鞋等装置。结果表明:顺利完成了SP42H套管滑套固井试验,碰压正常,通井发现人工井底符合设计要求,后期压裂施工顺利,可以满足水平井套管滑套固井要求。     

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。     

小井眼及套变井压裂工艺研究与应用

小井眼及套变井压裂与常规井眼压裂不同,需要配套相应的小直径井下工具和抗高压的井口装置,对压裂液的携砂性、抗剪切性及降摩阻性能都有更高的要求。为解决小井眼及套变井的压裂难题,针对小井眼及套变井的特点和目前小直径工具的实际情况,研制和改进了Y341-70和K341-98小直径封隔器,完成了 89 mm、 127 mm套管小井眼井和 139.7 mm套变井的压裂工艺管柱设计与配套,优化了压裂液体系和压裂工艺,成功完成了40多井次的现场施工,见到了良好的压裂效果。     

BZ-60型无阻压裂喷砂滑套的研制与应用

针对常规分压合采工艺管柱不能实现油管畅通,对单井测试以及生产有影响的问题,研发了BZ-60型无阻压裂喷砂滑套和相应的分层压裂工艺管柱。该滑套主要由上接头、定位环、锁紧机构、上密封滑动机构、下密封滑动机构、中心管、壳体等组成,一般配合封隔器使用,主要适用于2层分压合采工艺管柱,结构简单、性能稳定,可实现压裂后油管无阻,不影响后期测试作业。苏里格地区20余口井的使用表明,该管柱满足施工要求,很好地解决了2层分压、压后管内有阻碍、影响测试的问题,成功率100%。