机械或液压触发无限级分段压裂滑套研制

研制了一种机械或液压触发无限级分段压裂滑套。改进现有压裂滑套的结构,设计弹性套、可变径球座,使用同一尺寸的低密度压裂球能够全通径开启若干级滑套,降低压裂后管柱的摩阻,实现储层的精细化改造,并且提供后期修井作业的无障碍通道。对弹性套、可变径球座、弹簧等零件进行理论力学分析和有限元仿真分析,均能满足要求。在室内试验,通过机械驱动过球试验,验证了滑套动作的完整性; 通过混砂压裂液开启滑套试验,得到滑套开启的最小排量为80 m³/h,该值与理论计算值相符。研制的分段压裂滑套及其配套工艺管柱可进行无限级分段压裂作业,为海上低渗和陆上非常规油气藏的精细化压裂增产改造提供技术支持。     

连续管无限级滑套分段压裂技术在苏里格的应用

为了解决苏里格地区油井压裂后续改造中存在的一些问题,引进了连续管无限级滑套分段压裂技术。该技术通过无限级滑套和套管一起固井,然后下入连续管井下工具组合逐个打开无限级滑套进行压裂。该技术在苏里格区块进行了一口井10层的加砂压裂,该井作业时间约15h,有8个滑套都顺利打开,当超压滑套不能打开时,及时进行了喷砂射孔,顺利完成了10层的主压裂,压裂过程中封隔器均坐封稳定可靠,解封顺利,出现砂堵不能解封时,第一时间建立起正循环解除了砂堵。连续管无限级滑套分段压裂技术的成功实施为我国非常规油气藏的压裂改造提供了一种新的解决方法。     

无限级套管滑套多层压裂技术研究

油气资源正逐步成为未来油气产业发展的重点。随着勘探工作的逐步深入和勘探技术的不断发展,我国对低品位、难开采油气资源的动用程度逐年提高,对储层改造提出了新的挑战,套管滑套多层压裂技术则为油气田增产增效提供了新思路。本文从我国油气田开发压裂现状出发,针对当前压裂技术成本高、作业周期长、增产效果不明显等局限性进一步优化设计,引进了无限级套管滑套多层压裂技术,阐述了该技术的设计思路及配套工具的原理、结构,并以苏里格地区苏76-5-2H井为研究对象进行室内及现场试验分析,得出该工艺具有固完井压裂一体化管柱、全通径、无限级压裂等优点,提高了施工作业效率,是一种先进、安全、高效的多层压裂工艺技术,为我国致密油气田多层多段压裂技术探索提供了新的技术手段。     

水平井分段压裂滑套的研制与应用

水平井分段压裂工艺技术是提高苏里格气田单井产量的有效手段,为此,研制了水平井分段压裂滑套。水平井分段压裂滑套包括压差式开启滑套和投球式喷砂滑套,通过与水力锚、悬挂封隔器、裸眼封隔器、坐封球座、筛管引鞋及低密度球配合使用,可以根据地质情况及分段压裂的段数进行调整。苏里格气田20-17-16H井的现场应用表明,水平井分段压裂滑套结构简单、操作方便、打开压力稳定,可以实现下行锁紧、低密度球的顺利返排,不影响后续生产。     

无限级压裂固井滑套及关闭工具的研制

分段压裂技术已成为低渗致密油气藏提高产量的有效技术手段,尤其是液压式分段压裂技术能实现无限级层段压裂施工改造,改造后可保持原套管通径。为了解决现有固井滑套只能采用液压开启,后期无法关闭,且现有的关闭工具不具备强制脱手功能而无法满足油气藏安全开发的技术问题,研制了无限级压裂固井滑套及其配套的关闭工具,并对固井滑套和关闭工具的关键部件进行了有限元分析,验证了工具结构的合理性。测试结果表明,该固井滑套可承受60 MPa压差,液压开启压力约为16 MPa,结构简单,性能可靠;关闭工具在不低于1 MPa的压差下开关块完全突出,可有效进行固井滑套的关闭动作,其强制脱手拉力约为4 kN。研制的无限级压裂固井滑套可实现液控开启和机械关闭,关闭工具具备强制脱手功能,可有效避免在固井滑套关闭过程中因拉力过大造成的连续管拉断风险。     

