苏里格气田机械封隔器连续分层压裂技术

针对苏里格气田含气层系多、单层产量低的特点,进行了气井机械封隔器连续分层压裂技术研究,研发并优化了气井机械封隔器连续分层压裂管柱,研制了大通径K344封隔器、水力锚及耐磨的3.175 mm小级差滑套芯子等配套工具,可达到一趟管柱连续分层改造8层。80多口井的现场应用表明,该技术具有施工可靠、操作简单、成本低等优点。     

深井分层压裂管柱受力计算及结果分析

根据深井高温、高压条件下分层压裂作业的施工工艺,考虑压裂管柱组配的封隔器、水力锚、滑套喷砂器等工具,建立了深井分层压裂管柱的力学分析模型。采用间隙元模拟压裂管柱与套管间的多向随机接触摩擦问题,给出了轴向摩阻与轴向位移协调的判别收敛条件;计算出了不同工作状态下封隔器的封隔力、水力锚的锚定力、滑套喷砂器与固定封隔器的轴向接触力、井口载荷、管柱上提距离及整体管柱在任一截面处的内力、应力、位移等。在油田得到成功应用,为分层压裂管柱的设计及施工提供可靠的理论依据。     

深井水力喷射压裂可行性分析及设计计算

常规深井压裂面临井底破裂压力大、地面施工泵压高、井下封隔器高温失效等问题,需要探索新的增产改造技术。介绍了水力喷射压裂技术及水力喷砂射孔机理、水力喷射压裂机理、水力喷射压裂工具组合。同时分析了其技术特点,分析认为,该技术具有射孔孔眼直径大、射孔深度长、可降低井底破裂压力、无需机械封隔等优点。在进行深井水力喷射压裂可行性分析的基础上,计算了某深井水力喷射压裂工艺技术参数,校核了深井压裂管柱强度,计算了油管排量、环空排量、油管压力和环空压力等水力喷射压裂水力参数及井口压力。分析和计算结果表明,深井水力喷射压裂切实可行。      

小直径扩张式封隔器压裂管柱的研制与应用

目前国内小直径扩张式封隔器多用于酸化、注水和堵水等作业,而在多级压裂方面应用较少,主要是因为工具耐压、耐温能力较差,用于多级压裂管柱安全性和可靠性较低。针对这种情况,通过对常规扩张式封隔器、双向锚定水力锚及丢手工具的结构改进,优化设计出适用于114. 3 mm套管的小直径扩张式封隔器多级压裂管柱。在吉林伏龙泉油气田的现场应用结果表明:改进后的封隔器耐温120℃、耐压70 MPa,坐封、解封成功率100%,性能大幅提高,可满足复杂工况下的施工要求;设计的多级压裂管柱工具少、操作简便、锚定可靠、井眼适应性好,能满足内径99. 6~103. 9 mm、外径114. 3 mm套管多级压裂需求;多级压裂管柱能够实现大斜度井的有效封隔,现场施工中最大井斜达到72. 2°。该压裂管柱的成功应用为油田老井挖潜和稳定产能提供了技术支持。     

直井多层无阻分压合采压裂管柱结构及应用

直井压裂施工中,随着压裂层位逐渐增多,缝内转向、段内多缝等新型压裂工艺的应用,压裂工具必须承受更高压差、承压时间更长、反复坐封次数更多、密封效果更好。为了提高压裂工具的性能,以试验为基础,优选橡胶材料,优化工具结构,研制出新型多层无阻分压合采压裂管柱。该管柱由BZ-K344型封隔器、喷砂滑套、防砂水力锚及安全接头等组成,通过油管连接。封隔器坐封可靠、承压能力强,压裂完成即自动解封,便于起出管柱。投入不同尺寸轻质球可打开相应滑套,压裂完成后轻质球在排液过程中返出地面,实现井筒无阻生产。该管柱1次下入可实现10层压裂,目前已成功应用31口井,均取得良好效果。     

