復(fù)合材料橋塞水平井套管分段壓裂技術(shù)

當(dāng)前,我們通常采用的分段壓裂技術(shù)如限流壓裂技術(shù)和機(jī)械封隔分段壓裂技術(shù)均有其自身限制性。而水力噴射分段壓裂技術(shù)囊括磨料射流射孔、壓裂、隔離等多項(xiàng)工藝,施工工藝簡便,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn),是提高產(chǎn)量的有效手段.我油田近幾年不斷擴(kuò)大水平井的開發(fā)業(yè)務(wù),但約占一半以上水平井均為低產(chǎn),開發(fā)效率無法提高。文章通過對工程進(jìn)行考查、試驗(yàn)研究并優(yōu)化施工方案,主要包括射孔壓力、壓裂液、井下工具、管柱、施工參數(shù)等方面的研究和設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)了低產(chǎn)水平井產(chǎn)能的提高。

隨著油氣資源的不斷開采對于那些儲層物性好的油氣藏越來越少,使得石油勘探開發(fā)轉(zhuǎn)移到非常規(guī)油氣上.水平井分段壓裂技術(shù)在非常規(guī)油氣開發(fā)過程中扮演著舉足輕重的作用,很大程度提高了油氣藏開采效益.其中水平井裸眼分段壓裂技術(shù)中滑套球座沖蝕磨損的問題影響了分段壓裂的效果,滑套球座沖蝕磨損所帶來的問題直接影響到球座的密封性能,而密封性能是影響分段壓裂作業(yè)成敗的因素之一.因此在前輩的基礎(chǔ)上概述滑套球座沖蝕磨損的相關(guān)因素與改進(jìn)措施,從而為提高滑套球座的密封性能提供相應(yīng)參考.

目前在油氣藏的開發(fā)過程中,水平井技術(shù)比直井技術(shù)有著更好的經(jīng)濟(jì)效益。但這在油氣藏的開發(fā)過程中,水平井的施工中存在很多的風(fēng)險(xiǎn)因素。這些風(fēng)險(xiǎn)因素容易降低施工的成功率,。所以,為了改進(jìn)致密砂巖在氣藏水平井分段加砂壓裂的改造技術(shù),本文簡單的敘述了加砂壓裂改造技術(shù),并對氣藏模型進(jìn)行了一系列的分析,進(jìn)而闡明了鉆井與完井的實(shí)施過程及相關(guān)因素的識別和控制過程,在合理的的基礎(chǔ)工作上,提高了水平井段加砂壓裂的成功率。

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net !設(shè)計(jì)計(jì)算# 定向井和水平井套管柱的優(yōu)化設(shè)計(jì) 王旱祥 ξ 　李增亮 (石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院) 　 隋允康 (北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院) 　　摘要　為了滿足定向井和水平井套管設(shè)計(jì)的要求,在綜合分析套管設(shè)計(jì)理論和方法的基礎(chǔ) 上,通過對套管柱載荷的計(jì)算,建立了其優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù),研制出套管柱優(yōu)化設(shè) 計(jì)軟件,并通過計(jì)算實(shí)例給出了軟件的操作過程。軟件界面友好,操作簡單,功能齊全,設(shè)計(jì)者 在進(jìn)行套管設(shè)計(jì)時(shí),只需輸入設(shè)計(jì)所需基本參數(shù),按界面提示操作即可完成全部設(shè)計(jì)工作,便于 現(xiàn)場實(shí)際推廣應(yīng)用。 　　關(guān)鍵詞　

u型井是煤層氣資源開采的一種新型模式,以往經(jīng)驗(yàn),u型井水平段多在煤層鉆進(jìn),采用裸眼或割縫襯管方法完井,但這種方法在煤層頂、底板水平鉆進(jìn)段效果不佳,本文依據(jù)工程實(shí)例,介紹了套管完井技術(shù)在煤層氣u型井水平井中的成功應(yīng)用,不僅保證了井身質(zhì)量合格,而且為后期壓裂排采提供了保障,在類似煤層氣u型井水平井完井作業(yè)時(shí)具有良好的應(yīng)用前景,可逐步推廣。

