连续油管喷砂射孔分段压裂新技术的应用
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文章编号:1001-3482(2014)06-0000-00连续油管喷砂射孔环空分段压裂工具研制与应用孙鑫1,程智远1,周晓昱2,王瑶1,丁柯宇1,姚卫东1,徐敏1(1. 渤海钻探工程技术研究院,天津 300280,2. 大港油田第一采油厂,天津 300280)摘要:连续油管喷砂射孔环空分段压裂技术可以不限次数进行多级压裂,实现较大规模储层改造。
针对苏里格气田的低压、低渗、低产的特点,研制了连续油管喷砂射孔环空分段压裂工具。
介绍了工艺管柱的组成,并对喷嘴、封隔器、卡瓦的关键参数进行计算。
在苏25-2-2H井进行的试验表明:该项技术的作业周期短、分层灵活并精细、封隔可靠,施工后井筒清洁。
为我国致密气藏的多级分段改造提供了有效方法。
关键词:连续油管;喷砂射孔;分段压裂;工具中图分类号:文献标识码:Coiled tubing abrasive perforating and annulus staged fracturing tool andapplicationSUN Xin1,CHENG Zhi-yuan1,ZHOU Xiao-yu2,WANG Yao1,DING Ke-yu1,YAOWei-dong1,XU Min1(1. Engineering Technology Research Institute, CNPC Bohai Drilling Engineering Company Limited,Tianjin,300280, China,2. The first oil production plant of Dagang Oilfield Company,Tianjin,300280,China)Abstract:The technology of coiled tubing abrasive perforating and annulus staged fracturing can be an unlimited number of multi-stage fracturing, which can be used in extensive reservoir improvement.In allusion to the characteristic of low pressure, low permeable, low yield in Sulige area,the Coiled tubing abrasive perforating and annulus staged fracturing tool is developed. The paper introduces the process pipe column, to calculate the key parameters of the nozzle, packer and slip.The test of the Su25-2-2H indicates that this technology working style is short, the layering is precise, the packing is reliable and the well bore is clean. The technology can solve multistage layering effectively in tight gas reservoir.Key words:coiled tubing;abrasive perforating;multistage fracturing;tool随着我国油气田开发进入中后期,储层薄、低压、低渗、高含水、储采失衡等问题日益凸现,这些薄差油气田的油层分散、层间跨距无序,普通压裂技术已无法满足高效开采的需求。
连续油管技术在水平井分段压裂中的应用连续油管技术在当前油田生产开采后期阶段的应用起到了有效提升油田的生产开采效率的作用。
本文主要针对连续油管分段压裂技术在具体实施过程中的工艺参数优化进行了研究,并结合生产现场应用中存在的一些问题,针对连续油管与双封单卡分段压裂技术有效结合进行了深入的探讨。
