页岩气水平井泵送桥塞射孔联作常见问题及对策

泵送桥塞+射孔联作分段压裂近年来在国内外页岩气藏及致密气藏开发中广泛应用。在页岩气水平井泵送桥塞射孔联作分段压裂实践中遇到了泵送桥塞因压力高而不能泵送、桥塞坐封不丢手、桥塞坐封时电缆不点火、电缆点火后桥塞不坐封、射孔枪不响或2簇射孔只射1簇、连续油管射孔意外丢手等各种问题。针对所出现的问题进行原因分析,制定了防范措施和解决方案,现场实施后各页岩气井水平井段的压裂改造施工得以完成,所取得的经验和教训可供今后同类井施工借鉴和参考。     

分段多簇射孔桥塞联作技术研究与应用

目前非常规油气藏的开发已成为油田油气勘探的重点,对非常规油气藏来说,储层的渗透率极低,采用分段、多簇射孔桥塞联作技术和压裂工艺结合,会缩短施工周期,能在一定程度上提高储层改造效果,是一种经济、高效的施工技术.分段、多簇射孔桥塞联作技术是采用电缆输送多簇射孔枪串及桥塞至目的层,运用液控式多簇点火控制装置或电子编码开关来控制实现各簇射孔器和桥塞的点火,并实现桥塞坐封和逐簇射孔器的起爆.     

欠平衡钻井条件配套的射孔工艺技术

欠平衡钻井条件下配套的射孔技术具有四大射孔难题:井口带压作业、全过程不压井作业、低围压射孔作业及便于后续作业.阐述了全通径射孔工艺技术、锚定射孔工艺技术及井口带压电缆输送射孔工艺技术等3种射孔作业方法.全通径射孔器可在负压条件完成油管输送射孔作业后自动将起爆器芯子、射孔弹碎屑、枪尾丢掉,使整个射孔枪串成为全通径完井生产管柱;锚定射孔工艺技术使用专用的模块式射孔枪和配套井口电缆防喷装置捞取射孔器,入井的射孔枪分解成独立的模块式单元,射孔后能在防喷管高度范围内进行带压、分段捞枪,实现整个射孔过程的不压井作业;井口带压电缆输送射孔工艺技术应用井口高压、大直径防喷系统,选择大直径射孔枪,采用优质射孔液,在井筒压力等于或低于地层压力时实现带压(负压)射孔作业,避免了正压射孔对油气层的伤害.这些技术在现场应用中见到较好的效果.     

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。     

连续油管分簇射孔技术及应用

目前页岩气井的压裂工艺普遍采用快钻桥塞分段套管压裂,使用电缆传输泵送射孔枪及桥塞。这要求对第一段射孔后,实现井筒与地层的连通且要达到泵送射孔枪及桥塞的排量要求,方可实现电缆传输泵送射孔枪及桥塞。由于电缆传输在水平井所用的爬行器速度慢、可靠性差,因此连续油管传输射孔被广泛应用于水平井第一段的射孔。由于连续油管所用的防喷管高度的限制,对第一段分多簇进行射孔往往达不到泵送的排量要求,既增加施工时间,也增加了工作液的使用量,因此实现连续油管分簇射孔是非常必要的。为此,在常规液压起爆器的基础上,进行改进,使用两个液压起爆器,一个安装于射孔枪下端,传压孔为侧孔,通过环空加压起爆;另一个安装在射孔枪上端,通过连续油管内加压起爆,射孔管串中不接筛管。水平井连续油管传输分簇射孔技术在焦页9 2HF井首次应用,获得了较好的应用效果。并对三簇及三簇以上连续油管分簇射孔的实现提出了相关建议。     

