基于RFID技术的压裂滑套控制系统设计

针对传统的分段压裂技术无法解决压裂级数、井筒管径受限等问题,设计了一种基于RFID技术的智能分段压裂滑套控制系统。该系统将直流无刷电机控制系统与RFID技术有机结合,将RFID标签球投放到压裂管道中,通过识别压裂管道中RFID标签球的数据来驱动直流无刷电机,达到控制滑套工件的目的。试验表明:该系统可以识别RFID标签的数据,实现对无刷直流电路的精确控制,从而完成对滑套开度和启闭的自由调节。     

非常规油气水平井管内多级分段压裂新技术

非常规油气藏开采难度大,开发成本高,原有的水平井管内分段压裂技术存在分段级数少、压裂规模小等问题,无法满足非常规油气资源高效开发的要求。为此,分析了水平井泵送桥塞、固井投球滑套、连续管拖动封隔器等多级分段压裂新技术,其中,泵送桥塞射孔多级分段压裂技术分段级数不受限制,适合大排量、大液量压裂要求,是页岩油气开发的利器。固井投球滑套分段压裂技术滑套可重复开启,能满足选择性生产、堵水及重复性压裂的需求。各种水平井管内多级分段压裂新技术的成功应用,为非常规油气藏开发提供了强有力的技术支持。     

水平井分段压裂与滑套球座冲蚀磨损研究

随着油气资源的不断开采对于那些储层物性好的油气藏越来越少,使得石油勘探开发转移到非常规油气上。水平井分段压裂技术在非常规油气开发过程中扮演着举足轻重的作用,很大程度提高了油气藏开采效益。其中水平井裸眼分段压裂技术中滑套球座冲蚀磨损的问题影响了分段压裂的效果,滑套球座冲蚀磨损所带来的问题直接影响到球座的密封性能,而密封性能是影响分段压裂作业成败的因素之一。因此在前辈的基础上概述滑套球座冲蚀磨损的相关因素与改进措施,从而为提高滑套球座的密封性能提供相应参考。     

撞击式滑套分段压裂新技术试验应用

随着苏里格气田开发的持续深入,为提高单口水平井产量及节约综合建井成本,部署长水平段（一般大于1000m）水平井是有效手段之一。常规水力喷射或裸眼分隔器分段压裂技术必然需增加分段数,同时也增加了压裂施工的作业风险。为进一步提高单井产量,针对长水平段水平井开展撞击式滑套分段压裂试验。通过采用“分段多簇”压裂方式,同段内形成多裂缝,增大了泄流面积,实现储层充分改造。本文开展了撞击式滑套分段压裂技术的试验研究,旨在缩短长水平段的整体分段数,增加单段内的改造程度,提高单井产量。通过在苏里格气田开展了2口水平井撞击式滑套分段压裂技术试验,施工过程中撞击式滑套开启迹象明显,相比单个滑套,同长度水平段水平井改造后取得较好的增产效果。该技术的成功试验,为长水平段水平井改造提供了新技术储备。     

分段压裂专用悬挂器关键技术研究与应用

近年来,国外各石油工具公司相继开发了专用于水平井多级滑套分段压裂作业的尾管悬挂器,并进行了大规模的现场推广应用。结合水平井多级滑套分段压裂作业的工艺需求,对其专用悬挂器进行了分析,介绍了双向锚定技术、高压封隔技术、旋转送入技术及插入锁紧技术等4项关键技术,对悬挂器卡瓦、封隔器胶筒技术和坐封技术、液压丢手机构及回插装置等进行了深入讨论。在此基础上开发了用于水平井多级滑套分段压裂作业的专用悬挂器,并在红河油田进行了4口井的现场应用,取得了良好的应用效果。最后对分段压裂专用悬挂器的功能完善和技术改进提出了建议。     

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。     

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。     

可反复开关滑套分段压裂工具的研制与应用

为解决常规水平井多级滑套裸眼分段压裂技术存在的后续储层改造困难的难题,开展了可反复开关滑套分段压裂工具技术研究。研究开发了投球式开关滑套、压差式开关滑套及配套机械开关工具,重点进行了滑套锁紧限位技术、球座快速钻除技术和工具耐冲蚀技术等关键技术研究。地面试验结果表明,可反复开关滑套结构设计合理,可以顺利实现打开及关闭功能。可反复开关滑套分段压裂工具在东胜气田进行了2口井的现场应用,滑套打开显示明显,进一步验证了该工艺的可行性和工具的安全可靠性。     