不动管柱压裂工艺封隔器及配套工具优化

为更好完成不动管柱实现多层压裂,满足加砂量大、压力高、多层位的现场施工要求,优化设计了不动管柱8层压裂管柱结构,优化了Y541、Y341封隔器,优选了Y344封隔器,设计了压裂保护短接、逐级解封等工具。采用Y541+Y341封隔器压裂管柱,增大压裂规模、增加压裂段数,减缓工具磨损,降低压后吐砂导致砂堵砂卡几率,同时解决解封困难的问题。X22-70井采用不动管柱5层压裂,单段最大加砂量136 m~3,累计加砂536 m~3。上提管柱顺利解封,最大上提吨位300 kN。该技术可为储层精细划分及有效改造提供技术支持。     

连续油管水力喷射压裂管柱下入过程力学分析

水力喷砂射孔分段压裂工艺与连续油管配合,极大地提高了水力喷射压裂作业的工作效率。在压裂过程中,封隔器能否准确下入到指定位置对压裂生产起着至关重要的作用。传统人工地面测量方法成本较高、影响因素多、曲线解释困难。为了解决连续油管水力喷射压裂管柱下入过程中封隔器定位不准确问题,对管柱下入过程中受力以及变形进行理论分析计算,并对测量井下工具下入位置的关键工具——机械定位器进行分析研究,使其能准确测量井下工具的下入位置。通过测量值与计算值对比证明,其偏差小于9%。通过两种方式的结合可以准确定位井下工具位置,为后续压裂施工提供了可靠的技术支持。     

压裂管柱封隔器坐封方式对比分析

根据封隔器坐封方式的不同,介绍了机械坐封、液压坐封压裂管柱的工作原理及特点;对不同坐封方式下的压裂管柱进行力学分析,建立了坐封前、坐封过程及压裂过程的力学模型。以实例研究在既定施工规模下优选压裂管柱封隔器的坐封方式,给出了平衡压力的确定方法。此研究为压裂管柱优化设计和封隔器坐封方式的合理选择提供了理论依据和分析手段,提高了压裂效果和成功率。     

易起式高压多层压裂管柱的研究与应用

针对扩张式胶筒在受高压后出现钢片回收不完全,起管柱时钢片易卡死在套管中,造成管柱无法起出的问题,研究了易起式高压多层压裂管柱。该管柱主要由节流喷砂器、多级KY344-114型封隔器、多级喷砂器、水力锚和安全接头组成,采用新型的KY344-114型封隔器既具有停泵即解封,又具有耐高压的能力。现场应用结果表明,该管柱工艺原理可行,工具结构可靠,一次性起出率达93%,适合高压井的多层压裂。     

川渝高压致密气储层多段压裂管柱关键技术

川渝地区致密气储层老井需要通过油管多段压裂工艺提高开发潜力,现有工艺管柱不能满足高压、大砂量冲蚀、钻井液条件下坐封及压裂后可取等复杂要求,为此开展了高压致密气储层多段压裂技术攻关。自主研制了Y344型导压喷砂封隔器,集喷砂和封隔功能于一体,缩短了工具尺寸,提升多层压裂管柱通过性;利用有限元分析软件优化封隔器喷砂体和胶筒结构,优选42CrMo高强度材料,提高承压性能;开展了材料耐冲蚀和磨蚀研究,数值模拟方法分析流态,优化硬质合金零件布局,解决喷砂口等区域磨损大的问题;水力锚等工具均设计“进液防砂”结构,满足钻井液环境使用要求。室内实验表明,整体工艺管柱满足90MPa高压要求,现场单层加砂量达到160 m3,为解决类似储层高压多段油管压裂问题提供了有效的技术手段。     

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。     

全通径酸压管柱在塔河油田托甫台区的应用

塔河油田托甫台区常规酸压管柱封隔器、水力锚与Ф88.9 mm油管内径不一致,导致施工摩阻增大,影响酸压效果,为此,进行了全通径酸压管柱研究。研发了Y241-146全通径封隔器,在不影响封隔器外径和坐封效果的前提下,将封隔器中心管内径由62 mm增至76 mm,水力锚内径由62 mm增至76 mm,该酸压管柱实现整体通径均为76 mm;关键零部件均采用42Cr高强度材料,胶筒材质由丁腈橡胶改进为氢化丁腈橡胶,有效提高了工具抗拉和抗压强度、耐温性能及密封性能。在塔河油田托甫台区进行了26口井的现场应用,管柱坐封、验封、酸压施工、解封均一次成功,平均单井降低酸压施工摩阻4~5 MPa,试验表明该压裂管柱可满足现场工艺要求。     

