涪页HF-1井泵送易钻桥塞分段大型压裂技术

涪页HF-1井是中国石化部署在四川盆地的第1口页岩气水平井，以页岩气勘探有利层系下侏罗统自流井组大安寨段页岩层为目的层，完钻井深3 570 m，垂深2 272.06 m，地温梯度2.50 ℃/100 m。水平段2 433.25~3 570 m，长1 136.75 m，页岩层厚27.23 m。主要为灰黑色页岩、灰质页岩，夹薄层灰色介壳灰岩。?139.7 mm套管完井，采用泵送易钻桥塞分段大型压裂技术分10段进行压裂改造，注入总液量16 098.7 m3，加入支撑剂795.24 t。该井施工由多个专业化施工队伍协同完成，对我国页岩储层改造进行了有益的探索，所取得的经验和教训可供今后国内页岩气水平井分段大型压裂实施参考借鉴。     

可降解桥塞研制及其承压性能试验

针对水平井分段压裂施工后桥塞存在钻磨卡钻或打捞失败等问题,研制了一种无干预化作业的新型可降解桥塞。介绍了适用于φ118~φ124 mm套管水平井分段压裂用可降解桥塞的粉体材料、结构、工作原理以及主要技术参数,并对可降解桥塞试验样机进行高温环境下室内承压性能试验。试验中,新型可降解桥塞在120和150℃高温环境下均能满足50 MPa承压密封性能要求。试验结果为该桥塞投入现场应用提供了技术依据。     

易钻桥塞射孔联作技术在水平井分段压裂中的实践

四川盆地侏罗系沙溪庙组储层低孔低渗,使用常规改造手段很难获得工业油气流。为此,在G16H井首次开展了电缆带易钻式桥塞分段射孔加砂压裂联作试验,桥塞通过8 mm电缆下入,在水平段通过压裂车进行泵送,到达预定位置后地面给电信号进行坐封,同时桥塞与射孔枪丢手,上提射孔枪依次进行多簇射孔作业,每段分3~4簇射孔,坐封桥塞、射孔、加砂压裂作业最快可在12 h内完成。G16H井共分10段施工,压后利用?50.8 mm连续油管成功钻磨?114.3 mm套管用桥塞9只,钻磨完单只桥塞平均用时仅60 min左右。该井放喷测试获得了24.7 t/d的高产工业油气流。易钻桥塞射孔联作加砂压裂技术的成功实施,初步探索出针对该低孔低渗区块的一套有效储层改造技术手段,为下一步侏罗系沙溪庙组储层高效开发积累了宝贵的现场经验。     

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。     

可钻泵送桥塞研制与试验

可钻泵送桥塞是非常规油气资源水平井分段完井的关键工具。通过调研国内外页岩气完井及桥塞技术现状,研究了由2组锚定机构、多级肩保的楔形胶筒、外置式自锁机构以及啮合型防转机构等组成的可钻泵送桥塞。分析了配套工具和试验装置,并进行了系统的室内试验和关键技术的重点测试。试验和测试结果表明,桥塞设计结构合理、密封可靠、指标性能高,可以满足页岩气分段压裂完井的需求。最后建议在后期提高材料综合性能的基础上,桥塞及其配套工艺有待通过现场试验完善。     

快钻电缆桥塞的研制与应用

河南油田非常规页岩油气资源储量丰富,对水平井多级分段压裂技术需求迫切。为此,研制了快钻电缆桥塞。该桥塞主要由丢手机构、密封机构、锚定机构和防转机构组成,桥塞通过金属卡瓦牙实现可靠锚定,通过采用复合材料制作的卡瓦主体,减少了金属用量,提高了可钻性。对桥塞的复合材料进行了力学性能试验、易钻性试验和化学稳定性试验,同时对研制的桥塞进行了现场试验。试验结果表明:该桥塞在水平井能够可靠下入,桥塞坐封、丢手、锚定和密封均可靠,能够被快速钻除,满足非常规油气资源的开发要求。快钻电缆桥塞的研制成功促进了国内分段压裂技术在非常规油气资源开发中的应用。     

