非均匀应力场影响下的裂缝扩展模拟及投球暂堵优化

水平井投球暂堵是实现致密油气藏压裂段均匀改造的关键技术,但目前针对压裂施工中实施不同投球暂堵工艺措施后多簇裂缝扩展形态的研究成果却较少,致使现场投球暂堵工艺措施的制订缺少相关的理论支撑,影响了该工艺在压裂施工现场的应用效果。为此,基于边界元方法建立了水平井"井筒—孔眼—裂缝扩展"全耦合模型,提出了暂堵球分配的计算方法,进而模拟在初始非均匀应力场条件下进行段内暂堵转向时暂堵球的投球数量、投球时机、投球次数及其对多簇裂缝扩展的影响。研究结果表明:(1)压裂过程中,射孔孔眼摩阻的限流作用会平衡诱导应力干扰带来的进液量差异,使得各簇裂缝中流体流动受到的阻力差距缩小;(2)当考虑初始应力场非均匀分布的影响后,各簇裂缝进液量发生明显的变化,高应力区域甚至出现不进液的无效射孔簇,而实施投球后,无效射孔簇会产生新的裂缝;(3)当初始最小水平主应力差(?σ_h)超过3 MPa时,在施工中期适当增加投球数量(大于单段总射孔数的一半),或者在中前期进行投球暂堵(包括在中前期分批次投球),有利于降低各簇裂缝的非均匀扩展程度;(4)当初始?σ_h低于2MPa时,应减少投球数量或在施工中后期投球,否则会加剧各簇裂缝的非均匀扩展。     

投球式多次激发旁通阀结构设计与试验研究

多次激发旁通阀作为一种能够根据钻完井实际需要通过反复开关旁通来改变局部循环条件的随钻井下工具,主要用于大排量快速随钻堵漏和洗井。针对复杂恶性漏失地层和特殊岩屑沉积井段工况,设计了投球式多次激发旁通阀,并对其关键结构进行了研究,同时对样机原理的可行性进行了试验。研究结果表明:投球式多次激发旁通阀激发方式使用广泛,在流量动态改变情况下开位和关位均可保持,其可靠性在类似工具实践中已被验证;投球式多次激发旁通阀结构原理可行,激发压力稳定在2 MPa左右,压降明显,可作为作业过程中判断井下旁通打开或关闭的重要信号。研究内容可为投球式多次激发旁通阀的进一步优化及现场应用提供参考。     

投球式压力起爆器的研制

本文简要介绍了油气田射孔的目的、意义和油管传输射孔（TCP）的构成，分析了TCP常用起爆器起爆机理及在生产应用中存在的问题。着重论述了投球式压力起爆器的结构、作用原理、性能指标、特点和室内试验情况。     

测试—射孔联作管柱优化

以跃1-22井测试—射孔联作为例,分析了测试—射孔联作过程中测试管柱漏失的各种情况,针对性的提出了解决方案.在马海马107井进行MFE测试—射孔联作时应用调整后的管柱组合,取得了预期效果.     

多次激活旁通阀技术及应用

多次激活旁通阀是指连接在钻柱某一位置、可多次改变井下流体流动方向的工具。介绍了M-I SWACO投球式多次激活旁通阀的工作原理、技术优势和操作流程。通过在番禺油田大位移井中的应用表明:该阀可实现不起钻堵漏; 保护下方的MWD、LWD等流体敏感性工具不受流体排量和性质的影响; 清除大位移井岩屑床,清洁井眼。并对投球式多次激活旁通阀的局限性进行了分析,提出了几点旁通阀的发展建议。     

实验室条件下聚能射孔损害带研究

在实验室条件下对贝雷砂岩进行射孔试验,并分别对射孔后的靶体进行酸化、压裂工艺处理,利用核磁共振和工业X-CT技术分别对未射孔的靶体、射孔后的靶体、射孔后酸化的靶体、射孔后压裂的靶体进行测试.定量分析了射孔对砂岩靶体的损害及酸化、压裂对射孔损害的解除作用.     