在此基础上进一步提升了作业现场的施工作业效率。
标签:水平井;连续油管;分段压裂;管柱引言针对我国低渗透油藏所具备的储集层薄、层段多、层间物性差异大等一些特点,研发出了一种水平井的分段压裂施工技术。
该技术能够针对水平井的多个层段实现有针对性的压裂工艺改造,在实际的应用中也取得了良好的效果,是我国一些主力油田在实际生产中针对低渗透油田进行压裂施工作业时的一种主要技术之一。
但是初期阶段由于需要通过管柱的上提来完成多段压裂,而且施工过程中必须要针对井口装置进行反复的拆装,导致实际工作效率较低,施工作业人员的劳动强度也是比较大的,而且还会导致出现井控风险。
1 结构原理分析连续油管压裂施工的管柱结构中主要包括了连续油管、旋转接头、丢手接头、扶正器、导压喷砂器等几个部分[1]。
在实际进行压裂施工的时候充分利用双封隔器实现目的层的单卡,封隔器在进行坐封的时候主要依靠的是导压喷砂器的节流作用,在喷砂器的节流作用下还能够完成对目的层段的压裂施工,在完成整个压裂施工后通过实施反循环洗井、冲砂来达到洗井目的,然后通过上提管柱和反洗的反复实施就能完成对整个井段的多段压裂施工。
2 配套技术分析2.1 连续油管配套工具在针对普通油管的结构设计方式进行改进后,形成了当前的双封单卡压裂工艺管柱连接以及解卡机构。
但是这种结构并不能很好的适用于连续油管。
鉴于此,为了实现两种结构的融合,专门设计了一种油壬式的旋转接头和剪切式的丢手安全接头,这样就能够在原有的双封单卡管柱结构上顺利的连接连续油管,实现两种结构的配套使用,使得实际压裂施工的风险得到了有效的控制。
石油工程管内分段压裂技术及应用摘要:随着我国经济的不断发展,石油作为重要能源之一,越来越多的开采出来。
由于地下水位较低、含水量高以及施工难度大等原因导致了大量油田出现裂缝。
因此在进行井口压裂技术处理时需要考虑到渗流问题和封堵措施两方面因素对其影响;本文主要从以下几点来分析一下管材应用中存在哪些问题:首先是裂缝宽度与压力分布关系,其次就是密封性及封隔条件,最后就目前的发展状况提出解决办法。
关键词:一、引言在石油工程中,管道施工是保证管体顺利进行的基础,也是整个油田开发过程中最重要环节。
而压裂技术作为一种新型的井下作业方式得到广泛运用。
但由于目前我国对于油气田开采条件较为苛刻、地下管线铺设难度大等原因导致了国内许多地区都无法使用这种方法来提高勘探效果和效率;另一方面随着石油工程规模不断扩大以及管道输送压力增大,对管体结构要求也越来越高,因此如何保证其质量成为当前油田开发过程中需要解决的问题之一。
二、石油工程管内分段压裂技术概述(一)石油工程管内分段压裂的基本要求1、技术参数要求(1)在设计的管材规格范围内,保证施工过程中管道具有足够压裂效果,并且满足现场实际情况。
(2)根据施工环境条件、现场地质条件等因素选择合适的分段长度和间距。
同时还应考虑到分段压力控制段与周边管体间距离及相邻两节装置之间距离对封堵方式影响;并充分利用现有设备进行技术处理;避免出现因封隔器损坏而引起管道堵塞现象发生造成事故隐患,保证施工安全顺利完成2、现场施工要求(1)满足设计及规范的技术指标,保证管材符合设计标准;(2)对管道进行密封,防止泄漏、堵塞等现象发生。
(3)确保施工过程中管道具有足够的强度和刚度。
在压裂前应预埋好管线并使其与其他部位紧密接触来避免漏油情况出现;(4)做好井内防渗工作以减少施工压力损失和提高整体稳定性要求为目的:保证管材满足设计及规范技术指标,且不影响密封效果。
1、导热性好。
压裂施工时,要保证压应力的稳定,使其处于受拉状态,避免由于裂缝而产生附加压力。
连续油管喷砂射孔分段压裂技术的现场应用【摘要】连续油管压裂技术特别适合于具有多个薄油、气层的井进行逐层压裂作业,而且是一种安全、经济、高效的油气田服务技术,从上世纪90年代后期开始在油、气田上应用,连续油管压裂作业已经在加拿大、美国应用多年。
【关键词】多级压裂喷砂射孔封隔器套管分段连续油管喷砂射孔、套管分段压裂是新近发展起来的一种多级压裂技术,该技术结合了封隔器分层、套管大排量注入和连续油管精确定位的优势,对于纵向上具有多个产层的油气藏分层压裂,特别是薄层压裂具有显著优势。
