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(jiǎn)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(duì)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(duì)于那些儲(chǔ)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(jiǎn)單的敘述了加砂壓裂改造技術(shù),并對(duì)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(shí)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(duì)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(kù)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(jiǎn)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(chǎng)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(cè)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(chǎng)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(tái)場(chǎng)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(yè)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(yè)巖埋深適中的特點(diǎn),是頁(yè)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(cè)是水平井應(yīng)用效果的重要評(píng)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(cè)，重點(diǎn)研究裂縫與水平井優(yōu)化對(duì)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(zhǎng)，水平井水平段長(zhǎng)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(zhǎng)300m—400m、壓裂3條裂縫、裂縫半長(zhǎng)130m-140m，中間縫長(zhǎng)是端縫的1．2倍，預(yù)測(cè)產(chǎn)能與實(shí)際符合程度較好。

針對(duì)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(píng)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(píng)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(píng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(chǔ)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(guó)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(guó)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(duì)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(duì)邊際油氣藏開發(fā)的小儲(chǔ)蓄量;而對(duì)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(duì)水平井老井改造進(jìn)行工作時(shí)的重要保障。本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)國(guó)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(duì)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(guó)水平井改造工藝取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

隨著當(dāng)前我國(guó)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(duì)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(duì)邊際油氣藏開發(fā)的小儲(chǔ)蓄量;而對(duì)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(duì)水平井老井改造進(jìn)行工作時(shí)的重要保障.本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)國(guó)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(duì)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(guó)水平井改造工藝取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展.

準(zhǔn)噶爾盆地是我國(guó)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(duì)淺層、老區(qū)塊的開發(fā)力度,加大對(duì)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(duì)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(chǎng)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(cè)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(chǎng)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(zhǎng)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(hào)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(duì)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(duì)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。

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(zhǎng)泄油通道,提高油井的采收率,但是如果在物性好的儲(chǔ)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(duì)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(píng)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)。

分析了斜井段套管下入的難點(diǎn);通過對(duì)長(zhǎng)慶油田水平井斜井段常用套管可通過的最大井眼允許曲率及特定井眼曲率下套管可通過的最大不可彎曲長(zhǎng)度的計(jì)算,表明斜井段下套管保證套管能通過的最大井眼曲率要大于實(shí)鉆井眼的曲率,同時(shí)在斜井段下套管前有必要針對(duì)實(shí)際通井鉆具組合進(jìn)行更為合理的力學(xué)模型簡(jiǎn)化;采用加權(quán)平均法計(jì)算了多種通井鉆具組合的等效慣性矩,得到了不同通井鉆具組合與套管的剛度匹配系數(shù),為水平井斜井段套管順利下到預(yù)定位置提供理論支撐。

高性能防護(hù)材料的發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn),是建設(shè)現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的重要物資基礎(chǔ)。據(jù)報(bào)道,我國(guó)國(guó)產(chǎn)防彈復(fù)合材料已經(jīng)處于國(guó)際先進(jìn)水平。據(jù)介紹,目前市場(chǎng)上通用的防護(hù)復(fù)合材料按照材質(zhì)種類不同,可分為芳族聚酰胺(芳綸)纖維ud復(fù)合材料和超高分子量聚乙烯纖維ud復(fù)合材料。其中芳綸纖維的比強(qiáng)度和比模量是鋼鐵的10倍,

針對(duì)蘇里格地區(qū)低孔低滲砂巖氣藏的特點(diǎn),依據(jù)ass-1全酸溶鉆井(完井)液在該地區(qū)探井的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),研制出了復(fù)合鹽水低傷害鉆井完井液。該鉆井液在常規(guī)條件下對(duì)地層的平均傷害率僅為5.9%,在特殊模擬井下條件下,對(duì)氣層的平均傷害率為13.64%,暫堵性好,井壁上形成的暫堵濾餅通過氣層壓力完成解堵,簡(jiǎn)化了完井、投產(chǎn)作業(yè)。該鉆井液在桃7-9-5ah井水平段施工過程中,起下鉆無阻卡,井底無沉砂,解決了因泥頁(yè)巖水化膨脹而引起的縮徑和坍塌、高摩阻大扭矩、pdc鉆頭泥包等一系列技術(shù)難題,創(chuàng)造了長(zhǎng)慶區(qū)塊水平段一只φ152.4mm鉆頭810m進(jìn)尺的記錄,并獲得無阻流量150×104m3/d的高產(chǎn)氣流。