连续油管钻复合桥塞工艺研究

目前水平压裂完井是生产页岩气的主要方法,大部分井都是用下桥塞和射孔的方法来完成压裂作
业,当压裂作业后,用连续油管带马达去钻磨桥塞。国内页岩气开采单井下复合桥塞和钻桥塞数量在２０个左右,
对于施工作业方而言,提高钻塞作业效率是关键。通过对作业前准备和规划、钻磨设计、马达选择、液体的选择、钻
压、短起次数和速度、钻磨期间是否让井生产、地面返排设备、施工紧急情况及数据分析等情况的详细分析,结合国
内页岩气井的实际开发经验,不断改进创新,最终得到了一套适合国内页岩气开发过程中钻磨桥塞的推荐做法。     

水平井油管钻磨复合桥塞技术及应用

针对连续油管钻磨复合桥塞存在成本高、易卡钻等问题,结合长庆致密油藏地层压力低的特点,提出了水平井中采用油管输送工具钻磨复合桥塞。改进了一种平底磨鞋;兼顾转速和扭矩优选了性能稳定、使用寿命长的螺杆;按实现功能和尽量简化的原则组配形成了国产化的钻磨工具组合;依据环空止动返速模型设计了最小施工排量;以偏心环空压耗计算为重点得到最大施工泵压;针对水平井难以精确计算钻压的问题,提出了按螺杆最大许用钻压控制悬重同时限制泵压压降的钻压施加方法。该技术在长庆油田进行了8 口井的现场试验,一趟钻最多钻除复合桥塞13 个,单个桥塞平均钻磨时间小于120 min,单个桥塞最快钻磨时间40 min,性价比不低于连续油管作业。     

连续油管钻塞技术的研究与应用

连续油管的主要特点是尺寸较小,没有节箍,故而在进行作业的过程中可以一边进行钻磨桥塞,一边进行冲砂,并且其在工作上还具有快速高效等优势,是水平井的钻磨复合桥塞过程中使用最广泛的工艺.文中对连续油管钻塞技术相关的问题进行了探讨.     

水平井连续油管钻磨桥塞工艺研究与应用

针对连续油管钻磨桥塞过程中经常由于工艺参数选择不合理导致施工效率低的问题,通过分析连续油管钻磨工艺特点、钻磨工具的工作特性以及井底磨屑在不同井段的运移规律,结合"上提扫屑和定点循环"的钻除桥塞模式,对施工工艺进行了调整,对工作参数进行了优化,形成了水平井连续油管钻磨桥塞的工艺方案:选用PDC镶齿5刀翼磨鞋,螺杆钻具选择"中扭矩、中转速"工作模式,排量不低于420 L/min,钻压控制在14.7~19.6 kN。该工艺在数十口井进行了现场应用,与优化调整前相比,单个桥塞的平均钻除时间缩短46.5 min,钻磨动力液消耗量减少49.4%,一趟钻具能够连续钻除12个复合桥塞。应用结果表明,连续油管钻磨桥塞工艺在压裂后可以迅速恢复井筒畅通,达到提速增效的目的,具有很好的推广应用价值。      

泵送桥塞-射孔联作工艺的应用

地处鄂尔多斯盆地依陕斜坡的长庆油田大多数施工区块是由低渗透、致密油气藏组成,油气资源量富集.为了提升低渗透致密油气层采收率和开发的经济性,特此介绍水力泵送桥塞-射孔联作技术在水平井开发中的使用情况.     

液力加压器在水平井钻磨复合桥塞中的应用

针对水平井油管桥塞钻磨时加压困难且钻磨缓慢的现状,将液力加压器用于修井钻磨作业。液力加压器具有液力减振作用,利用液体弹性吸收的原理,结合钻井液柔性连接关系,可有效地保护钻具和钻头;同时液力加压器通过改变水力参数来调节钻压大小,且具有自动送钻功能。现场应用结果表明:加装液力加压器后,钻磨效率平均提高了29.36%,最大钻磨效率提高了46.51%;在使用六刃磨鞋、排量800 L/min的条件下,磨屑体积适中并能及时返出井筒,降低了卡钻风险。所得结论可为钻磨工具的选择和应用提供参考。     

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。     

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.     

