水平井水力喷射环空加砂高强度拖动压裂工具的研制与应用

目前油井水平井环空加砂拖动体积压裂是长庆油田低渗储层改造的主要方式之一。为解决该技术施工过程中常规扩张式钢带封隔器管柱施工前无法验封、易卡钻、施工效率低等实际问题,结合该技术拖动压裂工艺特点,通过可多次重复坐(解)封胶筒的设计以及TDY高强度底封隔器和高强度水力喷射器等核心工具的研制,形成了一种水平井用高强度水力喷射体积压裂管柱。该管柱可实现油管和油套环空同时注入,能满足8 m~3/min大排量的注入需求,单趟钻可施工14段,施工效率是常规水力喷射压裂管柱的3~5倍。2015年该管柱在长庆油田应用126口井,平均单趟钻具施工8段,其中有50口井实现了"一趟钻"完井,施工效率高,层间封隔可靠,大幅降低了劳动作业强度,推广前景广泛。     

致密油水平井油管填砂分段压裂技术研究与应用

现有的针对油水平井压裂改造的工艺中,带底封水力喷射分段压裂需更换管柱,容易发生卡钻等事故。水力泵送桥塞分段压裂工艺压后需钻磨桥塞。裸眼封隔器完井投球分段压裂一旦出现砂堵,处理难度较大。为满足致密油水平井体积压裂的需要,通过对每一段进行精确控制的填砂封隔,实现油水平井油管填砂分段压裂,避免常规水平井压后卡钻、钻磨等问题,提高了分段压裂改造成功率和施工效率,为致密油藏增产改造提供了一套新的技术方法。     

水平井多级水力喷射压裂封隔工具

为了使1趟钻能够完成6段以上水平井水力喷射压裂施工,研制了PSK多级水力喷射封隔工具。该工具在多层段施工中可通过拖动管柱的方式先用下段的一级喷枪及封隔器进行3段的射孔及压裂施工,然后以投球的方式开启PSK344-110水力喷射封隔工具的喷枪和封隔器进液通道,封堵封隔器下部管柱,再通过拖动管柱的方式施工3个层段,这样就能够用1趟钻对6段进行施工。6口井的应用情况表明,采用多级水力喷射压裂封隔工具,1趟钻可以施工3～4段,最高施工段数为8段,可以减少入井管柱次数,降低成本和减轻工人的劳动强度,缩短施工作业周期,减少对储层的伤害。     

水力喷射环空压裂技术在长庆油田的应用

为了解决长庆油田水平井压裂改造中,传统水力喷射压裂工艺喷嘴寿命短、加砂量少,而且仅靠单一裂缝很难取得预期改造效果的问题,结合长庆油田储层低渗、天然微裂缝较发育的特征,长庆油田首创"多簇射孔、环空加砂、长效封隔"水力喷砂大规模体积压裂工艺。该技术通过双级喷射器喷砂射孔,采用环空加砂、油管补液的注入方式,降低喷嘴磨损和反溅伤害,提高压裂管柱施工能力,提高作业效率。现场应用表明,该技术可以实现一趟管柱连续施工8簇16段,形成有效的体积裂缝,最大限度的扩大了油气泄流能力,施工效率和压后产量大幅提升,有效的促进了超低渗储层水平井的开发。     

K344-108型小直径封隔器的改进与应用

为满足水平井多段分层压裂的有效封隔及特殊井作业的需要,降低卡钻风险,研制了K344-108型小直径封隔器。通过对该封隔器的胶筒结构、安装方式及胶筒座肩部等进行改进,封隔器中心管承压能力可以达到70MPa,套管上、下密封压差达到65MPa。2009年,将K344-108型小直径封隔器与水力喷射压裂组合管柱在长庆油田现场应用12口井,实现了1趟管柱拖动多段压裂,各层段间施工压力差异明显,封隔可靠,施工后起出封隔器形状基本完好,满足了现场施工要求。     

过球式水力喷射器研制及在低渗透油田应用

为提高水力喷射拖动压裂工艺的施工效率,研制了过球式水力喷射器。该喷射器采用弹性球座机构,解决了密封、耐磨、强度等问题,能够可靠控制喷射器滑套开启,并具有过球功能,实现了一球开启多滑套的目标。由过球式喷射器与滑套封隔器组成的多级水力喷射管柱,与拖动分段压裂工艺相结合,在长庆油田应用20余井,最高一趟管柱完成10段分段压裂施工,是单级水力喷射拖动压裂管柱施工段数的2~3倍,有效提高了油田水力喷射压裂施工效率。     

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。     

水力喷砂分段压裂工艺在U型煤层气井中的应用

YP1井组是由一口筛管水平井YP1和直井YP1V组成的U型煤层气井.根据筛管水平井井况及特点,优化了施工管柱、水力喷射压裂工具尺寸和喷嘴组合方式.为防止φ114.3 mm小直径筛管水平井压裂管柱砂卡,将拖动式水力喷射压裂工具与滑套式工具相组合,融合了二者施工工艺.水力喷砂射孔液体通过YP1V井排出,进一步减少水平井沉砂风险.顺利完成YP1井4个层段水力喷射分段压裂改造,共计加砂83 m3,压裂管柱成功上提出井.该U型井压裂施工前无产量,压后对YP1V井实施排水降压,随井底流压下降,产气量最高上升至636m3/d.     

