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。     

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。      

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。     

国内水平井压裂技术研究进展

水平井压裂技术已成为低渗透、超低渗透致密油气藏改造的主体技术。经过10多年的发展,国外主要形成了水力喷射分段压裂技术、裸眼封隔器分段压裂技术和快钻桥塞分段压裂技术,其中裸眼封隔器分段压裂技术应用最为广泛。通过借鉴国外技术及自主研究,国内在水平井压裂技术方面已经形成了很多核心技术,为我国油气生产提供了可靠的保障。阐述了上述压裂技术的发展现状和应用情况,分析了各种压裂技术的优缺点以及适用性,最后指出可开关套管滑套技术将是国内压裂技术的发展方向。     

水平井分段压裂可开关滑套的研制与应用

针对常规的水平井裸眼封隔器分段压裂管柱不能实现油管全通径,制约后期储层再改造、卡堵水以及单段测试的问题,研发了水平井分段压裂可开关滑套和相应的配套工具。该滑套由投球双层压裂滑套、内球座打捞工具和外滑套开关工具等组成,通过悬挂封隔器、裸眼封隔器、坐封球座、筛管引鞋及低密度球配合使用,可以根据地质状况及分段压裂的段数进行调整,可实现压裂后油管全通径,不影响后期措施及测试作业。红河油田2口井的现场应用表明,水平井分段压裂开关滑套结构简单、操作方便,很好地解决了多层段压裂、压裂后管内有阻碍影响后续生产等问题。     

水平井分段压裂技术在长北气藏的应用

长北气藏属于低渗低压储层,为了提高低渗透气藏单井产量和采收率,通过对国内外水平井压裂技术进行调研,认为长北区块适合水平井裸眼封隔器加投球滑套分段压裂技术。2013年在CB-XX完成7段水平井分段压裂,压裂后试气产量达到120万立方米/天,为长北区块的高效开发提供了一种可靠的完井工艺和增产措施。压裂过程中加入化学示踪剂进行各段产能贡献分析,结果表明各段压裂效果良好,7段压裂层位都有产能贡献,且各层产能贡献比较均匀,达到设计要求。该井完井和储层改造方案设计合理,压裂改造效果显著,施工安全高效,今后可在该区块推广应用。     

φ140型裸眼分段压裂套管外封隔器的研制

封隔器是水平井裸眼分段压裂完井管串中的关键部件,其性能好坏将决定压裂施工的成败。为此,研制了φ140型裸眼分段压裂套管外封隔器。这种封隔器由定位套、阀环体总成、胶筒总成、中心管、滑套和剪销等组成,在井径不大于240 mm时,可密封外环空压力70 MPa。室内试验和现场应用表明,这种封隔器具有结构简单、密封可靠、承压高、耐高温、适应井径范围大等特点,能够满足水平井裸眼分段压裂施工的要求。     

深层碳酸盐岩水平井分段压裂管柱工艺研究及应用

分段压裂是水平井开发关键配套技术之一,运用分段压裂可在较短时间内一次性完成对多个储层的压裂,并最大限度地减少对储层的伤害,达到多层合采提高单井产量、最大限度提高地质储量可动用程度的目的。西部油田深层碳酸盐岩水平井分段压裂是水平井分段压裂改造的重要工艺之一,研究选配性能可靠的分段压裂管柱是实施该项工艺的关键。为此,对国内外分段压裂工艺、工具进行研究,结合深层碳酸盐岩储层水平井特点,对封隔器、开关滑套等井下工具功能特点进行分析,研究优选可靠的分段压裂管柱,通过该分段压裂管柱现场的运用成功,解决了深层碳酸盐岩水平井分段压裂的难题。     

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。     

页岩气分段压裂完井工具初探

国外用于页岩气的水平井水力多段压裂技术比较成熟,采用其多段压裂工具勘探开发成本相对较高,而我国至今还没有形成成熟技术。简要介绍了国外具有代表性的威德福、哈利伯顿和贝克休斯公司用于页岩气井裸眼多级分段压裂相关工具及案例,并针对我国油气田的现状,设计了1趟管柱多级分段压裂系统方案。该方案采用自膨胀式封隔器+投球滑套的方式,管柱选用114.3 mm套管,此种完井方式相对于套管固井后再分段压裂的方式可大幅节约成本。试验结果表明,采用自膨胀封隔器完全可以满足国内页岩气开发的需求,多级分段压裂系统有望对国内页岩气水平井多段压裂的发展起到一定的促进作用。     