鄂尔多斯盆地水平井多级滑套分段压裂技术

鄂尔多斯盆地大牛地气田和红河油田长水平段裸眼水平井分段压裂时,存在长水平段一次性分隔、裂缝发育与井径扩大井段的有效封隔等问题,针对其地质条件、裂缝发育情况及井眼轨迹与井径变化情况,研制了裸眼水平井多级滑套分段压裂工具,形成了裸眼水平井多级滑套分段压裂技术。该技术在鄂尔多斯盆地20余口水平井进行了应用,共完成了200段的压裂施工。应用结果表明:包含裸眼水平井多级滑套分段压裂工具的完井管柱下入顺利,封隔器封隔有效,滑套打开成功率100%,压裂后增产效果良好。这表明裸眼水平井多级滑套分段压裂技术可以解决大牛地气田和红河油田长水平段裸眼水平井分段压裂中存在的问题,可在鄂尔多斯盆地进行大规模推广应用。      

连续油管水平井滑套钻铣工艺技术

水平井裸眼封隔器分段压裂中,压裂滑套导致水平段井径不统一,后期作业管柱无法下入;地层砂、压裂砂在滑套台阶处沉积易造成井眼堵塞,生产无法正常运行,需要在压裂后钻除压裂滑套。利用连续油管作业效率高、可带压作业的优点,优化管柱结构,优选磨鞋、工作液及施工排量,制定施工作业要求,形成了连续油管水平井滑套钻铣工艺技术。该工艺在东胜气田一口水平井中成功钻除水平段的8级压裂滑套,钻铣工具选用#x03D5;89 mm的高效五翼平底磨鞋,冲砂液选择含有1%KCl的25 mPa·s胍胶,施工排量为350～400 L/min,放喷试气计算无阻流量为6.350 6×10~4 m~3/d,解除了油气通道障碍。该技术为裸眼封隔器分段压裂水平井油气开发提供了技术方案。     

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...     

中石油非常规储层水平井压裂技术进展

中国石油天然气集团公司(以下简称中石油)从2006年启动水平井改造专项攻关以来,水平井压裂技术实现了从无到有再到无限级段分段的跨越,2015年实现了最高分段数26段。10年间,中石油在非常规储层水平井压裂改造技术领域取得了突出进展:(1)自主研发了水平井双封单卡、封隔器滑套、水力喷砂和裸眼封隔器4套水平井压裂主体工艺技术;(2)自主研发了复合桥塞、套管固井滑套2项水平井大排量体积改造主体工艺技术,配套体积改造优化设计理论、压裂液体系、裂缝监测等技术,初步形成体积改造技术体系和水平井工厂化作业模式;(3)自主研发的压裂工具、液体体系等关键技术,不动管柱多级滑套水力喷砂分段压裂技术、液体胶塞分段技术等,达到了国际先进水平或同期国际领先水平。据统计,2014年中石油水平井分别占油井和气井总数的3.2%和13.1%,其对油田和气田产量的贡献率分别达到9.9%和39.7%。最后,指出了新区高密度完井压裂工程试验、老区老井体积重复压裂试验等中石油新一轮水平井改造技术的攻关重点方向。     

水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用

为了能更有效地利用水平井裸眼完井压裂技术开发苏里格低渗透气田,自主研发了水平井分段压裂配套工具。裸眼封隔器是其重要组成部分,其性能直接影响压裂施工的效果。针对现场实际情况,设计了开启阀式裸眼封隔器,封隔器开启压力可根据施工井情况进行调节,有效防止了下井过程中封隔器提前打开坐封。密封胶筒采用单流阀设计,可以保证胶筒充分膨胀,加强密封效果。该封隔器采用扩张式胶筒结构,配合悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等工具在苏里格地区进行了4口水平井的成功应用,证明能满足水平井分段压裂工艺管柱要求,为水平井裸眼完井分段压裂能顺利进行提供了技术保障。     

水平井趾端压裂关键工具设计与试验

大牛地气田和东胜气田水平井采用连续油管底封拖动或桥塞泵送压裂工艺,趾端首段压裂施工时存在封隔器解封困难、电缆射孔施工工期长和费用高等问题。为解决这些问题,结合现场压裂工艺,研究了水平井趾端滑套分段压裂技术,研制了趾端延时滑套、密封锁紧座等关键工具,以满足水平井套管柱试压需求,实现水平井趾端免射孔全通径压裂。地面性能试验结果表明,设计的水平井趾端压裂关键工具能够实现压裂滑套定压延时开启、固井碰压锁紧密封等功能,趾端延时滑套爆破阀在压力达到82.0 MPa时启动,延时29 min后滑套完全打开,且滑套承压达到105.0 MPa;密封锁紧座与配套胶塞可实现碰压锁紧,反向承压能力达到52.5 MPa,具备现场应用可行性。水平井趾端压裂工具的成功研制,为今后替代水平井射孔作业、降低国内致密油气藏开发成本提供了技术支持。      

QT-127型全通径无级投球压裂滑套研制

水平井分段压裂技术是高效开发致密油气藏的主要手段.常规投球滑套+裸眼封隔器分段压裂技术的分层数量有限,无法满足致密油气藏的精细开发需要.研制了一种全通径无级投球滑套,球座的内径相同,球座与压裂滑套采用分体式设计.该滑套随压裂管柱一起下入井内,压裂作业时,球座与可溶压裂球一起投入压裂管柱内,加液压力使滑套开启.功能试验表...     