大慶油田水平井通常采用的是φ139.7mm套管,由于水平段起伏波動(dòng)造成變形,使得套管內(nèi)有效內(nèi)徑變小,需要研制一種在102型與89型之間的、適合在φ139.7mm套管水平井內(nèi)使用的新型水平井射孔槍。通過槍身材質(zhì)優(yōu)選、彈架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、槍身連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新型射孔彈開發(fā),研制了新型95水平井射孔槍和新型深穿透射孔彈,平均穿深達(dá)到645mm,比89型水平井射孔槍穿深提高29%,并且能夠?qū)崿F(xiàn)在水平井射孔段內(nèi)任意方向定向射孔;研制了新型95型水平井復(fù)合射孔槍,檢測了該槍的安全性能指標(biāo),優(yōu)化出了最佳火藥裝藥量。在大慶油田現(xiàn)場試驗(yàn)證明,新型95型水平井復(fù)合射孔槍完全滿足水平井復(fù)合射孔的需要。

焦石壩構(gòu)造是一個(gè)被大耳山西、石門、吊水巖、天臺場等斷層所夾持的斷背斜構(gòu)造.五峰組底圈閉面積262.4km2,總體為北東向走向,構(gòu)造高點(diǎn)位于焦頁1井附近,高點(diǎn)海拔-1640m,構(gòu)造幅度940m.構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)具有構(gòu)造形態(tài)寬緩,面積較大,保存條件好,頁巖埋深適中的特點(diǎn),是頁巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)目標(biāo).

低滲油藏需結(jié)合分段壓裂技術(shù)以最大化提高水平井的單井產(chǎn)能。水平井與裂縫參數(shù)的配置優(yōu)化關(guān)系是主要的地質(zhì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，其中單井初期產(chǎn)能預(yù)測是水平井應(yīng)用效果的重要評價(jià)參數(shù)。因此，本文創(chuàng)新應(yīng)用水平井等效半徑壓裂產(chǎn)能公式，完成初期產(chǎn)能預(yù)測，重點(diǎn)研究裂縫與水平井優(yōu)化對產(chǎn)能的影響。優(yōu)化參數(shù)包括裂縫的方位，裂縫條數(shù)，裂縫半長，水平井水平段長度等。根據(jù)研究成果，優(yōu)化設(shè)計(jì)低滲油藏一口水平井p1，研究認(rèn)為水平井方向應(yīng)垂直與地應(yīng)力方向，水平井段長300m—400m、壓裂3條裂縫、裂縫半長130m-140m，中間縫長是端縫的1．2倍，預(yù)測產(chǎn)能與實(shí)際符合程度較好。

針對致密砂巖油水平井分段多簇大規(guī)模壓裂改造后各段產(chǎn)量評價(jià)的難題,開展了示蹤劑化學(xué)、光學(xué)和穩(wěn)定性等方面的產(chǎn)量評價(jià)研究,形成了16種同體系示蹤劑。通過分析壓前和壓后壓裂液中示蹤劑的含量,滿足評價(jià)壓裂改造后各段產(chǎn)量情況,為致密油藏壓裂方案的優(yōu)化提供了依據(jù)。

水平井是井斜角達(dá)到或接近90°,井身沿著水平方向鉆進(jìn)一定長度的井。水平井技術(shù)隨著科技的發(fā)展,應(yīng)用及研究的增多,得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。水平井可以提高地下油氣的接觸面積,降低壓力差,有效地提高流體的抽取效率,減少鉆井?dāng)?shù),提高開發(fā)效果和開發(fā)效益。隨著石油的不斷開發(fā),中高滲透等常規(guī)油田逐漸減少,低滲透等非常規(guī)有油田不斷增加。水平井分段壓裂技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的完井技術(shù),水平井分段壓裂技術(shù)更是低滲透,低壓油田開發(fā)的重要手段之一。根據(jù)開采油田經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可知水平井分段壓裂技術(shù)較好的實(shí)現(xiàn)了水平井的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn),充分體現(xiàn)了它在油田施工中的價(jià)值。

水平井是井斜角達(dá)到或接近90°,井身沿著水平方向鉆進(jìn)一定長度的井。水平井技術(shù)隨著科技的發(fā)展,應(yīng)用及研究的增多,得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。水平井可以提高地下油氣的接觸面積,降低壓力差,有效地提高流體的抽取效率,減少鉆井?dāng)?shù),提高開發(fā)效果和開發(fā)效益。隨著石油的不斷開發(fā),中高滲透等常規(guī)油田逐漸減少,低滲透等非常規(guī)有油田不斷增加。水平井分段壓裂技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的完井技術(shù),水平井分段壓裂技術(shù)更是低滲透,低壓油田開發(fā)的重要手段之一。根據(jù)開采油田經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可知水平井分段壓裂技術(shù)較好的實(shí)現(xiàn)了水平井的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn),充分體現(xiàn)了它在油田施工中的價(jià)值。