对可溶压裂桥塞设计的建议

泵送桥塞射孔联作工艺是水平井分段压裂最常用的工艺之一,其前期使用的核心工具复合材料可钻桥塞存在多级使用或套管变形后,钻除风险大的问题,研制不需钻塞的可溶压裂桥塞,节约了时间、成本,降低了风险.针对两种常见可溶桥塞,阐述了其组成、原理、优势、关键参数.对其提出了设计原则和建议,采取小外径、防误坐封机构等设计,保证"下得去...     

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。     

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。     

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。     

双向高承压可钻式水平井堵水桥塞研制与试验

长庆油田水平井机械堵水管柱受复杂井筒状况等因素影响,存在配套的水平井机械堵水工具承压能力不足和长期置于井下起不出的问题,为此对其进行了针对性研究。通过改进桥塞结构、优选胶筒材料,研制了双向高承压可钻式水平井堵水桥塞,已在长庆油田5口水平井应用,室内试验及现场应用结果显示,封隔器工作压力双向承压70 MPa以上,边钻边捞的解封方式,钻除时间不超过8 h,实现趾部位置出水水平井井筒高压条件下长效、安全卡堵。     

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。     

撞击式静液压油管桥塞的研制与应用

针对滑块式油管堵塞器在不压井起管柱作业油管内堵塞密封中出现的自密封皮碗易磨损失效问题,研制了撞击式静液压油管桥塞。该油管桥塞采用单级双向楔形卡瓦和带防凸保护的大变径压缩式密封胶筒,并设计了静液压坐封系统及撞击控制指令系统,实现了液压输送、地面投棒撞击发射坐封指令以及静液压系统接收指令启动坐封程序完成油管内密封过程。该油管桥塞在中原油田规模化应用80余井次,配合地面环空密封设备及液压动力控制系统完成不压井起管柱作业,其中最大密封深度3 919 m,最高密封压力为24 MPa,现场应用成功率100%,解决了不压井作业遇到的各种管柱油管内堵塞密封问题。该产品的研制成功为不压井作业油管内堵塞密封提供了可靠的技术支持。     

桥塞压裂工艺技术

大庆油田进入高含水开发后期,通过开采薄差油层来挖潜剩余油,缓解油田储采失衡的矛盾。所开采的多个薄差油层分散在已经开采的油层组中,层间跨距可达百米以上。油田目前采用扩张式封隔器和滑套喷砂器组成的分层压裂管柱结合限流压裂技术来改造这些薄差油层,但该管柱不能满足压裂卡距大于40m的情况,导致许多薄差油层不能得到改造,而本文研究的桥塞压裂工艺技术能够成功地解决上述问题。该管柱由桥塞封隔器、打捞器、扩张式封隔器、水力锚组成压裂管柱,可进行任意卡距的压裂,满足高砂比、低替挤压裂的要求,通过逐层上提的方式,一趟管柱能够压裂2～4个层段。现场试验证明。该技术已经成为油田进行薄差油层改造的一项有效技术。     

套管变形井小直径桥塞的研制与应用

针对油井套管发生错断、变形，以及套补以后，常规的桥塞无法满足分采采油的要求，研制了Y445-105型桥塞，并在现场进行了试验。桥塞外径比常规的缩小8-10mm，可以在φ139套管变形尺寸大于110mm位置通过，并完成坐封、丢手和打捞，节约了大量修井费用，提高了分采工艺的有效率。文中介绍了该桥塞的结构、原理、主要技术参数、现场试验等。     

重晶石塞问题的室内研究

根据重晶石浆配方,研究了影响重晶石塞形成的几个因素:pH值、膨润土含量、重晶石来源、FCLS加量及配浆水矿化度等。实验结果表明,膨润土含量与重晶石重量比小于1.5％、pH值为10左右和配浆水尽可能用淡水有助于形成好的重晶石塞。