连续油管钻磨复合桥塞效率影响因素分析及提效措施研究

2010年以来,连续油管钻磨桥塞技术发展迅速,作业井次逐年大幅上升,在页岩气、致密气、致密油和常规油气开发中发挥出了重要的作用。但同时,也表现出了效率有待进一步提高、钻屑返排困难,卡钻事故发生率高等生产和技术难题。文章基于川渝地区近3年钻塞作业情况,就影响钻塞效率的因素进行了全面深入的分析,并探索性的提出了提高钻塞效率的技术和管理措施。分析认为,影响钻塞效率的主要因素包括：螺杆马达、磨鞋、工作液、桥塞、施工参数、井况、设备、现场操作和配套。建议提效措施：加强技术研究, 完善技术配套;加强施工作业操作优化;引入第三方机构进行工具的测试和维护,加强施工设备和工具的安全管理;加强作业标准及规范执行力度;加强现场作业队伍配合、沟通与衔接;加强安全、质量风险识别与防护措施制定。     

复合桥塞钻削过程力学分析

在采用桥塞和连续油管实施分层射孔、压裂、桥塞钻磨一体化作业中,快速高效、完整的钻磨井筒内分段压裂用的多级复合桥塞不仅可以提高作业效率,还可以为后继采油作业提供可靠的作业通道,避免管柱卡阻、失效等事故发生。以应用效果良好的复合桥塞及圆柱切削齿专用钻头为研究对象,基于弹塑性力学及机械加工切削原理,推导了单个齿的进给力与切削深度、切削力与切屑脱离的关系式,考虑钻头布齿和复合桥塞部件结构,推导了钻塞过程中的钻压和进给力、钻头转矩和切削力的关系式。考虑连续油管和螺杆钻具特性,优选了钻塞过程中钻压和排量的取值范围。经现场钻塞数据分析与计算表明,不同材料桥塞段的实际钻速与计算钻速相对误差均在11%以内,为优选钻塞工艺参数提供了可靠的计算方法。     

新型速钻复合桥塞的开发与应用

桥塞分段压裂技术是目前国内外非常规油气藏增产改造的主体技术之一,具有分段压裂层数不受限制、能实现大规模大排量体积压裂、桥塞钻铣完后井筒畅通等优势,其技术核心是桥塞工具。但此前该技术和速钻桥塞均需进口,价格高且影响非常规气藏工业化开发的周期。通过力学分析、结构优化、材料优选和实验评价,成功开发出了具备高钻磨效率和高密封承压能力的新型速钻复合桥塞,并实现了复合材料生产成型、桥塞设计加工国产化。新型速钻复合桥塞主要包括丢手机构、锚定机构和密封机构,其中丢手机构通过剪切销钉控制坐封工具与桥塞丢手;锚定机构具有芯轴防转动和防下移功能,可有效提高钻磨效率;密封单元和保护套采用弧面结构设计,能提高密封承压能力。其主要部件均采用特殊增强材料和树脂基体复合而成,并经过缠绕和模压等工艺加工成型,材料强度高、可钻性好、钻屑易返排。新型速钻复合桥塞已现场应用20余井次,动作灵活、密封可靠、钻磨效率高,能够满足非常规气藏储层改造的要求。     

井下动力钻具滑动钻进钻桥塞钻头加压技术

在定向井和水平井钻桥塞时,为了减少磨损,可以采用井下动力钻具滑动钻进,钻头加压技术成了关键。应用钻柱拉力扭矩模型向司钻提供了包含桥塞深度、不同摩擦因数下的下钻到底时的大钩负荷和加不同钻压时的大钩负荷的钻压控制参考表。司钻根据下钻到底时的大钩负荷从表中找到所加钻压对应的大钩负荷,然后下放钻具,让大钩负荷与设计值一致,加上钻压。现场4口井钻桥塞过程中,没有观察到明显的托压现象。     

