页岩气水平井分段压裂作业中全可溶桥塞的应用

针对可溶桥塞在现场应用中遇到的问题,对桥塞溶解缓慢、球入座迹象不明显、返排物中产生结晶体、复合桥塞与可溶桥塞混合使用以及桥塞坐封未丢手等情况进行了原因分析,并提出了相应的解决方案。对全可溶桥塞返排步骤和连续油管扫塞工艺进行了介绍,为指导现场作业提供了借鉴。     

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。     

高温全金属可溶桥塞的研发与应用

全金属可溶桥塞作为最新的井下压裂分段工具,现场应用越来越广泛,但限于金属材料的特性,桥塞在高温条件下（≥120℃）的性能极不稳定。根据全金属可溶桥塞在高温条件下的特点,优选镁铝合金材料,优化桥塞结构,加工出满足设计要求的高温全金属可溶桥塞,并参考可溶桥塞行业标准要求,进行了室内测试评价。目前该高温桥塞已在现场进行了大量的应用,承压和溶解效果良好,满足现场施工要求。     

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。     

高性能系列可溶桥塞的研制与应用

为提升可溶桥塞的工况适用性和稳定性,研发了多水解高分子基团可溶橡胶与高强度可溶金属材料及配方体系。通过开展不同温度下材料力学性能与溶解性能测试评价,验证了材料性能。根据可溶桥塞的结构原理及特点,研制了高性能系列可溶桥塞,进行了综合性能试验和现场试验。试验结果表明：研制桥塞能够在30～150℃温度范围内确保70 MPa有效承压密封时间达24 h以上,且溶解时间可调可控。各大油气田区块现场试验及推广应用结果表明,其坐封、承压、溶解效果等综合性能稳定可靠,能够适用于复杂工况,能有效保障体积压裂施工作业。所得结论可为非常规油气资源的高效开发及水平井分段压裂的提质降本提供有力的技术支撑。     

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。     

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。     

一种新型可溶解桥塞的研究与应用

目前常规可溶复合桥塞已经成为分段压裂施工中临时封堵层段的有效工具,坐封后受井内温度和矿化度的影响,其封堵时间不超过24小时。为满足特殊井况的作业需求,研制一种新型可溶解桥塞,这种桥塞坐封后可应对长时间的修井作业施工,不会因温度和矿化度影响而失封,作业结束后可根据需要通过注液快速溶解,达到畅通井筒的目的。现场应用完全达到预期效果。     

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。     

水平井分段压裂用桥塞研究现状及发展趋势

水平井分段压裂是提高非常规油气开采率的有效方法。阐述了在水平井压裂作业中,桥塞的作用及机理。介绍了水平井压裂作业中3类常用的桥塞:可捞桥塞、复合材料桥塞、可溶桥塞。分别介绍了3类桥塞的研究现状,分析了3类桥塞特点并结合施工现场评价了3类桥塞的优缺点。解释了以镁铝合金为基体的井下可溶材料的溶解机理,并认为可溶桥塞将会成为未来一段时间内水平井分段压裂领域的研究热点。     

中国石油集团公司渤海钻探工程公司自主研制可降解桥塞

正日前,渤海钻探工程公司自主研发可降解桥塞获得成功,在100℃的盐水环境下,耐压差50 MPa,桥塞密封时间78.17 h,桥塞解体脱落时间242 h,本体完全溶解时间286 h,工具性能达到设计指标,满足压裂作业要求,达到现场应用条件。可降解桥塞主要应用于水平井分段压裂工艺中,与目前使用的复合桥塞分段压裂工艺相比,它的优势是压裂后不用钻塞,桥塞在井下自动溶解,生产通道大,投产周期短,工艺成功率高。     