水平井開發(fā)是提高油氣井產(chǎn)量的重要手段之一。長慶油田從2004年開始水平井攻關(guān)改造技術(shù)研究,在水力噴射加砂壓裂工藝,液體膠塞封堵隔離等室內(nèi)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,為了縮短作業(yè)周期、減小儲層污染、提高井筒隔離效果,引進(jìn)了大慶油田的機(jī)械隔離工具,先后在2口井6層段進(jìn)行了壓裂試驗(yàn),完成了機(jī)械工具分段壓裂改造。本文在總結(jié)分析前期研究成果的基礎(chǔ)上,引進(jìn)國外體積壓裂的理念,形成了水平井分簇多段壓裂工藝技術(shù)。

隨著當(dāng)前我國油田的不斷發(fā)展,水平井身為油氣開發(fā)中最有效的開發(fā)方式,對其技術(shù)水平要求也越來越高。其主要特點(diǎn)是最薄最低的滲透力和對邊際油氣藏開發(fā)的小儲蓄量;而對于滲透速率低、滲透阻力大,效率差的油氣藏,通常都是采用壓裂工藝,將老井圧開若干條裂縫,使其滲透力得到增加。由于跨度比較大,水平井老井改造的壓裂工序比較繁瑣,在其過程中如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段都得到有效的提升完善,并且得到有效的封隔,是對水平井老井改造進(jìn)行工作時(shí)的重要保障。本文通過對國內(nèi)國外當(dāng)前水平井現(xiàn)有壓裂工藝的研究學(xué)習(xí),充分了解水平井改造壓裂工藝的特點(diǎn)、及其適應(yīng)性等關(guān)鍵因素,進(jìn)而進(jìn)行進(jìn)一步的討論,并通過對相關(guān)應(yīng)用實(shí)例的結(jié)合。綜合各類型的水平井老井改造情況,制定了相適應(yīng)的壓裂改造工藝的具體措施,促進(jìn)我國水平井改造工藝取得長遠(yuǎn)的發(fā)展。

隨著當(dāng)前我國油田的不斷發(fā)展,水平井身為油氣開發(fā)中最有效的開發(fā)方式,對其技術(shù)水平要求也越來越高.其主要特點(diǎn)是最薄最低的滲透力和對邊際油氣藏開發(fā)的小儲蓄量;而對于滲透速率低、滲透阻力大,效率差的油氣藏,通常都是采用壓裂工藝,將老井圧開若干條裂縫,使其滲透力得到增加.由于跨度比較大,水平井老井改造的壓裂工序比較繁瑣,在其過程中如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段都得到有效的提升完善,并且得到有效的封隔,是對水平井老井改造進(jìn)行工作時(shí)的重要保障.本文通過對國內(nèi)國外當(dāng)前水平井現(xiàn)有壓裂工藝的研究學(xué)習(xí),充分了解水平井改造壓裂工藝的特點(diǎn)、及其適應(yīng)性等關(guān)鍵因素,進(jìn)而進(jìn)行進(jìn)一步的討論,并通過對相關(guān)應(yīng)用實(shí)例的結(jié)合.綜合各類型的水平井老井改造情況,制定了相適應(yīng)的壓裂改造工藝的具體措施,促進(jìn)我國水平井改造工藝取得長遠(yuǎn)的發(fā)展.

準(zhǔn)噶爾盆地是我國油氣資源重要的產(chǎn)能建設(shè)基地,隨著新疆油田的不斷開發(fā),老油田的原油產(chǎn)量在逐步遞減,為保證新疆油田的油氣穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn);近年來,在新疆油田的勘探開發(fā)中逐步加大對淺層、老區(qū)塊的開發(fā)力度,加大對油氣田增產(chǎn)有較好效果的特殊井(定向井、水平井)施工數(shù)量。而在這些井的施工中,井漏是最常見的井下復(fù)雜,這嚴(yán)重影響了油區(qū)的開發(fā)速度和開發(fā)效率,造成綜合開發(fā)成本的增加。針對以上原因開展了淺層水平井預(yù)防漏、堵漏技術(shù)方面的研究并進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),取得了初步效果。