新型桥塞的研制与应用

新型桥塞采用卡套管接箍缝的锚定形式，机械方式丢手，皮碗方式扶正。具有零部件简单，加工方便，加工费用低，现场施工简单，施工费用低，密封时间长，防砂卡等优点，经现场应用，封堵底水明显，产量升高。但下放前要通井，不易过快，下放到预定位置时必须有一套管接箍缝，具承上压能力小。     

碱酸复合解堵技术的研究与应用

针对卫城油田浅层区块低温、低压、低含水率、高黏度井采用常规土酸酸化效果不佳的情况,提出了碱酸复合解堵技术。该技术借鉴综合了三元复合驱和CO2驱的优点,采用前置驱油体系和后置酸液体系,前置驱油体系主要组分为瓜胶、交联剂、烷基苯磺酸钠、Na2CO3和NaHCO3,利用三元复合驱驱油原理,剥离驱替黏附于岩石孔隙表面的原油,避免生成酸渣;后置酸液体系为常规土酸酸液,主要作用是除污扩孔,以及与前置驱油体系反应放出热量、CO2气体降黏、促排。室内实验和现场应用结果表明,碱酸复合解堵技术前置驱油体系能为后置酸液体系解除地层污染创造良好条件,酸碱反应生成大量的CO2气体及放出的热量与酸液有效结合能很好解决低温、低能和低含水井的有机污染和无机污染问题。     

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。     

可钻式桥塞磨铣打捞工具的研制及应用

针对国内油田常规钻除桥塞的方法磨铣效率低的问题,进行了可钻式桥塞磨铣打捞工具结构设计、工作原理研究、施工参数优选及磨铣钻具组合设计通过地面设计,取得了预期效果。工具实现了可钻式桥塞一趟钻磨铣和打捞作业,减少了起下钻次数,提高了可钻式桥塞的磨铣打捞效率,节约钻井时间及成本,可进一步推广应用。     

一种新型可取式桥塞的研制与应用

可取式桥塞是一种油田用井下封堵工具。根据油田油水井堵底水的需要,设计了一种新型可取式桥塞。它具有液压坐封、双向卡瓦锚定、配套丢手打捞工具打捞等基本特点，是油田卡堵水、分层采油的理想配套工具。经现场试验表明，该桥塞是一种安全可靠、结构简单、性能稳定的井下封堵工具。     

新型挤注式桥塞的研制与应用

在油气田勘探开发过程中,一些深井、超深井、定向井和水平井等常常因为层间窜、管外窜、边底水锥进等原因造成含水过高而不能正常生产。为此,研制了新型挤注式桥塞。该挤注式桥塞将坐封和挤封机构设计为一体,采用1趟管柱下入完成工具坐封和挤注2项作业,具有防中途坐封、承压高、密封可靠、抗硫化氢和可钻性好等特点,缩短了施工时间,降低了施工成本和风险。以该工具为核心的管柱进行封窜、封堵等作业,可以有效地提高油气井单井产量。现场应用该桥塞300余井次,成功率98%以上,最大下深5463 m,收到了较好的应用效果。     

钻磨复合桥塞磨鞋的应用现状

为解决钻磨复合桥塞磨鞋选用缺乏依据和设计加工针对性不强的问题,基于文献调研和现场实践经验,提出钻磨复合桥塞应采用平面、5~6刃、大端外径为套管内径95%~98%的硬质合金磨鞋,切削刃类型应组合使用随机形状的硬质合金颗粒和模压成特定形状的硬质合金柱。大量钻塞实践表明,磨鞋磨损特征普遍以磨鞋底面与周面交接线为中心的整体性缺失为主,底面由边缘至中心磨损量逐渐减小,底面中心的合金新度相对最高;国外采用的方槽式或锥进式返水槽易夹持上返的磨屑,返水槽应更具开放性。分析指出国外在合金质量和焊接工艺上有一定优势,而在结构设计方面国内外差别不大;设计和加工钻磨复合桥塞磨鞋时应综合考虑被钻物材质、钻进速率、成屑尺寸、磨损特征等因素。形成的认识对钻磨复合桥塞磨鞋的选用和设计加工有借鉴意义。