1 原理及特点1.1 连续油管喷砂射孔分段压裂技术原理连续油管喷砂射孔分段压裂技术是通过连续油管下喷砂工具定位后采用高速水流射开套管和地层并形成一定深度的喷孔,流体动能转化为压能,在喷孔附近产生水力裂缝,实现压裂作业。
1.2 工艺流程工艺流程为:(1)连续油管带机械式套管节箍定位器进行定位;(2)连续油管循环射孔液,达到一定排量后加入石英砂射孔;(3)射开套管后,进行反循环洗井,此时平衡阀打开,将射孔液和石英砂洗出井口;(4)进行该层主压裂施工;(5)施工后,上提连续油管解封封隔器,再次定位进入下一层后下放坐封封隔器,开始进行第二层施工。
2 主要工具工具结构包括连续油管接头或丢手部分(发生特殊情况可进行丢手),扶正器、水力喷射工具、平衡阀/反循环接头(进行反循环)、封隔器、封隔器锚定装置、机械式节箍定位器。
3 现场应用情况及效果3.1 合川001-70-X3井基本情况(表1)3.2 注入方式喷砂射孔:Φ44.5 mm 连续油管带喷射工具加砂压裂:Φ44.5 m m 连续油管Φ139.7mm 套管环空注入3.3 施工管串Φ77.8m m引鞋+Φ135m m机械定位器下端+Φ100.0m m机械定位器上段端+Φ117.0mm封隔器+Φ85 mm平衡阀+Φ94mm喷枪(Φ5.5mm×3孔,孔眼相位120o)+Φ117.0mm扶正器+Φ73.15mm变扣接头+Φ73.15mm液压丢手+ NC16转2-3/8”PAC接头+Φ79.5mm连续油管接头3.4 喷砂射孔参数3.5 返排及测试效果2012年2月16~2月27日用油嘴控制连续自喷排液,累计排液968.4m3,余液42.75m3,后期最高氯根含量117654mg/L;期间井口压力20.5↘5.2↗10.1↘3.0MPa,放喷累计产气52000m3。
连续油管拖动底封水力喷射环空加砂分段压裂技术王金友;许国文;李琳;姚国庆;张宏岩;王澈【摘要】The technology of abrasive perforating and annulus fracturing with coiled tubing is a no-vel stimulation method that integrates perforation with fracturing and zonal isolation.The bottom packer is set to seal the annulus between casing and tubing to plug lowerreservoirs.Conventional structure Y211 packer or K344 packer and spray gun does not fully meet the technical require-ments .So the design of the inflatable packers and hydraulic j et was optimized and improved by the software of Ansys and Solidworks.Both the innovative design of packing element and its shoulder protection mechanism and the formula of elastomer with high tensile strength and elongation could reduce the setting pressure and improve the bearing performance.Optimized slip structure and sand stuck prevention mechanism could improve the packers'anchor and sealing reliability. The integral embedded hydraulic j et improves the wear resistance of the string to fracture the multiple stages with high efficiency.The pipe string rated up to 70 MPa at 120 degrees Celsius with maximum 14 stages in one trip.The cost was reduced more than 50% compared with that of foreign countries.