国内外页岩气水平井分段压裂工具发展现状与趋势

页岩气作为典型的非常规油气藏资源,具有低孔隙度、极低基质渗透率等特征,实施水平井分段压裂改造已成为实现页岩气藏高效开发的关键技术。国外北美地区页岩气开发已实现商业化,并形成了一系列以实现“体积改造”为目的的页岩气压裂技术及配套工具。国内页岩气开发工艺和自主工具研制均取得了很大的进步。通过调研桥塞/球座+分簇射孔联作、套管固井滑套等页岩气水平井分段压裂技术,介绍了复合桥塞、可溶性桥塞、OptiPort、FracPoint等不同工具的工作原理及结构组成,简述了不同工具的国内外应用现状,对比分析了不同工具的性能特点,指出可钻式复合桥塞系列化研究、可溶性工具的技术攻关及无线智能滑套工具的先导性研究为今后研究的重点攻关方向。     

水平井套管固井滑套分段压裂完井存在问题及对策

大港油田低渗透难动用储量和非常规油气藏储量丰富,水平井分段压裂完井技术是经济、有效开发低渗透油藏、非常规油气藏的主要手段。为探索水平井分段压裂完井工艺的适应性,大港油田开展了裸眼封隔器分段压裂完井、套管固井滑套分段压裂完井、不动管柱水力喷砂射孔完井工艺试验应用,并形成了以套管固井+滑套分段压裂为主体的分段压裂完井工艺。该工艺具有固完井分段压裂一体化管柱、全通径、压裂作业连续等优点,能够缩短作业周期,后期出水层段可以关闭滑套进行堵水,但也存在投球易导致井筒生产堵塞、胶塞不碰压无法保证固井质量、与相邻井串通等问题,针对存在问题开展了分析评价,并提出解决对策,现场实施后基本实现了油井的正产生产,为此类分段压裂完井方式的下步规模应用奠定了基础。     

无线射频识别技术在多级滑套压裂工具中的应用探讨

为了实现多级滑套压裂工具全通径、无级数限制和智能操控,研究了无线射频识别(RFID)技术驱动滑套的工作原理和施工工艺。RFID滑套由胶囊标签、天线单元、控制单元、执行单元、动作单元和连接单元等部分构成。胶囊标签携带信息码通过RFID滑套,激活控制单元接收信息码,当信息匹配时,控制单元输出控制命令,启动执行单元动作,实现滑套的打开或关闭动作。通过技术调研,掌握了RFID滑套的工作原理和施工工艺,明确了RFID滑套研制的关键技术难点,为无线射频识别技术在多级滑套压裂工具中的应用提供了技术支持。      

管外封投球滑套压裂技术

由于常规压裂技术无法实现裸眼完井水平井长水平段的压裂,严重制约了油田非常规油气资源的大规模开发,为此,进行了管外封投球滑套压裂技术研究。研制了K342-142压裂封隔器、PS70-140压差滑套、BS70-140投球滑套、QZ-130坐封球座等一系列工具,形成适用于河南油田的多级分段压裂工艺管柱,适合致密砂岩压裂,满足了油田快速开发非常规资源的需要。     

水平井套管定位球座分段多簇压裂技术

水平井体积压裂是国内外开发致密油气藏的核心技术,目前主流的泵送桥塞多段压裂工艺、水力喷砂多段压裂工艺、裸眼封隔器压裂工艺由于受排量、钻塞、全通径等限制,均不能满足水平井低成本、高效体积压裂的技术需求,而且随着水平段长度增加,这种技术局限性愈加明显。为此,提出了水平井套管球座分段压裂技术。其技术原理是:在套管上预置工作筒固井完井,压裂时泵送专门的射孔投放联作工具到预定位置,将弹性球座投放至套管预置工作筒完成配接,然后上提联作工具进行多簇射孔,最后将可溶球投至弹性球座上,封隔下层,进行光套管分段多簇压裂。研制了套管预置工作筒、弹性球座、可溶球等关键工具,对施工工艺参数进行了优化,并进行矿场试验,实现了在长水平段多簇射孔联作一体化、大排量压裂、压后免钻快速投产、井筒大通径的体积压裂技术目标。现场试验6口井,成功率100%,其中水平段最长1 525 m,试油周期缩短30%以上,作业成本降低10%以上,单井产量提高20%以上,提效降本效果明显,具有较好的推广应用前景。