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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

蜀南地区储层分段改造技术新进展及应用

２００９年以来,随着蜀南地区页岩气和致密气的开发,储层分段改造技术取得长足的进展。长宁、威远 页岩气分段压裂改造技术从最初的速钻桥塞＋喷砂射孔分段压裂技术发展到后来的免钻磨大通径桥塞分段压裂 技术,缩短了施工周期,还实现了关键装备（速钻桥塞）的国产化。在安岳气田和老区块部署的水平井,引入的裸眼 封隔器分段改造技术,从最初的加压座封封隔器发展到遇油膨胀封隔器,再到后期的可捞球座、可开关滑套裸眼封 隔器,解决了后期生产过程中修井和生产测井的问题。针对安岳大斜度井储层改造,试验了ＴＡＰ阀分段压裂技术、 复合桥塞分层＋“ＨｉＷＡＹ”压裂技术,取得成功,为今后蜀南地区页岩气和致密气藏的开发提供了技术储备。可回 收压裂液技术,实现了压裂液的循环利用,达到了节能减排的目的,是未来压裂液技术的发展方向。     

连续油管钻塞技术在GD14H井的实践及认识

电缆复合桥塞封层+射孔分段压裂联作技术是国内外非常规油气藏水平井分段改造开发的主体技术。受井身结构及压裂施工的影响,桥塞中途坐封或放喷过程中砂埋桥塞都会严重影响水平井的正常施工或生产。利用连续油管安全、高效的钻磨掉井筒内桥塞成为恢复全通径井筒的关键。为此,文章通过对连续油管钻磨桥塞工艺技术特点的分析,优选了连续油管钻磨桥塞井下工具串、研发了钻磨液配方、优化了钻磨参数、创新采用反循环打捞篮对钻屑进行了二次处理,并在大港油田GD14H井进行现场应用。应用结果表明,该技术具有施工周期短、钻磨效率高、井筒清理效果好等优点,具有一定的推广应用价值。     

页岩气压裂用可溶性桥塞研制及性能评价

可溶性桥塞是页岩气水平井分段压裂领域的一项前沿技术,根据页岩气水平井泵送桥塞射孔联作分段压裂工艺技术原理,设计了可溶性桥塞结构,并对其关键部件性能进行了测试,获取了卡瓦锚定力、胶筒密封级别及丢手环螺纹剪切值等关键参数。为了验证自主研发的可溶性桥塞整体性能,开展了桥塞坐封丢手性能、高温承压密封性能及溶解性能测试,测试结果表明,桥塞丢手方式设计合理,高温承压密封性能稳定,溶解性能良好,能够满足现场压裂施工及后期测试对井筒条件的要求。     

四川盆地页岩气水平井分段压裂技术系列国产化研究及应用

随着四川盆地页岩气勘探开发的持续深入,实施水平井分段压裂改造已成为页岩气这种非常规气藏有效开发的必要手段。针对四川长宁—威远国家级页岩气示范区水平井储层特点,结合套管固井完井方式,通过开展自主攻关与现场试验,在页岩气水平井压裂改造方面逐步形成了一套完整的技术系列,包括:新型复合桥塞分段工具、高效降阻滑溜水体系、优化分段设计技术、体积压裂工艺、连续油管钻磨技术、连续混配、连续供砂、连续作业技术、返排液重复利用技术等,从而实现了页岩气水平井储层改造的最优化体积和效果。应用结果表明:自主研发的页岩气水平井复合桥塞优化分段、滑溜水体积压裂工艺及工程配套技术,能够有效提高工程时效和增加井口产能,为页岩气水平井规模效益开发提供了技术保障,为下一步四川盆地页岩气工厂化压裂的实施提供了技术支撑。     