可溶压裂滑套材料性能优化及试验研究

针对可溶解多级压裂滑套所采用的可溶材料强度较低,压裂过程中不能满足高承压的问题,开展了可溶材料性能提高研究。通过在原有配方基础上添加碳纳米片和碳化硅等纳米材料,可以改善合金微观组织结构,增强其力学性能,并采用粉末冶金工艺制备了高强复合可溶材料,复合材料屈服强度达到469 MPa,较常规材料提高50%。有限元数值计算和地面承压、溶解等试验数据表明,高强复合材料在强度、硬度、耐冲蚀等方面达到现场应用要求,采用该材料研制的可溶解滑套成功完成现场试验,滑套完成压裂作业的同时实现了压裂后内部球座机构的溶解、形成全通径。研究结果为可溶材料在完井工具的扩展应用提供了技术支撑。     

新型压裂滑套水力喷射器的研制及应用

压裂滑套水力喷射器是实现不动管柱水力喷射分段压裂的关键工具。为解决油气田现场使用的压裂滑套水力喷射器存在滑套开启压力不稳定、显示不明显、无锁紧机构及喷嘴不能反洗等难题,研制了新型压裂滑套水力喷射器。该压裂滑套水力喷射器具有以下结构特点:①采用剪钉内置的方式,剪切压力稳定,滑套开启压力显示明显; ②采用开口环式锁紧结构,可实现滑套打开后逆向锁紧; ③喷嘴组件采用分体式焊接结构,解决了压裂反洗时喷嘴脱落问题。现场应用结果表明,该滑套水力喷射器结构合理,操作简单,可满足多段压裂施工的要求。     

裸眼分段压裂投球式滑套球座关键技术研究

投球式滑套为裸眼分段压裂管柱中建立压裂级数和压裂过流通道的关键部件,但目前国内尚未开展滑套球座与其匹配的憋压球的密封能力、滑套球座的可钻性与耐冲蚀性方面的研究。通过滑套球座的结构设计、憋压球的材料优选及球座与憋压球密封能力的有限元分析与试验,研究了滑套球座与憋压球之间的密封技术;通过滑套球座材料优选和相关试验,研究了滑套球座的可钻性;通过滑套球座表面硬化处理探讨及冲蚀和密封试验,研究了其耐冲蚀性能。8井次共72段的现场试验表明,滑套设计合理,性能可靠,解决了投球式滑套高承压密封及完井管柱的全通径问题。      

全通径滑套分段压裂工具耐冲蚀性能试验研究

结合全通径分段压裂滑套工具现场使用工况,设计了一套适用于大排量、高砂比、长时间冲蚀模拟试验装置以及性能验证装置,试验时平均排量4.5~6.0 m3/min,含砂体积分数20%~30%,有效冲蚀时间达到24 h,充分模拟了全通径分段压裂滑套和开关工具的耐冲蚀性能,并深入分析了工具各项性能指标。试验结果表明,滑套孔眼中轴向冲蚀较周向冲蚀更为严重;开关工具经冲蚀后液缸边角位置发生一定的冲蚀磨损,经联机及密封测试后,滑套密封压力仍稳定在70 MPa,开关工具锁块仍能顺利伸缩,并成功多次打开、关闭滑套。全通径滑套分段压裂工具经长时间、大排量、高砂比冲蚀后,工具性能均能满足使用要求。     

一球多簇分段压裂滑套工具技术研究

多级滑套分段压裂工艺技术和泵送桥塞分段压裂工艺技术各自都存在应用局限,国外开发的一球多簇分段压裂滑套工艺技术能弥补现有技术的不足。简要介绍了一球多簇分段压裂工具技术的发展状况、工艺技术原理、工具功能结构,并对该工具设计及应用中的关键参数进行了设计计算。一球多簇分段压裂滑套工具能够通过投放1球实现多点压裂,形成足够多的裂缝连通储藏,从而提高油气采收率。簇式滑套是实现投放1枚憋压球开启多簇滑套的关键工具,而其独特结构的球座是实现该功能的关键部件。该工艺技术为非常规油气的高效开采提供了新的方法。     

可开关压裂滑套关键技术研究与应用

针对常规投球多级滑套存在的后续储层改造困难的难题,研制了一种新型分段压裂工具——可开关压裂滑套。相比常规压裂滑套,可开关压裂滑套可在井下进行多次开关。在压裂后期,根据储层改造需要,下入开关工具并对可开关压裂滑套进行开关作业,满足后期储层二次改造作业需求。研制了用于水平井裸眼分段压裂作业的可开关压裂滑套及配套开关工具。开展了工具耐冲蚀技术、反复过孔高压密封技术、滑套锁紧限位技术、开关工具定压节流启动技术、开关显示技术等关键技术研究。通过模拟试验,证明可开关压裂滑套的性能达到设计要求。现场应用20多井次,取得了良好的效果。     