免钻磨大通径桥塞技术在页岩气水平井分段改造中的应用

目前国内页岩气水平井分段压裂主要采用单流阀式复合桥塞,在压裂后桥塞钻磨阶段面临着套管变
形、钻磨周期长、工程费用高等问题。通过引进免钻磨大通径桥塞技术,从可溶性压裂球溶解试验、桥塞常温承压
试验、桥塞１２０℃高温承压试验、桥塞室内钻磨试验几个内容进行室内评价,证明桥塞能够满足现场施工要求。在
ＷＹＨ３－１井投入现场使用,结果证明,免钻磨大通径桥塞可满足不同排量泵送要求,坐封可靠。可溶性压裂球在
压裂作业时抗压,在生产流体环境下自然分解,并能确保入井后２４ｈ内的完全密封。使用该桥塞,压后无需连续油
管钻磨,比传统复合桥塞更高效。由于无需连续油管钻磨,所以采用该桥塞可以有效提高压裂段长度,增加泄流面
积,并满足深井水平井压裂作业的要求。     

可溶桥塞镶齿卡瓦研制及实验评价

可溶桥塞的锚定卡瓦有异于常见的铸铁卡瓦和复合材料卡瓦,除了需要提供可靠的套管锚定力和胶筒锁紧力之外,还必须具备良好的溶解性能及返排能力。为了满足页岩气水平井压裂用可溶桥塞现场施 工各项指标要求,设计了可溶材料镶齿卡瓦结构,并对其锚定性能和溶解性能进行了实验测试,测试结果表明,可溶材料镶齿卡瓦结构设计及材料选型合理,在套管内壁锚定承载性能可靠,溶解性能良好,能够满足现场压裂施工要求。     

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。     

耐超高温全金属桥塞研制与室内试验测试

针对目前可溶桥塞承压强度低、降解速率慢、无法适用于超高温环境的问题，创新性提出适用于超高温环境的全金属桥塞设计方案，同时开展可溶镁基合金的室温、高温下力学性能试验及高温溶解性能试验，并结合有限元分析结果完成桥塞关键部件材料优选，最终试制耐超高温全金属桥塞实物样机并开展室内试验测试，从室温承压性能、高温承压性能和溶解性能3个方面验证实际应用效果。研究结果表明：随着温度升高，相对于高伸长率可溶镁基合金，高强度可溶镁基合金抗拉强度和屈服强度下降幅度较小，伸长率变化幅度较大；在超高温环境中，可溶解镁基合金溶解速率呈现慢-快-慢现象，在溶解后48～72 h内溶解速率最快；研制的耐超高温全金属桥塞在205℃、质量分数2%的KCl水溶液中最高可承受压差70 MPa,并保持10 h有效密封；在模拟工况下的密闭容器中8 d可完全溶解，满足设计要求并具备入井条件。该研究可为开发适用于超高温环境的全金属桥塞提供技术支撑。     

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。     

工程院自主研制可溶桥塞溶解试验取得圆满成功

<正>2017年2月16日,G1110井钢丝探塞作业顺利结束,整个过程钢丝悬重无明显变化,说明于2016年12月18日入井的可溶桥塞已全部溶解,标志着新疆油田公司工程技术研究院自主研制的可溶桥塞溶解性能达到设计指标,试验取得圆满成功。可溶解桥塞的承压性能和溶解性能是其两个重要指标。从2016年3月立项开始,科研人员从材料优选、结构     

全复合材料易钻桥塞研制与应用

为满足桥塞耐高压高温的井下环境、易钻性以及钻屑完全返出井口的要求,研制开发了全复合材料高性能桥塞。该桥塞使用高强度低密度的复合树脂材料,设计了独特的桥塞密封机构和防突装置,并进行了系统的室内材料性能实验和桥塞整体性能测试,可耐压差为70MPa,耐温为120℃。通过多次现场应用,桥塞的实用性能得到了验证,能够满足现场施工要求。同时,现场应用情况表明,桥塞有很好的易钻性能,能够大幅提高现场施工效率,节省施工费用。该桥塞的研制与应用对非常规油气藏的高效开发具有重要意义。     

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。