平衡式双封单卡压裂管柱研究及应用

常规双封单卡压裂管柱技术已成为吐哈油田水平井老井重复压裂改造的主体技术,但仍然存在着压裂后层间压差大,易导致底封K344封隔器胶筒不回收以及管柱起管困难的问题,严重影响施工效果。为此,开展了平衡式双封单卡压裂管柱的研究。它采用带平衡通道Y211封隔器代替底封K344封隔器,在封隔器解封前能够实现上、下层的有效沟通,平衡地层压力,最终达到降低解封载荷的目的。现场应用结果表明:该管柱施工过程简单,解封载荷大幅降低,有效地解决了老井压裂改造后的起管难题,能满足水平井体积压裂改造大排量和大砂量的需求。平衡式双封单卡压裂管柱在水平井、老井重复压裂改造上具有广阔的推广应用前景。     

套管完井水平井找窜工艺管柱研究与应用

针对常规工艺管柱难以实现水平井多层多段找窜的问题,研制了水平井找窜工艺管柱。该管柱主要由水力循环阀、定压阀、K344封隔器、扶正器、水力锚、平衡单流阀以及投球滑套组成,以K344封隔器为核心工具,可实现多次重复坐封过程;管柱配套了新型平衡单流阀,成功解决了管柱在起、下钻过程中膨胀式封隔器易中途坐封以及管柱中途遇卡的技术难题,施工过程中无需反洗井即可动管柱,大大缩短了作业时间。现场应用结果表明,该管柱结构设计合理,配套工具性能可靠,施工工序简单、风险低,具有现场推广应用价值。     

油管拖动水力喷射分段压裂技术在煤层气井的应用

油管拖动水力喷射分段压裂工艺通过油管结合带封隔器的喷射工具,利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到不限次数多级压裂;该工艺在ZX-1H水平井得到成功应用,表明该技术在煤层气井分段压裂领域具有较高的推广应用价值。     

防蠕动多级水力喷射压裂 工艺管柱的研制与应用

水力喷射压裂改造技术是集射孔、压裂、隔离一体化的改造技术,具有起裂位置准确、起裂压力低、无需封隔器封隔、压出裂缝长、不受完井方式限制等特点,特别适用于低渗透、薄夹层地层的改造。同时为降低施工 成本,缩短施工时间,对单趟钻多级改造技术需求很高,而目前的多级水力喷射压裂技术存在需带封隔器、需动管柱、喷枪寿命短,施工管柱易转动和蠕动的问题。通过研制极差滑套式耐磨喷枪、导流式高压安全锚定器及刚性扶正器,形成了不动管柱多级水力喷射压裂工艺技术。该工艺可不带封隔器、不动管柱实现连续分段改造,克服了常规多级水力喷射压裂技术的不足。     

连续管水力喷射压裂管柱力学分析及现场应用

连续管水力喷射压裂技术结合了水力喷射射孔定点压裂的优越性与连续管的拖动灵活性,极大地提高了水力喷射压裂作业的工作效率。为解决该技术存在的连续管作业稳定性较差的问题,以大庆油田2种水力喷射环空加砂压裂工艺管柱为例,对管柱进行了全作业过程受力分析及伸长量分析,主要包括:(1)分析管柱全作业过程受力及变形,并给出了相应的计算模型;(2)分析K344和Y211 2种常用封隔器压裂作业工况,给出了不同封隔器坐封时压裂管柱底部边界条件处理方法;(3)实例计算分析古龙南P井连续管压裂作业时管柱受力变形,并与现场实测数据进行了对比分析。分析结果表明:力学计算模型计算结果与现场实测数据偏差较小。研究成果能够为连续管水力喷射压裂作业设计施工提供理论指导。     

水平井水力喷射填砂分段压裂技术在陇东油田应用

水平井体积压裂工艺技术已经成为当今油气田开发的主体技术。水力桥塞和套管滑套需要钻磨,帯底封隔器压裂的水力喷射技术易发生封隔器失效、卡钻等风险。结合水力喷射和滤失法填砂形成一种新的水平井分段压裂技术,在陇东油田压裂应用5口井。现场施工和应用效果表明水力喷射填砂分段压裂是一种安全高效的水平井体积压裂技术。     

PSK多级滑套水力喷射分段压裂技术的应用——以镇北油田水平井为例

目前各油田应用的水平井分段改造技术中,水力喷射分段压裂技术由于入井工具较少、现场施工简单,近年来在长庆油田低渗透油藏水平井得到了广泛应用。但前期水力喷射钻具效率较低,施工中换钻具次数较多,影响了水平井试油压裂速度。文中在调研各大油田水平井水力喷射分段压裂技术的基础上,通过工艺改进和现场应用,形成了PSK多级滑套水力喷射分段压裂技术。现场试验表明,该套工具性能稳定,能够实现水平井多段有效分压,单趟钻具能够施工5~6段,大大缩短了施工周期,提高了施工效率。     