堵塞球分层压裂的投球设计与应用

堵塞球分层压裂是改造层间非均质特征较为突出的多层低渗透油藏的主要方法之一,主要应用于套管射孔井。建立了射孔井地层破裂压力模型,以计算各目的层的起裂压力,确定出起裂顺序。建立了投球分压排量控制方程,确定投球分压最小控制排量;结合射孔孔数和孔眼直径进行堵塞球的设计。以川西气田某井为例,计算了多层压裂的破裂压力,确定了对于不同射孔长度时的投球控制排量。     

投球式压力起爆器的研制

介绍了油气田油管输送射孔(TCP)的构成,分析了TCP常用起爆器起爆机理及在生产应用中存在的问题。论述了投球式压力起爆器的结构、作用原理、性能指标、特点和实验室试验情况。     

水平井投球分段压裂技术及现场应用

水平井的压裂改造技术是当前国内外研究的热点和难点之一,目前基本采用井下工具进行分段压裂,工艺复杂,可靠性较差,在已大段射孔的水平井中无法应用.针对已大段射孔、无法下井下工具的水平井,提出了水平井投球分段压裂技术.采用系统优化设计方法,在裂缝类型预测、储层地质精细划分、裂缝参数优化、压裂材料优选、投球批次及数量优化和施工压力预测等技术基础上形成了投球分段压裂整体技术,不需要特殊的井下工具.通过西柳10平1和西柳10平3井两口水平井的现场实施,该技术分段准确,增产效果显著.现场试验表明水平井投球分段工艺简单、可靠,是一种值得推广的技术.     

聚能射孔损害带研究

在实验室条件下对贝雷砂岩进行射孔试验,并分别对射孔后的贝雷砂岩进行酸化、压裂工艺处理,利用扫描电镜(SEM)图像分析、铸体薄片粒度分析、核磁共振(NMR)实验分析和工业X-CT技术分别对未射孔的贝雷砂岩、射孔后的贝雷砂岩、射孔后酸化的贝雷砂岩、射孔后压裂的贝雷砂岩进行测试分析.定量或定性地分析了射孔对砂岩靶体的损害及酸化、压裂对射孔损害的解除作用.     

高压高产气田完井采气工艺技术研究--以克拉2气田开采配套工艺技术的推荐方案为例

克拉2气田属常温、异常高压气藏,应采用衰竭式开采.推荐方案年产天然气100亿m3、采气速度4.25%、用射孔方式完井.对解决油管冲蚀问题和油管尺寸优化、完井管柱、生产套管尾管结构、井口采油树、安全控制系统等设计问题推荐了解决方案.     

隔离式负压射孔技术研究及应用

隔离式负压射孔技术是一项新型的射孔完井工艺技术。该技术通过对施工管柱的整体设计和隔离短节、负压阀等关键结构的研制,解决了靠气举掏空套管内压井液或用泵车(人工)向油管内灌注压井液实现负压的方法。利用负压阀通过井筒压力自动实现负压(负压值根据要求设定),可与撞击式或压力式起爆器配套实现油管输送射孔。通过3口井现场应用表明,隔离式负压射孔自动准确实现了负压值,缩短了施工时间,降低了劳动强度。     

分压排量控制技术在川西气田的应用

封堵球分层压裂时,为了使暂堵球按照施工泵注程序对射孔孔眼进行封堵和解封,需要对压裂施工的泵注排量提出要求。在以往的投球分压中,排量的确定带有一定的盲目性。为了克服这种盲目性,在对堵塞球作用机理研究的基础上,针对川西气田实际情况,建立了投球分压排量控制方程,确定了在不同射孔长度时的控制排量,形成了投球分压最小排量控制技术,并通过现场应用取得了较好的效果,对投球分层压裂设计及施工具有一定的指导意义。     

半潜式钻井平台射孔-压裂-测试一体化工艺

介绍了国内首次在半潜式钻井平台实施的某井射孔-压裂-测试一体化管柱的施工工艺。分析了该井的测试难点及射孔-压裂-测试管柱的设计原则,对实施射孔、压裂、测试作业关键点的三套方案进行了对比,确认了下射孔-压裂-测试一体化管柱后,进行射孔、测试、压裂、排液、压井、测试的可行性,为类似井测试作业提供了借鉴。     

水层封堵工艺

除了挤水泥胶结射孔孔眼外, 还有快速、经济、有效的机械堵水措施, 其中包括通过电缆、钢丝或连接管、连续油管组成的修井作业管柱来下桥塞。很多措施可以通过油管来进行, 可以不取出完井段套管。此外, 还有隔离尾管, 即将两个或更多的可膨胀式封隔器通过中间插入尾管连接在一起, 可有效降低封隔水的入口流量。有些情况下跨式封堵工艺能够通过射孔孔眼将化学调剖堵水剂注入产水层段, 从而降低水相渗透率, 提高油相渗透率。     

