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。     

国内外压裂用新型可溶复合材料井下工具

高强度可溶复合材料在井下工具中的应用为近两年发展起来的新技术,目前主要应用于分段压裂工艺,形成了可溶压裂球、可溶压裂球座、可溶压裂桥塞等多种工具。解决了目前分段压裂技术应用过程中球无法返排出、生产通径小、压后需钻塞等问题。     

基于可溶桥塞关键零件动作顺序的阶段坐封力研究

多级分段压裂是目前开发非常规油气井的主要手段,常用复合桥塞进行层间封隔,压裂后需要钻磨桥塞,工艺风险大、成本高。可溶桥塞在压裂后能按设计溶解,无需钻磨即可恢复井眼畅通。可溶桥塞坐封时各零件动作的顺序决定了其坐封的可靠性,需对其进行分析以提高可溶桥塞工作性能。文章针对现场应用中存在的关键零件不能可靠地按照规定顺序动作引起可溶桥塞坐封失败的问题提出改进建议,基于某110型可溶桥塞结构、坐封原理及坐封时零件动作顺序,运用力学分析及运算,得到该结构可溶桥塞关键零件动作条件的理论分析方法及阶段坐封力计算公式,得出该110型可溶桥塞改进前、改进后的阶段坐封力范围并进行试验验证,结果表明改进后的该型桥塞可成功坐封并满足技术要求,为设计优化同类型可溶桥塞结构提供参考。     

桥塞技术的发展历程及现状分析

桥塞与射孔联作为水力压裂的核心技术之一,已成为油气井分段压裂改造的重要工艺技术。桥塞是用于层间封隔的主要工具,其随着完井工艺的进步而不断发展,从最初的可回收式发展到一次性的铸铁桥塞,省去了反复下工具解封和坐封的过程,只需全井筒压裂完后统一下一趟钻去除。当油气井压裂段数增多,特别是水平井的普遍应用,小体积、易磨铣的复合桥塞逐渐替代了铸铁桥塞,提高了磨铣效率。当可溶材料兴起之后,采用可溶材料制造的桥塞由于无需钻磨,提高了生产效率,降低了生产成本,其在井筒中自主溶解解决了深井和超深水平井的磨铣难题。结合水力压裂完井需求,论述了桥塞随其工艺技术的进步更新而不断发展的过程,并对哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福公司的桥塞结构加以分析。可溶桥塞与传统的复合桥塞都在向着大通径、小型化的方向发展,在水平井分段压裂中发挥着重要作用。     

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     

压裂用可溶桥塞关键技术分析

对比分析了国内外可溶桥塞的性能指标及优缺点。详细阐述了国产化可溶桥塞的关键技术,包含可溶卡瓦表面处理、卡瓦破碎力设计、可溶胶筒技术以及下接头设计。按照页岩气压裂施工情况,首次提出了可溶桥塞耐压试验时的“耐压时效”概念。耐压时效指桥塞入井至压裂的时间间隔。按照现有页岩气施工模式,认为耐压时效24 h可兼顾现场施工和压后溶解的需要。     

Y453防中途坐封高压可钻桥塞技术

在油田勘探和开发的上远试油、选层压裂、酸化及封堵底水等工艺措施中，可钻类桥塞的应用是较为广泛的。一种防中途坐封可钻高压桥塞，保留了常规可钻桥塞的性能优点，同时突出了其防中途坐封的特性，为可钻桥塞的施工降低了风险，提高了其施工成功率。     

可降解压裂球试验研究及现场应用

水平井分段压裂是页岩气开发储层改造的核心技术。桥塞的发展趋势从可钻、易钻向可降解的方向发展,其中的大通径桥塞和可溶桥塞就是一种无干预化作业的新型完井工具。优选了4种高强度可降解金属材料,验证了其承压性能。通过试验,研究了可降解金属材料在不同温度、不同溶液浓度、不同电解质溶液中的降解性能,对促进我国全可溶桥塞的自主研发具有一定的指导意义。     

全可溶桥塞在煤层气井分层压裂工艺中的应用

我国勘探开发的煤层气井在进行多层压裂时,常采用填砂分层、桥塞分层以及封隔器分层,施工作业中易出现层间封隔不严且压裂作业周期长、钻塞污染储层并有损套管以及液体黏度要求高并对煤层伤害大等问题。为此,在调研总结全可溶桥塞作业特点的基础上,开展全可溶桥塞在煤层气井压裂改造中的适用性对比分析,并在新疆维吾尔自治区天山后峡盆地后峡区块1口煤层气井进行了分层压裂试验。试验结果表明：①在X1井以全可溶桥塞射孔联作的方式成功完成4套煤层的分层压裂改造;②全可溶桥塞适用于多煤层常规压裂的活性水盐溶液环境,层间封隔效果好,压裂周期短,施工风险低;③全可溶桥塞的溶解时间受温度影响较大,建议在埋藏深、地层温度高的煤储层环境中进一步开展分层压裂试验,以期获得更好的工艺应用效果。结论认为,全可溶桥塞首次成功应用于煤层气井分层压裂并取得了良好的效果,有助于促进该项技术在煤层气井储层改造中的应用。     