%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.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2016(045)005【总页数】4页(P69-72)【关键词】连续油管;封隔器;分段压裂;工艺【作者】王金友;许国文;李琳;姚国庆;张宏岩;王澈【作者单位】大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453;大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453;大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453;大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453;大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆 163453;大庆油田有限责任公司第六采油厂,黑龙江大庆 163453【正文语种】中文【中图分类】TE934.207连续油管拖动底封水力喷射环空加砂压裂技术是近年来研究的集射孔、压裂于一体的新型增产改造技术,可实现多簇射孔大规模压裂,管柱配套底部封隔器实现了层段间有效封隔,改造针对性强[1-2]。
水平井连续油管分段压裂技术研究连续油管压裂技术可以实现一次多压作业,更好地提高油井产量。
本文对连续油管分段压裂技术进行简单的叙述,并对连续油管分段压裂方案优化展开探讨和研究。
标签:水平井;连续油管技术;分段压裂低渗透油藏是很多油田提高产量的重要资源,采用水平井分段压裂技术可以使低渗透油藏流通性变好、减小渗流阻力、提高油田采收率。
水平井开发技术的进步,可以有效地动用难以开采的油藏,分段压裂施工需要以压裂管柱的安全起下作为保证,连续油管在卷筒拉直以后下放到井筒中,当作业完成之后从井中提取出来重新卷到卷筒中,具有很高的作业效率。
1连续油管分段压裂技术概述该技术以水动力学作为研究的前提,把连续油管技术实现与压裂技术的结合,采用喷砂射孔及环空加砂进行压裂的办法,可以对水平井进行一次多压。
进行施工作业过程中,需要先设计好压裂施工所采用的工具串,是由导引头、机械丢手、喷枪、封隔器等构成,压裂施工时把工具串投入到井筒中,采用机械定位装置实现位置确定,并对深度进行校核,利用打压办法来完成封隔器的坐封,达到合格标准之后就可以应用连续油管水力喷砂射孔技术进行作业,再采用环空加砂压裂技术,当完成一段压裂作业之后再对管柱进行上提操作,在后续层段采用相同的施工作业方式,不需要太多的时间就可以实现对多层段的地层压裂改造作业。
2连续油管分段压裂方案优化某油田区块采用水平井连续油管技术进行分段压裂增产,达到了比较理想的效果,把裸眼封隔器分段壓裂作为主要的压裂工艺技术,可该压裂工艺需要较长的作业时间,压裂之后还需要较多的工艺来完善,很难对裂缝起始位置进行有效地控制,为了提高压裂增产效果,可以采用连续油管分段压裂技术,充分考虑到多种影响因素,对原有的压裂方案进行优化改进。
2.1裂缝特征优化地层裂缝长度情况直接影响着低渗透油藏的开采效果,如果地层裂缝长度变大,油气产量则会相应地提升。
对早期投入使用的油井地质情况进行分析来看,如果地层裂缝长度达到90-100米,可以达到较高的原油产量,从而实现较长的稳产时间。
连续油管喷砂射孔技术发展方向探索近年来连续油管喷砂射孔分段压裂技术是为了解决逐层压裂的技术难题,在研究连续油管水力喷射压裂技术机理的基础上,利用伯努利原理,连续多层段完成压裂和水利射孔,实现水力封隔,不需要另外进行机械封隔。
现阶段连续油管喷砂射孔技术方面已经设计研制了相应的水力喷射分层压裂的井下作业工具,并且也通过了喷嘴耐磨性测试和射穿套管实验证明。
文章则主要针对连续油管喷砂射孔技术的发展方向进行相应的探索研究。