目前大慶油田水平井均采用φ139.7mm套管,由于水平井水平段起伏波動(dòng)常造成套管變形,使得套管內(nèi)有效內(nèi)徑變小,需要研制一種新型水平井射孔槍。通過嚴(yán)格的槍身材質(zhì)優(yōu)選、彈架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、槍身連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新型射孔彈開發(fā),研制了95型水平井射孔槍和新型深穿透射孔彈。新型射孔槍的平均穿深達(dá)到645mm以上,比89型水平井射孔槍穿深提升29%,并且能夠?qū)崿F(xiàn)在水平井射孔段內(nèi)任意方向定向射孔。通過室內(nèi)試驗(yàn)檢測了95型水平井復(fù)合射孔槍的安全性能指標(biāo),優(yōu)化出了最佳火藥裝藥量。大慶油田現(xiàn)場試驗(yàn)證明,研制的新型水平井復(fù)合射孔槍完全滿足水平井復(fù)合射孔的需要。

隨著蘇里格氣田天然氣水平井的大規(guī)模開發(fā),天然氣水平井機(jī)械鉆速低、鉆井周期長的問題日漸突出,這在很大程度上歸咎于牙輪鉆頭平均機(jī)械鉆速低、鉆頭用量大、單只鉆頭進(jìn)尺低、起下鉆頻繁等原因。伴隨著鉆井工藝技術(shù)的進(jìn)步和螺桿鉆具型號規(guī)格的完善及其性能的提高,配合高效pdc鉆頭進(jìn)行復(fù)合鉆井的技術(shù)在蘇里格水平井開發(fā)過程中的應(yīng)用已趨于成熟。針對近年蘇里格已施工的水平井情況,綜合分析了蘇里格天然氣水平井目前使用的pdc鉆頭和螺桿鉆具工作特性,闡述了pdc鉆頭配合螺桿復(fù)合鉆井技術(shù)在蘇里格天然氣水平井的快速鉆進(jìn)中的應(yīng)用情況及效果。結(jié)果表明,該技術(shù)對水平井提高機(jī)械鉆速,縮短鉆井周期,節(jié)約鉆井成本,加快勘探開發(fā)步伐具有重要意義。

水平井井眼軌跡的復(fù)雜性導(dǎo)致套管柱在下井過程中的受力非常復(fù)雜。由于井斜以及水平段可能使下套管受阻,甚至導(dǎo)致套管柱卡在井眼的彎曲段無法下入,造成水平井完井作業(yè)失敗。以水平井三維井眼軌跡描述為基礎(chǔ),建立了綜合考慮套管柱重力、浮力、摩擦阻力、彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力等作用的套管柱下入摩阻計(jì)算三維力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上開展了套管柱可下入性研究,對其下入過程進(jìn)行分析判斷,這對水平井套管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及套管的順利下入具有重要意義。

針對三元復(fù)合驅(qū)井壓力大,結(jié)垢速度快,井內(nèi)無有效的防噴工具等實(shí)際問題,探討應(yīng)用防垢橋塞及配套開關(guān)技術(shù),闡述了其結(jié)構(gòu)原理和操作規(guī)程,可有效地解決了三元復(fù)合驅(qū)井不壓井作業(yè)施工要求,提高施工效果。

基于x油田注蒸汽開采水平井受力狀況，根據(jù)熱力學(xué)、滲流力學(xué)、固體力學(xué)相關(guān)理論建立熱-流-固耦合方程，計(jì)算、分析、研究水平井蒸汽吞吐過程中井眼附近滲流場、應(yīng)力場和溫度場動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，分析套管溫度、地質(zhì)構(gòu)造等因素對套管應(yīng)力的影響，得出熱采水平井的套損防控建議。

由于海上油氣田的大力開發(fā),越來越多的常規(guī)定向井均改成大斜度及水平井。為了更大程度的開發(fā)油氣層,最有效的方法是通過大斜度及水平井,延長泄油通道,提高油井的采收率,但是如果在物性好的儲層中施工大斜度及水平井失敗,既浪費(fèi)工期及鉆井投入,又損失槽口,因此打回填水泥塞,重新側(cè)鉆是有必要、有價(jià)值的。該文通過兩次回填的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),分析了提高大斜度、水平井水泥塞質(zhì)量的要求與注意事項(xiàng),并給出了合理的建議。

遼河油田出砂油藏水平井存在地層砂粒徑較小、均勻性較差、泥質(zhì)含量偏高等特征,應(yīng)用復(fù)合篩管防砂的完井方式,合理確定復(fù)合篩管的篩網(wǎng)擋砂精度意義重大,本文通過對復(fù)合篩管結(jié)構(gòu)及擋砂機(jī)理分析,并結(jié)合出砂水平井生產(chǎn)過程分析評價(jià),為以后遼河油田水平井復(fù)合篩管完井篩網(wǎng)擋砂精度合理設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。