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。     

页岩气水平井可溶性桥塞室内测试及现场试验

可溶性桥塞技术既能有效解决复合桥塞钻磨施工投入大、风险高、连油自锁、套管变形等造成桥塞无法钻除而影响后续生产的难题,又能成功弥补大通径桥塞不能实现井筒全通径,无法开展后期生产测井及重复压裂等作业的不足,可最大程度保证井筒完整性。通过开展可溶性桥塞室内测试,评价了桥塞可溶材料与现场应用工况的适应性,确保了桥塞能够满足现场压裂及后期溶解要求。在CNH13-1井开展了可溶性桥塞现场先导试验,压裂前桥塞泵送、座封丢手正常,压裂时桥塞承压密封性能稳定,压裂后桥塞溶解性能良好,试验结果基本达到了预期效果。     

高强度可溶桥塞结构设计与应用

在页岩气开发时分段压裂需采用复合桥塞进行封堵,后期还要使用连续油管钻磨,存在着施工周期长、成本高、风险大等问题。为了减小页岩气的开发成本和提高施工效果,研制了可溶桥塞,采用了高强度可降解材料,可实现可靠坐封并且能够完全有效溶解。在室内,对可溶桥塞进行了坐封丢手试验、承压试验以及溶解试验,试验表明可溶桥塞各项指标可满足现场施工要求。截至2019年12月底,现场累计应用可溶桥塞28层段,现场应用表明,可溶桥塞性能稳定,坐封安全可靠,压后溶解完全,未出现堵塞放喷采气通道的现象。     

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。     

用于桥射联作的可溶桥塞设计及应用

非常规油气藏储层进行分簇射孔分段压裂改造中,大斜度和水平井段使用电缆泵送复合桥塞的方式隔离井段进行体积压裂,在随后的投产过程中,需要使用连续油管对复合桥塞进行钻磨,增加了施工成本,延长了完井周期,同时连续油管钻磨桥塞还存在遇卡风险。为解决这一问题,研制了一种以镁基合金材料为主的可溶桥塞,在一定温度和矿化度的钻井液条件下能够整体溶解,经过实验室密封承压及溶解性能试验后,在现场进行了初步的应用。     

水平井常规油管井下动力钻塞技术研究

水平井速钻桥塞体积压裂是国内外致密油气藏开发的主体技术,增产提速效果明显。 该工艺压裂后需利用连续油管钻磨桥塞,在长水平段、复杂井况下施工难度大,且长庆油田沟壑纵横的道路条件难以满足设备动迁需要,加之作业费用昂贵,应用受限。 为此,开展优化工艺管柱设计、研发高效磨鞋、优化工艺参数、研制易钻桥塞等研究工作,实现了水平井常规油管井下动力钻磨工艺。 现场应用表明,该技术成功率为 １００％,且具有适应性强、施工效率高、低成本等优点。     

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。     

可钻式复合桥塞多层段压裂技术的现场应用

国内正逐渐开始对致密砂岩气、页岩气、煤层气等非常规油气藏进行勘探开发,针对这类非常规油气藏,多层段压裂改造是提高单井产量的必要手段.可钻式复合桥塞多层段压裂技术作为目前国内外进行页岩气藏等非常规油气藏开发使用的主体储层改造技术,该技术具有不受分段压裂层数限制、工具管柱简单、不易造成砂卡、解除封堵快捷、桥塞钻铣完后保证了井筒的畅通便于后续工艺管柱的下入等诸多的优点,文章从压裂工艺原理、技术关键和现场应用等几方面进行了分析.该技术在现场的成功应用取得了显著的增产效果,同时也为国内非常规油气藏的多层压裂改造提供了新的技术支撑及开发思路.     

角64-2H井新工艺技术实施与认识

角64-2H井是一口最新工艺改造的施工井,从该井实施的新工艺出发,重点介绍了其工艺的特殊性,与常规工艺的区别和重难点。该井采用桥塞封隔分段加砂压裂施工工艺,配套技术有爬行器带射孔枪射孔、泵送桥塞和射孔枪、连续油管钻磨桥塞等,这些工艺技术在国内甚至亚洲都是首次应用。     

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。