标签:连续油管;喷砂射孔技术;压裂;井下工具引言连续油管技术的应用于90年代初开始,现阶段仍旧处于开发和研究的初级发展阶段。
作为一项正处于石油天然气勘测开发蓬勃发展中的技术,已经在全球范围内应用于钻井、修井、洗井、氮气举升和增产等许多领域。
近年来,随着连续油管技术的进一步发展,大管径连续油管车的引进,大大增加了连续油管喷砂射孔压裂技术的可行性。
连续油管喷砂射孔压裂技术是应用水利喷砂射孔、水力压裂以及水力隔离等多种工艺于一体的综合型技术,较之常规的水力压裂技术,连续油管喷砂射孔技术可以更加准确的造缝、简化井下作业程序、无需机械封隔、降低作业风险等,适用于薄层、多产层的直井逐层压裂改造。
低渗透油田作为我国石油产业稳定发展的重要资源,连续油管喷砂射孔技术对其具有非常重要的意义。
1 水力喷射原理水利喷砂射孔技术的发展方向是集水利喷砂射孔技术和水力喷射压裂技术于一体的水力喷射压裂技术,它的水动力学的基本原理是,在进行水利喷砂射孔之后,通过两套泵压系统分别向连续油管和同时环空泵入压裂流体完成的喷射压裂技术。
水利喷砂射孔技术是通过地面上的压裂车将有一定浓度的混合磨料经过液体加压,通过油管泵送到井下,经过加压后的混合磨料液体通过喷射工具的喷嘴,将其拥有的高压势能转换为动能,形成高速射流,磨料液体通过这种方式做功射穿套管和进井的地层,从而打出一定深度和直径的孔眼。
水利喷砂射孔比较常规的聚能炮弹射孔,它没有形成压实带污染,能够减轻近井简地带的应力集中,能够相应的提高近井简地带的渗透率,穿透近井简污染带,伴随着泄油面积的增大,有助于降低生产中的压降,增大渗流速度,相应的提高了未污染地层流向井简中的量度,从而提高整个油井的产量。
连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术的应用基于非常规油的勘测与开发工作逐步拓展,压裂增产技术的应用范围不断拓宽,所以,研究以及分析连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术的应用,是确保非常规油开发与应用的有效手段。
本文以压裂增产技术的应用原理以及应用流程为理论依据,重点对压裂增产新技术的现场应用进行重点分析,希望通过对油管封隔器的分级设定、作业周期以及操作工艺选择等方面的研究,可以为致密气藏、多级增产等方面提供微薄帮助。
标签:喷砂射孔;封隔器;应用0 引言连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术的应用,其实质是采用多级压裂的方式,对非常规油开采方面进行作业,该项技术的应用主要以封隔器进行分层开发,并利用不同的排管对连续油管进行精确定位,这是实现多层油管压裂的有效途径。
在对连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术进行针对性研究的过程中,需要从技术应用、分层设计等方面进行综合分析,在落实喷砂射孔的基础上,实现压裂增产技术的应用效果提升。
在利用新型技术对连续油管进行定位的过程中,需要注重喷砂射管的有效套用,这是实加砂压裂的有效途径。
之所以对连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术的现场应用展开讨论,是因为非常规油的勘测以及开发仍然需要进一步提高,这是本次对压裂增产技术现场应用方面进行针对性研究的核心目的。
1 技术应用原理及流程1.1 技术应用原理在利用连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术实非常规油勘测与开发阿德过程中,其工艺原理主要以喷砂射孔设定为主,并利用贝努利原理,对喷嘴进行节流设定,以此确保喷射冲蚀的有效控制。
连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术在具体应用的过程中,是利用压裂车泵进行高压输送,通过混砂车对实现射孔液的地层注入。
在对喷射孔道进行设计的过程中,其孔道直径控制以25mm为基本参数。
在落实射开套管后,需要对套管进行压裂,以此实现施工排量的有效提升[1]。
1.2 技术应用流程首先,连续油管喷砂射孔套管分段压裂新技术的工艺流程是从连续油管开始,其油管主要以机械式的套管定位为中心,充分利用套管喉箍对其管道位置进行定位。