冀东油田深斜井分层压裂管柱研究与应用

针对冀东油田目前压裂技术中存在多层笼统压裂,不能压开所有层,以及效果差、有效期短等技术问题,提出了不动管柱分级坐封、分级验封的分层压裂管柱的工艺理念,并开展了工艺技术、管柱结构及施工工艺研究。设计了不动管柱分级坐封、分级验封、分级解封、遇卡分级丢手分段打捞的液压压缩封隔器分层压裂管柱和不动管柱分级坐封遇卡分段丢手分段打捞的水力扩张式封隔器分层压裂管柱,形成了分级投球分层打开压裂滑套的分层压裂喷砂开关控制技术和分级解封、遇卡分级丢手分段打捞的安全解卡起出技术,实现了一趟管柱分级压裂多层,提高了分层压裂的效果,降低了压裂成本。113口井的现场应用结果表明,深斜井分层压裂管柱的原理可行、结构合理、工艺简单,满足了冀东油田高温高压深斜井分层压裂作业的需要。     

连续油管底封拖动水力喷射环空加砂分段压裂技术在九区石炭系水平井的应用

新疆油田九区石炭系储层具有低孔、低渗、低压的特点,需要压裂改造才能生产。针对4.5寸固井完井水平井套管尺寸小,常规水平井分段压裂工具尺寸受限的现状,采用连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术进行储层改造。通过连续油管结合带封隔器的喷射工具,经喷嘴节流将高压射孔液转化为高速射孔液对套管进行喷砂冲蚀,然后进行环空加砂压裂,利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到一趟管柱实现多级压裂的目的、环空加砂实现较大规模改造,减少喷嘴过砂量延长喷嘴寿命,节约成本。从连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术原理入手,通过选择工具及压裂参数,到现场应用,总结施工经验,成功提高作业效率,为后续连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术的实施提供宝贵经验。     

页岩气水平井带压打捞作业设计与实践

页岩气规模化开发主要采用电缆带射孔枪、泵送桥塞分段、体积压裂技术。由于套管变形等问题,曾多井次卡射孔枪等井下复杂,由于水平段较长、井口带压,一般首先优选连续油管打捞作业,但是连续油管提升能力有限、管柱无法转动、无法改变钻具结构等弊端,在一些井处理时显得无能为力。采用带压作业机实现不压井打捞,既保护了页岩气层,又不影响产能,同时完成复杂的修井作业。文章通过带压作业机打捞射孔枪工艺的分析,并应用于现场打捞实践,取得了较好的效果和一些经验教训,值得借鉴和推广。     

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。     

连续油管智能压力控制射孔与桥塞联作技术

连续油管延时分簇射孔与桥塞联作施工中,井筒有渗漏时难以实现环空加压坐封桥塞;在下管柱过程中,井内过大的激动压力存在误起爆风险;延时装置启动后无法上提枪串时,会导致误射孔。研制的智能压力起爆装置,通过智能识别特定压力脉冲信号起爆对应射孔枪及桥塞,并屏蔽激动压力信号;设计的桥塞工具点火结构,采用了隔板点火启动直推式桥塞工具坐封,实现一次下井完成射孔桥塞联作。F198-P5井存在套管变形,电缆输送模拟遇阻,采用直推式小直径桥塞与智能压力控制射孔方式,顺利完成了射孔作业。该技术提高了连续油管桥射联作的施工效率,降低了生产成本,具有较好的应用前景。     

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。     

多级脉冲深穿透聚能射孔仪

多级脉冲深穿透聚能射孔仪是一种针对低渗储层开发的射孔器。通过聚能射孔技术和火药压裂技术的合理组合,一次下井可以完成一次聚能射孔和两次火药压裂3道工序。通过近200口井的现场应用证明,多级脉冲深穿透射孔可以有效解除射孔压实、钻井液侵入等对地层的伤害,改善油、气、水井近井地带的渗透能力,提高油井产出和注入能力。     

磨溪气田水平井射孔卡枪原因分析及防范措施

在地层压力高的水平井射孔作业,常采用在重钻井液压井情况下完成施工,给射孔作业提出了更高的要求.磨溪气田水平井射孔出现了卡枪现象,为了弄清卡枪原因,从钻井液、井眼轨迹、井口落物、套管变形、枪管变形、枪管与套管间隙、射孔碎屑、射孔作业工艺等方面分析了卡枪原因,结合实例分析和现场应用统计得出了磨溪气田水平井射孔卡枪的真实原因,同时形成了一套防范卡枪措施.在后续的重钻井液条件下水平井射孔作业中改变了现场作业工艺,射孔后随即将射孔枪提至φ177.8mm套管,再没有出现卡枪现象,应用结果表明新的现场作业工艺行之有效.     