水平井分段压裂工具技术现状与展望

目前,水平井分段压裂技术是通过地层改造,提高低渗、低压及低丰度等非常规油气藏采收率的主要技术.为了促进我国水平井压裂工具的研制及应用技术进步,介绍了国内外的水平井套管(环空)压裂工具和油管压裂工具的结构、工作原理、应用现状及优缺点,指出了我国水平井分段压裂技术的发展方向,即研制井下可溶压裂工具、发展井下智能化识别与控制...     

水平井分段压裂投球滑套承压接触分析

鉴于国内还没有成熟的裸眼完井配套工具,研制了适合苏里格气田的水平井分段压裂投球滑套,并针对投球滑套在压裂施工中到位不明显的问题,利用有限元分析软件ANSYS建立了投球滑套的接触模型,分析了不同压力对低密度球和球座变形与应力分布的影响。分析结果表明,施工压力由10 MPa增至20 MPa时,接触压力近似线性变化,当压力从20 MPa增加到50 MPa时,球和球座之间开始产生塑性变形,接触面积增加,从而使接触压力增加变慢。当压力为50 MPa时,球座最大应力值达到358 MPa,超过了低密度球和球座的屈服强度而发生了塑性变形,但是没有达到材料的屈服极限,满足压裂施工的要求。     

水平井裸眼分段压裂套压阀研制与应用

水平井裸眼分段压裂技术作为低压、低渗透油气藏开发的重要增产措施之一,近年来在苏里格地区得到大力推广应用。套压阀是水平井分段压裂配套工具的重要组成部分,主要为压裂施工后期提供气举通道和套压监测。针对水平井施工中出现的套压阀压力打开不稳定的问题,设计了内置滑套式套压阀,利用油套压差剪断剪钉推动内置滑套移动并锁紧。同时,给出了入井管柱结构和施工工艺。该结构设计合理,打开压力稳定,能够满足现场压裂施工要求。     

限流压裂设计和数值模拟方法研究

基于三维水力裂缝几何模型，根据限流压裂设计中流体流动与循环电路中电流流动的相似性，建立一个计算限流压裂设计中各层注液量分配的数值模型。根据所建立的模型，对比分析了炮眼个数、地层特性等因素对限流压裂施工的裂缝几何参数的影响程度，得知影响限流压裂设计中裂缝几何参数的主要因素是各层炮眼个数、最小主应力和地应力差。因此，进行限流压裂设计必须综合考虑炮眼个数、地层特性等因素对限流压裂施工的裂缝几何参数的影响，以准确预测各层裂缝几何参数和改造程度。     

海上水平井分段压裂技术现状与展望

受海上油气生产平台面积有限、设备作业日费高、作业安全风险大等因素影响,诸多陆地成熟的水平井分段压裂技术在海上油田无法得到应用,海上水平井分段压裂技术发展水平也远低于陆地油田.该论文详细分析了海上水平井分段压裂需求特点,明确了海上水平井分段压裂技术需求方向.广泛调研巴西、西非、北海以及国内等海上油气田水平井压裂施工情况,...     

水平井压裂工艺技术现状及展望

在广泛调研国内外水平井压裂工艺的基础上,分析了水平井分段压裂工艺、水平井压裂技术及存在的主要问题,展望了水平井压裂技术发展趋势,对水平井分段压裂工艺的选择具有指导意义。     

水力压裂技术的发展现状

综述了近期国内外水力压裂工艺技术的发展现状,着重阐述了优化压裂设计、压裂液和支撑剂、裂缝检测和控高技术、端部脱砂压裂和重复压裂等技术的应用和发展情况。指出应研究和发展裂缝的控制技术,在中高渗透地层中应用端部脱砂压裂技术,扩大水力压裂的技术范围,发展矿场实时监测技术,提高施工的成功率。     

非常规压裂液发展现状及展望

系统总结了国内外已经广泛应用的非常规压裂液体系,包括表面活性剂类压裂液体系、醇类压裂液体系、二氧化碳类压裂液体系以及凝胶液化石油气类压裂液体系等;并对各种非常规压裂液的性能、储层类型以及现场应用进行了介绍。