连续油管底封拖动压裂技术研究与应用摘要:连续油管底封拖动压裂技术包括三项核心功能:精确定位、水力喷砂射孔以及套管环空压裂。
利用所配的套圈定位装置,可以实现对管柱的精确定位,使得水力喷枪的打孔位置尽可能地与设计打孔深度保持一致,并且偏差可以控制在0.1米之内;水力喷枪在一定的压力及排水量下,可将所携带的钻井液以极快的速度喷射出去,击穿钻井液及钻井液,并将钻井液抛向岩层深处,实现钻井液的目的。
水力喷砂射孔可以有效地克服射孔荷载的挤压效应,从而改善了孔眼的穿透性,对于薄差岩层也具有良好的穿透性。
同时由于其简单的拖拉操作和高的工作效率,使得其适合于多层储层的改造,能够在最优的层位上形成最优的裂隙组合,大大提升了储层的改造效果。
本文从连续油管底封拖动压裂技术的应用出发,详细论述了现场施工存在问题及分析及其解决策略。
关键词:连续油管;带底封拖动;压裂技术引言由于采用了以短套管为基准的定位技术,连续油管底封拖动压裂技术相对于传统的管压裂更加精确,可以在理论上进行无限制的层状/分段式压裂,从而有效解决了直井多层、薄互层和多组压裂组之间不能一致地进行改造的问题。
在此项技术的实施过程中,利用成井的基础资料,可以对井壁的构造及储层的物理性质进行有效评价;从射孔方案设计、压裂施工参数设计、设备选型、支撑剂和液体的制备、管柱强度论证、流程安装设计、井下工具设计、放喷试验等方面,为实际工程的实施奠定了坚实的基础。
单组连续油管钻具在7-10个层位的情况下,通过“一趟钻”,实现了无压力、无喷射、无压力、安全、可靠的操作,有效减少了起、下钻次数,提高了压裂井(尤其是压裂水平井)的工作效率。
但是当前,在设备、工具、液体以及工艺执行等方面,仍然存在着一定的困难,因此,必须对这些困难展开有针对性的优化和改进,并提出对应的优化和改进措施,从而让这项工艺降本、增效、安全和环保的技术优势得到进一步的提高。
一、井下工具冲蚀严重(一)问题及原因1.刚性扶正器的冲蚀损伤一方面,在压裂完成起钻时,钢结构支承件的下部支承件受到了较大的冲刷破坏。
译自:IADC/SPE 155594连续油管喷砂射孔分段压裂新技术的应用Xiude Lu, Dengsheng Ye, Juhui Zhu, Dan Song, Congbin Yin, Bin Guan, andGuigang Wang川庆钻探工程有限公司井下作业公司摘要随着我国逐步对致密气藏、页岩气藏等非常规油气藏实施勘探开发,压裂增产技术也逐步呈现大规模、多段分段压裂的趋势。
连续油管带封隔器套管分级压裂技术是目前国外较新研发的一种既能实现大规模改造,又能达到分层压裂、精细压裂的一种新型分级压裂技术。
这一技术通过连续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的目的;通过连续油管喷砂射孔、套管进行主压裂,可实现较大规模改造;通过连续油管的精确定位,可对储层纵向上的多个薄互层进行灵活分层,进而达到精细压裂的目的。
为此,详细阐述了连续油管带封隔器环空分级压裂的工艺技术特点以及这一技术在国内四川盆地HC井区首次现场应用情况,并对HC井区7口油井施工过程进行了计算和分析。
事实证明,连续油管带封隔器环空分级压裂、作业周期短、分层灵活精细、封隔可靠且施工后井筒清洁,可直接多层测试投产的新型压裂技术。
为我国致密气藏、页岩气藏的多级分段改造提供了新的且行之有效的解决手段。
关键词:连续油管封隔器分段压裂支撑剂随着四川盆地低渗透油藏石油和天然气的勘探和开发,应用新型压裂技术实现多层增产变得越来越重要。
常规的压裂如产层压裂、混合压裂,封隔器压裂均采用一次性压开多个油层的方法 [1]。
利用这种压裂方法可能会出现两个问题:(1)不能有针对性的压开目油层;(2)压裂处理后的参数优化问题。
常规的压裂方法花费较高且费时,增产效果不明显,因此,新型带底部的环形封隔器连续油管多级分段压裂技术得到了发展和应用。
通过连续油管喷砂射孔套管进行主压裂, 可实现精确定位, 对储层纵向上的多个薄互层进行灵活分层, 进而达到精细压裂的目的。
因此,将连续油管起出井口后即具备生产条件,可实现多层直接测试投产,且井筒清洁,便于后期修井作业。