模块化射孔工艺技术

介绍了一种新型的射孔完井技术--模块化电缆射孔工艺技术.其基本原理是采用单芯电缆传输方式,首先将射孔器支撑装置锚定到预定深度,然后将射孔所需的全部模块化射孔器分次下入井内,最后引爆射孔弹,从而达到多支射孔器分次下井、一次点火完成的目的.在此基础上,通过特殊导向装置设计,实现电缆定方位射孔.它的优点是充分发挥了电缆传输方式动用设备少、作业方便、施工时间短等优势,又实现了部分油管输送射孔的功能,如全井负压射孔、防喷等.另外,在高压油气井射孔时,模块化射孔器可自动丢到井底,油气井直接生产,对高压油气不会产生截流;如果想起出井下工具,由于井下工具不长,利用井口防喷管就可完成此项工作.     

上倾井泵送分簇射孔与桥塞联作技术

储层倾角、钻井井眼轨迹控制等因素导致一些页岩气水平井井眼轨迹上倾,上倾井电缆泵送桥塞与分簇射孔联作存在诸多安全风险。根据偏心圆环间隙流理论建立了上倾井泵送推力计算模型,给出了上倾井泵送排量及上顶排量的计算方法,并采用ANSYS-Fluent仿真软件对泵送推力计算模型进行了验证分析。通过研究形成一套上倾井电缆泵送桥塞与分簇射孔联作技术。应用表明,该技术可有效防止上倾井射孔管串在坐封桥塞和射孔过程中发生反冲下滑,避免电缆受损或被射流射断等工程复杂情况。     

电缆传输定向射孔技术试验

长庆油田定向井井斜角变化范围大，现有的定向射孔技术无法满足施工要求，且均需油管传输射孔，施工效率低，对井斜角要求较高，工艺适应性差，为此需要研究新型定向射孔技术。分析认为制约定向射孔工艺适应性和效率的核心因素是油管传输工艺，取代油管传输是新技术研究的关键。研发了定位器，形成了“定位器定位+陀螺仪定向+电缆传输”新型定向射孔技术，该技术以定位器为基准，实现定深度、定方向，全程使用电缆起下工具。现场试验80余井次，施工成功率100%，作业周期缩短了75%，并适用于全部定向井。该技术适用于井斜角在15°~25°间的定向井，可进一步推广应用。     

页岩气水平井牵引器输送射孔技术应用研究

牵引器输送射孔技术是牵引输送技术与多级射孔技术相融合的一种射孔技术,它既可以替代连续油管传输射孔技术,实现水平井首段射孔,又能与泵送分簇射孔作业实现无缝对接,可以为页岩气水平井射孔提供高效手段。介绍了牵引器输送射孔技术的原理和特点。同时指出,无专门管串设计分析软件、无标准测试操作流程以及无异常处置经验是当前牵引器输送射孔技术应用中存在的主要难点。通过对川南页岩气水平井的应用研究,给出了安全可靠的解决措施,为牵引器输送射孔技术的推广应用提供技术保障。     

射孔水泥环损伤评价及压裂裂缝扩展规律

为了进一步提高储层段水泥环在射孔作业、压裂充填完井或水力压裂作业过程中的力学完整性,满足后期增产作业对固井质量的需求。以射孔作用下的水泥环损伤响应为研究对象,在模拟地层温度和压力工况条件下分别采用大孔径和深穿透2种射孔弹开展射孔实验,分析射孔水泥环损伤与射孔弹及水泥环性能的关系。结合射孔弹结构,建立射孔动态冲击载荷作用下的水泥环伤响应数值模型,提出以累计塑性应变率和最大偏应力为关键指标,形成射孔水泥环冲击损伤量化评价技术。基于流固耦合理论和压裂裂缝扩展力学理论,建立非均值特性水泥环压裂裂缝延展数值分析模型,针对射孔水泥环初始裂纹的4种状态,开展了压裂过程中的水泥环损伤及裂缝延展规律研究。研究结论可指导优化固井设计、优化射孔方案和优化压裂完井方案,对保障井筒安全具有重要意义。