阿姆河复杂气藏射孔、酸化、测试联作技术

针对阿姆河高温、高含硫复杂碳酸盐岩气藏A区低压井和B区高压井在作业过程中压井困难、井控风险高、储层二次伤害问题突出、资料录取困难等难题,开展了射孔、酸化、测试联作工艺研究。通过工具优选、工艺优化和现场试验,形成了两套适用于高温、高含硫和不同产量条件下的射孔、酸化、测试联作工艺,即适用于A区储层的低压井三联作工艺管柱(OMNI阀+LPR-N阀+RD阀)和适用于B区储层的高压井三联作工艺管柱(OMNI阀+RDS阀+RD阀)。该联作工艺在阿姆河复杂酸性气藏高、低压储层中共应用41口井,成功率100%,地质资料取全取准率100%,其中20余口井酸化后测试产量超过100×104m3/d,单层射孔、酸化、测试作业时间平均缩短15 d以上,大幅度降低了作业成本、缩短作业周期的同时,大大降低了复杂碳酸盐岩气藏完井作业期间的井控风险,该研究为类似气藏的完井配套工艺提供了技术借鉴。     

国外页岩气井连续油管固井滑套压裂完井方式研究

固井滑套压裂完井是在固井技术的基础上结合了开关式固井滑套而形成的多层分段压裂完井技术。该技术利用可开关式固井滑套选择性的放置在气层位置,固井完成后,利用连续油管携带井下工具将滑套打开,然后采用环空泵注,进行压裂改造作业。该技术的创新点在它不需要依赖传统的复合式桥塞、投球系统或投球作业,因此在作业后即可进行全通径求产。文章主要将传统桥塞射孔压裂方法与利用连续油管固井滑套压裂方法进行对比,对比了固井、压裂、产量等多个方面,得出连续油管固井滑套压裂较在完井成本和效率上较传统多级桥塞射孔压裂方法有所提高,且产量更高。     

井下工具新进展

介绍了目前世界上最新的井下工具 ,重点说明地层隔离阀、井下工作阀、跨式酸压施工工具在射孔、完井、欠平衡钻井及多分支井中发挥的作用 ,详细说明了使用后达到的效果。     

多脉冲射孔+APR+水力泵在大港油田的应用

新型多脉冲射孔是一项新型的射孔技术,与APR测试器及水力泵测试工具联合作业,可实现一趟管串完成严重污染储层的射孔和测试。但多脉冲射孔燃烧产生瞬时压力、多级脉冲会引起测试管柱剧烈震动,影响封隔器和电子压力温度计的正常工作,为此开发了峰值压力控制阀、制作新型减震装置控制机械震动,并对火药用量进行了安全设计。通过在大港滩海和冀东南堡海上油田进行的3口井的测试使用,结果表明该技术安全可靠、效果良好,表征污染影响的表皮系数小于或接近于0,有效的解除了射孔压实和地层污染,取得了完整的测试资料。     

库车山前深层高温高压气井多封隔器分层压裂工艺

库车山前区域深层高温高压低孔低渗气藏多封隔器分层压裂作业易发生封隔器失效、钢球堵塞管柱及射孔段下部替液不干净等问题,成为影响储层改造作业成功的关键问题。为解决上述问题,在完井管柱上加装了伸缩短节并延伸管柱至射孔段底界;研发了一种高强度铝合金可溶球,以三聚氰胺为过渡层的复合有机硅树脂涂层为其特殊保护膜,其承压强度在69 MPa以上且溶解速度先慢后快;研发了一种全通径压裂阀,采用棘爪式结构和投球打压方式,滑套打开侧孔时扩径通过球,使球移动至管柱底部,其通径可与下部封隔器保持一致,形成了适用于深层高温高压气井的多封隔器分层压裂工艺。现场累计应用14井次,未出现封隔器压裂时失效、管柱堵塞和替液不净等问题。分析表明:伸缩短节能够缓解温度效应和管内外压差产生的轴向力;可溶球满足压裂施工需求的同时,避免了滞留堵塞现象的出现;延伸管柱配合全通径压裂阀为射孔段替液和压裂液有效注入提供了通道,解决了射孔段钻井液沉淀堵塞和支撑剂沉积在井底的问题。多封隔器分层压裂工艺能够为深层高温高压气井储层压裂改造提供可靠技术支撑。