连续油管多级分段压裂技术具有工作性能稳定、运行参数优化,连续油管与钻井液摩擦小的特点,这一技术的成功实施为我国致密砂岩储层、页岩气储层的多级压裂和薄层分层压裂提供了行之有效的解决手段。
1 工艺技术特点1.1 工艺原理此工艺使用外径为114.3毫米,127毫米和139.7毫米的生产套管。
通过连续油管精确定位油气层,喷砂射孔技术伯努利原理[2],通过喷嘴的节流,油管内的的高压射孔液变换成高速射流将套管和储层岩石射穿[3]。
施工过程中,压裂车泵送高压液体经过混砂车,石英砂通过混砂车与射孔液混合注入地层。
根据目前实验结果,喷砂射孔形成的孔道直径一般在25mm以上。
射开套管后,套管进行主压裂,压裂液通过套管射开的孔道进入地层。
压裂施工后,上提连续油管解封封隔器,再次定位下一个层位,下方坐封封隔器,以此步骤完成所有层段的压裂。
1.2 技术优点现场应用此技术具有以下优点:(1)利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到不限次数压裂的目的;(2)无需单独清洗井底积砂;(3)可以有选择的压开预定层位;(4)将连续油管起出井口既具备生产条件;(5)施工快速、高效;(6)转层时间短;(7)可通过油管串实时监测井底压力。
1.3 井下作业工具连续油管分段压裂井下工具组件的结构复杂,由安全阀、水力喷射工具,封隔器和机械套管接箍定位器组成(图1)。
为保证井下工具组件能射穿套管,安全阀一般靠手动操作(特殊情况下可进行紧急手动操作),喷嘴的数目和尺寸则由连续油管和套管的尺寸来确定。
该工艺采用的封隔器可以承受50MPa的工作压力,但在连续油管射孔过程中可能会出现射开地层压力超过封隔器上部压力的情况,因此需严格控制面回压,防止地层压力过高使得封隔器自动解封。
连续油管深度测量仪测量的深度往往不准确,为此在连续油管的底部安装了套管接箍定位器,其机制是在套管接箍处载荷增加,从而确定套管接箍的位置,对深度测量仪的数据进行校正。
1.4 井口装置为满足压裂作业过程中增压泵正常工作的需要,选择适当的井口装置非常重要。
首先,根据设计的最大泵压确定井口压力,其次,根据生产套管和水流喷射组件确定井口内径。
在整个压裂作业工程中均要保证井口压力维持在正常水平[4]。
1.5 地面管线与常规压裂地面管线相比,带底部的环形封隔器连续油管多级分段压裂技术具有特殊的的连接配置,低压注入流体、高压注入流体和液体回流线均能通过该管线。
(1)低压力流体供应系统:该系统具有三条低压流体供应系统,以确保压裂作业过程中压裂液能压入连续油管和油套环空(2)高压流体电源线:在射孔作业时向连续油管内低速泵入含支撑剂的压裂液,保持井筒动态压力的平衡和监测井底压力。
(3)回流管线:该装置具有两套独立的返排线系统,这两套系统既能满足液体流出连续油管,又能保证液体能顺利进入污水池或回收罐。
其主要功能是合理控制下一个阶段之前回压和循环洗井,确保压裂作业的安全。
1.6 工艺流程所有压裂作业必须是连续的。
在制定工作计划时,应具有整体风险识,并针对每一项可能出现的风险作出相应的应对措施,以确保现场压裂作业成功,主要的工艺流程如下:(1)装配连续油管井口设备;(2)利用连续油管接箍定位器确定要压裂的层位;(3)清除井筒废液;(4)安装并测试封隔器的承压能力;(5)通过连续套管射孔液;(6)反循环,将射孔液和石英砂洗出井口;(7)在油套环空内注入支撑剂进行主压裂施工;(8)施工后,上提连续油管解封封隔器,再次定位进入下一层后,下放坐封封隔器,开始进行第二层施工;(9)完成压裂作业后,上提连续油管至井口;(10)油井产能测试。
2 现场应用情况及分析四川油气田HC区域中JZ结构带的勘探证明X2和X4油层的属于低渗透砂岩储层,储层厚,具有广阔的油气勘探前景 [5]。
其中一种增产方案是利用常规压裂方法,将压裂液注入产层,延伸产层的裂缝长度,提高单井产量。
另一种增产方案是利用油层产水量、压力和流体性质,再进一步确定压裂方案。
第三种增产方案是在HC区的X2和X4油层利用连续油管水力喷射射技术,对薄产层实施压裂。
在对四川盆地的HC区块利用这一技术进行了7个油井46个薄层加沙压裂,OD HC区已完成。
现场压裂的7口井均使用139.7毫米的生产套管,主压裂施工排量在3.0至3.5立方米/分,最薄仅1.2米(表1)。