拖动式水力喷射分段压裂工艺在筛管水平井完井中的应用

为实现筛管水平井储层有效压裂改造和降低施工风险,对拖动式水力喷射分段压裂工艺进行了优化改进。根据水力喷射分段压裂工艺技术射流增压、射流密封和降低起裂压力的基本原理,结合筛管水平井的井况及特点,将拖动式水力喷射分段压裂工具与滑套式工具相组合,融合相应的施工工艺,降低了筛管井压裂管柱砂卡风险。成功对筛管水平井SA井实施3段加砂压裂,最高施工砂比达到40%,压裂规模72 m3,压裂管柱成功上提出井。裂缝监测结果表明,在水平段压裂位置产生了3条走向明显的裂缝,裂缝长度均为110~135 m,与设计长度吻合较好,实现了储层分段压裂目的。该井产油量由原来的4.0~5.0 t/d提高到25.9 t/d,压裂增产效果明显。      

选择性重复压裂工具关键技术

为了在重复压裂过程中用水力喷射射孔替代火工品射孔,并延长水力喷射工具单趟管柱的使用寿命,同时解决常规扩张封隔器胀封承压后残余变形大、易卡管柱等问题,研制了选择性重复压裂工具。该工具的射孔通道和压裂通道分开设计,通过联作芯轴实现两个通道的转换;根据通道转换特性和施工工艺特征,设计了适时坐封跨接组合式封隔器;为提高承压能力、减小变形,跨接式封隔器胶筒两端均采用了嵌套弹簧式结构。通过室内测试和现场试验验证了选段性重复压裂工具封隔器的封隔性能和通道转换能力。研究结果表明,选择性重复压裂工具可以实现射孔、压裂自由转换、自由选择,减小单段喷嘴的过砂量,延长单趟管柱的使用寿命;封隔器可实现适时坐封解封,胶筒残余变形小且可靠,更易于封隔器的解封及管柱的起出。      

连续油管拖动底封水力喷射环空加砂分段压裂技术

连续油管拖动底封水力喷射环空加砂压裂工艺是集射孔、压裂、封隔于一体的新型增产改造技术。针对常规结构Y211型封隔器或K344型封隔器及喷枪不完全满足工艺需求的问题,采用Solidworks、Ansys等软件对新型Y211型封隔器、喷枪等工具进行优化设计。创新设计特殊密封结构胶筒及其肩部保护机构,研制抗拉强度和延伸率高的胶料配方,降低了坐封力,提高了承压性能。优化卡瓦结构,设计防砂卡机构,提高了封隔器锚定及坐封可靠性。研制了内嵌整体式喷枪,提高耐磨性能,满足多段压裂需要。通过攻关研究,工艺管柱达到耐温120℃、承压70 MPa指标,单趟管柱可压裂14段,成本比国外降低50%以上。     

连续油管带底封拖动水力喷射分段压裂工艺在新疆油田现场成功应用9口井

<正>2017年10月30日,新疆油田公司采油二厂五2东区的HW52288井正在进行连续油管带底封拖动水力喷射分段压裂施工。这是连续油管带底封拖动水力喷射分段压裂工艺在新疆油田现场应用的第九口井。连续油管带底封拖动水力喷射分段压裂工艺主要用于水平井,对水平段进行多级分段压裂。该工艺主要通过下入连续油管,采用压裂液携砂的方式先后穿透套管壁、地层,最终实现储层改造目的。施工既环保又简便,在压裂层位上具有可选性等特点。新疆油田公司工程技术研究院压裂酸化研究所高级工程师丁克保介绍     

长庆油田水平井体积压裂工具发展浅析

长庆油田致密油资源丰富,水平井钻井及体积压裂工艺是主要开发方式,而体积压裂工具是工艺实现的关键。通过对前期水平井分段改造管柱及配套工具对比分析,结合体积压裂工艺在作业排量、多簇射孔方式等方面对工具的要求,重点介绍了水力喷射分段多簇体积压裂工具、大通径快钻桥塞压裂工具和可开关套管滑套压裂工具。结果表明,在139.7mm套管固井完井条件下,当施工总排量低于8m3/min时,水力喷射分段多簇体积压裂工具具有操作简单、作业成本低的优点,成为长庆油田水平井体积压裂主体工具,已规模应用505口油田水平井;当施工排量超过8m3/min时,则采用大通径快钻桥塞压裂工具,该工具压后无需钻磨,可直接放喷、投产,已在长庆油田应用井数42口;而可开关套管滑套压裂工具不仅可以满足大排量压裂改造,还考虑了后期分层测试以及找水、堵水、重复改造等需要,将是最具有发展潜力的工具,它代表着体积压裂工具的发展方向。