插管封隔悬挂器在镇泾油田分段压裂中的应用

针对国产悬挂器存在环空封隔压力低,不具备双向锚定能力以及坐封载荷大等问题,对常规插管封隔悬挂器的结构进行了优化设计。通过增大工具内径,保证了压裂作业中大直径憋压球的顺利通过,从而使得分段压裂工具的可压裂级数不受限制;同时增设了双级液缸坐封机构,配套了插入锁紧密封装置。改进后的插管封隔悬挂器可实现对压裂管柱的双向锚定及尾管重叠段环空70 MPa的封隔能力。现场应用结果表明,大通径插管封隔悬挂器可以有效实现压裂完井管柱的送入及双向锚定,并可实现对尾管顶部重叠段环空的高压封隔。     

滑套使用中若干问题的分析探讨

为了实现注水井上下层位分层注水 ,通常采用Y34 1封隔器配合滑套来实现。通过现场实践 ,分析滑套在允许压力范围内打不开的原因并采取相应措施 ,在实践中起到了很好的效果。同时分析了滑套虽已打开但注不进水的原因以及如何判断Y34 1封隔器是否座封及滑套是否打开 ,以便提高作业成功率     

水平井管内分段压裂技术的研究与应用

水平井分段压裂技术是水平井增产改造的重要技术。该技术可在第1层压裂结束后,投球加压,使滑套下移,将下面一层关闭,露出第2层喷砂循环孔,开始第2层压裂,实现不动管柱多层压裂。在介绍水平井分段压裂技术关键工具的基础上,以水平5-1井为例,对该技术的应用情况进行了介绍。应用结果表明,封隔器分段压裂技术分段准确、施工方便,对开发低渗透油藏具有良好效果。建议进一步开展压裂工具的优化设计和不动管柱封隔器分段压裂技术研究。     

苏里格气田水平井裸眼完井分段压裂技术研究

在介绍水平井裸眼完井分段压裂工艺的基础上,分析了苏里格水平井裸眼分段压裂工艺管柱结构。水平井裸眼完井分段压裂工艺在苏里格气田遇到的主要问题是压裂管柱下入遇阻严重、回插管柱密封不严、丢手丢开困难、压后返排率不高、压差滑套打不开及砂堵等。对管柱下入遇阻严重问题设计了Ф151 mm×1.5 m的大铣柱,与小铣柱配合使用,建议在较长的油管段接扶正器;对回插管柱密封问题设计了模块式密封;在悬挂封隔器上端设计丢手工具可解决丢手丢开困难问题;设计了压差滑套辅助压力阀解决滑套打不开问题。现场应用结果表明,提出的措施均能很好地解决苏里格气田水平井裸眼完井分段压裂工艺存在的问题。     

封隔式分级注水泥器关键技术分析

随着深井、超深井勘探开发的增多,在采用分级固井工艺进行长裸眼段固井施工中,地层发生严重漏失,导致固井质量差的问题日益明显。采用具有封隔器的封隔式分级注水泥器,能够在分级固井时实现两级固井作业之间的环空封隔,降低水泥浆液柱对地层的压力,保护易漏失地层,降低发生漏失几率,进而提高固井质量。该技术的核心是具有封隔功能的分级注水泥器及配套工具,国外各大公司已具有相关产品。概述了封隔式分级固井技术的基本工艺。介绍了其关键技术,包括整机与封隔器结构、封隔器胀封控制技术、循环孔启闭控制技术。通过对各关键技术优缺点的对比分析,指出适用于解决国内分级固井地层漏失的封隔式分级注水泥器的研制方向。     

无线射频识别滑套关键技术研究

射频识别(RFID)技术具有非接触式信息传递的特点,引入RFID技术能够很好地突破现有滑套工具存在的技术瓶颈,并能大大拓展滑套工具功能。阐述了RFID驱动滑套工具的结构原理及性能特点,分析了基于RFID技术的滑套工具关键技术———井下RFID通信技术、石油井下控制系统和滑套执行单元结构。建议国内研究机构开展井下射频标签、高性能线圈、井下工具控制系统及井下机-电-液一体化微型执行单元的研制,开发基于RFID技术的可往复开关的压裂滑套工具,并拓展其应用范围。     

压缩式裸眼封隔器的研制与应用

为了降低裸眼水平井压裂改造成本,研制了压缩式裸眼封隔器。该裸眼封隔器采用可扩张保护块式胶筒端部保护机构及双胶筒密封单元,封隔器承压能力得到显著提高;同时,采用防中途坐封双保险锁定机构,降低了封隔器下入过程中提前坐封的风险。室内试验结果表明,在模拟152.4 mm裸眼井条件下,封隔器承受双向压差达70 MPa以上。该裸眼封隔器具有结构独特、加工成本低等特点。苏里格气田现场应用情况表明,压后平均无阻流量为相邻直井的3～9倍,获得了较好的增产效果,为长庆气田低成本快速开发提供了有力的技术支撑。