三口井应用了新型压裂液,井筒清洁,增产效果显著。
压裂后,多个产层可同时产油或气,作业周期短,分层精细灵活,经筒清洁。
钻井和完井前要合理地制定增产方案,优化设计参数,选择适当的井口装置以确保压裂作业的成功。
7口的生产套管的强度要求能在泵压50兆帕,泵排量为3.5m3/min条件下正常工作。
7口井使用相同的井口装置,其他主要部件包括两个靠液压控制的180毫米内径的闸阀、六项压头、油雾器、防喷器、汽提塔,连续油管和接头(图2)。
2.1 深度校正在所有完成压裂的7口井中,有5口井在固井前在油层上部安装了短套管和套管接箍定位器,以便对工程测井测量的深度值进行校正(图3)。
另外2口井未安装短套管,而是利用自然伽玛射线光谱的工具对工程测井测得的深度值进行校正(图4A,B,C)。
2.2 喷砂射孔后封隔器被设置,压裂和泵送压裂液和研磨材料,里面CT。
设计了压裂作业时,计算蹦蹦跳跳的水力喷射射孔压力,用清水进行刺激,它能够减少内CT 沿流体压力损失,提高水力喷射射孔效率。
根据刺激的计算结果,表面泵送压力,估计约48MPa时,CT水力喷射射孔率0.5m3/min。
产品规格的水力喷射射孔潜艇的在这些工作都是一样的,所有的穿孔,有效地完成设计的时间内(表2)。
的第一阶段,背压XCEPT被严格控制,以防止过压在针对每个作业的下压紧。
2.3 支撑剂压裂安装好封隔器后,在连续油管内注入带支撑剂的压裂液,压裂液要求要尽量减少水锁伤害,最大限度的提高经济效益。
根据HC区域压裂效果的分析,我们选择了20/40目中等强度的陶瓷做支撑剂,以满足所需的压裂液的导电性,优化的无量纲生产力指数和无因次裂缝导流能力的操作工作。
压裂初期向连续油管内注入带支撑剂的压裂液将井筒内的废液排出井口,进入污水池。
就地操作参数对设计方案经行优化调整,以防止作业期间出现砂堵。
在主压裂开始的套管泵住前,连续油管先保持小排量的注入,同时根据井口压力随时监控井底压力的大小。
记录停泵后压降的时间。
为确保油井工作正常,压裂施工结束后要进行压力测试。
考虑到压裂作业时储层裂缝孔隙率分解压力的影响,在完成穿孔后,向油管内注入一定量的酸,通过对7口井压裂结果分析,此法已是一种有效的减缓压力下降的方法(图5)这项工艺成功应用的关键之一是适当选择的流体系统,目前,越来越高的环保要求迫使科研机关研发新型压裂液,一种新型的可重复使用的压裂液在油田生产中得到广泛使用。
HC51区的三口油井使用了这种新型压裂液(图6,图7),这种压裂液安全、经济、环保,高效。
压裂第一层后,上提连续油管解封封隔器,再次定位下一层后,下放坐封封隔器,开始压裂下一个层位,检查曲面流线,根据裂缝闭合压力控制好井口回压。
现场要准备尺寸为6毫米、8毫米、10毫米和12毫米的喷嘴,以便随时更换所需喷嘴(图8)。
四川油气HC-443井第一次使用了连续油管喷砂射孔分段压裂技术,转层时间最长的是三个半小时,最短的时间只有15分钟。
7口油井的平均转场仅5分钟。
2.4 测试结果与常规压裂技术相比,连续油管带封隔器环空分段压裂技术更加先进,转层速度更快。
通过喷射工具下的封隔器进行坐封后套管压裂实现了较大排量的注入。
7口油井46个油层每一层的平均压裂时间为2个小时,专层时间缩短,施工层数增加,压裂效率提高(见表3)。
3 结论(1)现场应用证实了连续油管带封隔器分段压裂技术的先进性和有效性。
该技术通过连续油管带喷射工具盒定位器进行定点喷砂射孔,视线里薄层精细压裂;通过喷射工具下的封隔器进行坐封后套管主压裂实现了叫大排量注入;通过上提下放坐封解封的封隔器实现了多级压裂。
(2)将连续油管起出井口后即具备生产条件,可实现多层直接测试投产,且井筒清洁,便于后期修井作业。
(3)通过连续油管精确定位和定点喷砂射孔,该工艺对于薄互层的分层压裂改造,HC-443井最薄层位仅1.2米。
(4)喷砂射孔形成的套管孔眼孔道直径较大,孔眼摩阻较小。
且在封隔器坐封后采用环空进行主压裂,可实现较大排量和较大规模的改造。
因此,对页岩气储层也具有实用性。
(5)多级压裂技术作为一种有针对性的压裂技术成为致密砂岩期藏、页岩气藏增产措施的有效手段。
4 致谢本文是在中石油四川油气田相关钻井、修井、试井等工作人员的大力支持下完成的,同时Hunter J 团队为本文提供了大量帮助,在此一并感谢。