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。     

海上油田精细分段压裂工艺及关键工具

投球滑套分段压裂工艺需多次投球,施工层位一般不超过7层,且滑套无法关闭; 泵送桥塞压裂工艺需多次下入桥塞,并进行钻铣。为进行精细分段压裂,研究了不动管柱水力喷射分段压裂工艺和可开关固井滑套无限级分段压裂工艺。前者通过水力封隔实现12段的精细分段压裂,后者压裂段数不受限制,且可关闭相应层位的固井滑套,控制产液的采出,实现油藏的精细分段和井筒的全通径。两种工艺分别适用于外径为114.3 mm和139.7 mm的套管,压力等级可达70 MPa,均可进行二次压裂,具有较好应用前景。     

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。     

基于安全程控的双向锚定密封悬挂封隔器研制

为了满足水平井裸眼分段压裂工艺对悬挂封隔器的"下得去、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的更高要求,研制了双向锚定密封悬挂封隔器。该悬挂封隔器由中心管、主体、双向锚定管柱机构、环形空间密封机构、定位球及控制阀组成,其主要技术特点包括:(1)该悬挂封隔器不但具有双向锚定管柱、密封环形空间的功能,而且还具有无需钻柱倒扣或者另设丢手工具就可以实现钻柱与悬挂封隔器分开的特性;(2)具有"只有投球后进液通道才能打开—悬挂机构坐挂—密封机构坐封—中心管解脱"联动程序的控制阀,避免了悬挂封隔器提前坐挂、完钻后钻杆无法解脱的问题,也确保了悬挂封隔器若未坐挂可应急提出整个管柱;(3)新颖的多级防退设计,提高了双向锚定管柱、环形空间密封的性能;(4)设计了具有在常规解脱失效时确保钻具提出的安全机构。地面模拟试验结果表明:所研制的双向锚定密封悬挂封隔器的双向锚定管柱、环形空间密封、安全起出钻柱等性能均达到设计要求。     

Y422可取压裂桥塞的研制与应用

针对大庆油田开采薄差油层压裂的需要,研制了一种Y422可取压裂桥塞。该桥塞主要由打捞机构、平衡旁通、密封机构、锚定机构、坐封解封机构、锁紧机构等部分组成。该工具承压差70MPa,耐温120,与其它工具配合使用,一趟管柱能够完成3～4个层段的压裂,施工工艺简单,操作安全可靠;可进行大跨距压裂,满足高砂比、欠替挤压裂施工要求,且一次下井可多次重复使用。现场应用20余井次,施工成功率100%。     

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。     

水平井定向分簇射孔技术及其应用

定向分簇射孔技术整合了分簇射孔与定向射孔的技术优势,解决了一系列技术难题。为了使该技术取得更好的油气开发效果,研究了射孔器自身重力偏心、电子选发模块的编码与地面程序控制相匹配、轴向居中触点信号传输以及射孔后簇间密封隔离等工艺技术,实现了电缆输送水平井射孔器自重定向、动态传输信号、可靠寻址与选发射孔以及射孔后簇间密封等功能,完成了射孔管串一次下井射孔与桥塞联作或多簇射孔作业,形成一套水平井电缆输送定向分簇射孔技术。应用于页岩气、煤层气等非常规气藏生产现场的效果表明:定向准确,选发射孔可靠,簇间密封良好,技术效果明显。定向分簇射孔技术攻克了井眼轨迹偏移主力产层的射孔难题,具有明确的目标性和方向性,有力支撑后续储层改造,促使压裂液最大限度地作用于主力产层,更好地配合制造储层复杂缝网,实现对非常规气藏的优质高效开发。     

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。      

可取式桥塞研制与应用

针对现行桥塞封层工艺中存在的不足,研制出可取式系列桥塞,包括A型、B型、C型3个系列。其结构由锚定机构、解封机构、密封机构3部分组成,可用油管或电缆送进坐封,完成临时性封堵、永久性封堵、分层采油、压裂、插管挤灰、插管采油、测试等作业。经千余井次的现场应用,各项技术指标均达到设计要求,最大工作压差105 MPa,最高耐温175 ℃,工艺成功率98% 以上。现场的成功应用表明可取式系列桥塞操作简单,是理想的井下封堵工具。