套管封隔器分段压裂管柱遇卡原因分析及解决方案

为了降低套管封隔器分段压裂的施工风险,解决压裂结束后套管封隔器分段压裂管柱上提易遇卡的问题,以某区块一口水平井的套管封隔器分段压裂为例,从压裂管柱上提时的载荷、上下活动距离和返排液性质等特征因素入手,详细分析了该井前3段压裂后压裂管柱上提遇卡的原因,并制定了解卡措施,压裂管柱顺利解卡.为防止后续6段压裂再出现压裂管柱上...     

塔里木盆地超深、高温井酸压管柱体系技术与应用评价

对碳酸盐岩的酸压储层改造是主要增产措施。经过多年实践,形成了五类酸压管柱：光管柱、机械单封、液压坐裸、液压单封及套裸双封。其中,液压单封及套裸双封是两种新型酸压管柱,前者较为经济,管柱施工可靠性高;后者坐封过程较为方便,卡封水层,可实现分层改造,达到酸压改造目的。     

可提出式插管封隔器关键技术及现场应用

插管封隔器是水平井多级滑套裸眼封隔器压裂工艺的核心工具。针对多级滑套压裂施工过程中插管封隔器存在的提前坐挂、下入遇阻等问题,分析了可提出式插管封隔器工具的工作原理及关键技术,阐述了送入和坐封工具的结构组成,采用整体式合金卡瓦避免入井过程中卡瓦损坏导致的提前坐挂现象和保证卡瓦的双向锚定性能,创新地提出了机械和液压双作用丢手工具和解挂工具,提高其承载能力和回收性能。数值模拟和地面实验表明,可提出式插管封隔器承载能力大于600 k N,封隔压差70 MPa,并顺利解挂,各项功能均满足设计要求。在现场×6井应用中,由于异常井况,工具发生提前坐挂,下入解挂工具后顺利实现封隔器解挂和管串提出。     

两层压裂井下管柱力学分析及其应用

不动管柱两层压裂技术是环保施工、提高劳动效率的新型工艺。为保证该工艺的科学有效实施,对井下管柱及各种压裂工具进行了屈曲分析、变形分析、轴向受力分析、应力与强度分析,确定管串的危险截面为井口和封隔器上截面,并编制了应用软件。通过输入油井的井眼轨迹、井身结构、油管柱组成、摩擦系数、油管内流体性能、温度、注入方式、井口油管内压力、锚定状态等各项参数,给出了井口与井下封隔器处的内外压、轴力、应力强度、安全系数及轴向变形情况。在实际井上进行了应用,有效地指导了压裂管柱设计及工具的选型,从而保证了压裂施工的顺利进行。     

支撑式跨隔测试管柱力学分析及其应用

与传统的单封隔器管柱相比,支撑式跨隔测试管柱受力状况更加复杂,测试风险加大,常常失利。为了解支撑式跨隔测试失败的原因,为管柱组合及施工参数选择提供依据,根据支撑式跨隔测试的特点和传统管柱力学研究的不足,用微元体分析法和能量法对有限长跨隔段、支撑段管柱的屈曲行为重新进行分析,求得了有限长管柱的屈曲临界载荷和屈曲构型。分析表明,有限长管柱有3种屈曲构型:1个半波弯曲、2个半波弯曲和螺旋弯曲。据此,可以计算有限长管柱的附加弯矩及附加弯曲应力,校核其强度安全性;可以合理组合管柱、合理确定测试压差。当井径一定时,可以作出跨距-测试压差安全施工界限图。该研究指导了塔中和轮南地区若干口井的跨隔测试,测试成功且没有发生管柱、工具损坏事故。     

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。     

QHY341型封隔器及应用

QHY341新型水力差压式封隔器采用了分体组合式,双液缸,双级胶管密封,直接喷砂体的结构,具有结构简单,坐封方便,逐级解封,载荷轻且可靠,反洗通畅,易解卡,耐压差大等优点,满足中深井的一次多层压裂工艺的需要。