膨胀管技术的应用研究初探

膨胀管技术被称为二十一世纪钻井、完井方面最具革命性的技术 ,对膨胀管技术在钻井、完井、采油、修井方面的应用和膨胀原理进行了初步研究 ,认为膨胀管技术在理论上和工艺上是可行的。

胜利油田智能完井技术研究新进展

智能完井技术综合运用传感技术、信息技术和控制技术来提高油井产能、降低作业风险和费用,实现资源利用和油田开发效益的最大化,是现代完井技术的发展方向。简单介绍了国内外智能完井技术的研究现状,重点介绍了胜利油田智能完井技术的研究进展情况:目前已研制出整体性能与国外同类产品接近的高强管外封隔器,能达到现场要求的遇油遇水自膨胀管外封隔器;形成了均衡供液筛管分段完井技术和数据采集技术;建立了处理井下产液和压力数据的数学模型,根据处理结果可以判断出水层位。通过筛管分段完井数据采集模拟试验,对采用数学模型处理井下产液和压力数据判断出水层位的方法进行了验证,结果表明,该方法可行,可为现场采用筛管分段完井及判断控制井下出水层位提供理论依据。

水平井免钻塞筛管顶部注水泥完井技术

采用筛管顶部注水泥完井的水平井占到胜利油田水平井总量的60%以上。该技术的主要缺点在于钻塞过程中易造成套管磨损,钻塞后内壁留有毛刺,影响后期作业效果。为解决钻塞对完井管串的伤害,设计出集管外封隔器、分级箍、盲板功能于一身的免钻塞完井工具,开展了室内性能试验和施工工艺试验。在筛管顶部注水泥作业结束后采用下打捞矛打捞内套的方式有效避免了钻塞带来的不利影响,减少了完井作业时间及成本。该技术在胜利油田累计施工40余口井,保障了后期酸洗及填砂作业效果,推动了水平井筛管完井技术的进一步发展。

水平井裸眼分段压裂完井关键工具研制

水平井裸眼分段压裂技术是开发非常规油气藏的有效手段。对裸眼分段压裂关键工具进行了改进。膨胀式专用悬挂器采用金属颗粒辅助橡胶悬挂方式,室内试验结果表明,Ф114.3 mm型悬挂器悬挂载荷增加100 kN,设计采用液压机械双重丢手,增加了施工安全性;Ф114.3 mm型裸眼封隔器采用可膨胀金属环结构后环空承压能力增加30 MPa,采用2段胶筒的裸眼封隔器承压能力达到60 MPa,但再增加段数承压能力增加不明显;激光表面处理后的滑套球座表面硬度达到HRC55。压裂管柱室内试验验证了其满足现场施工要求,在低渗透区块2口井中成功应用,分别顺利完成10段、11段裸眼分段压裂施工。现场应用效果表明新式裸眼分段压裂完井工具性能优越、安全稳定。

水平井分段完井工具的室内试验及现场应用

水平井完井技术的发展趋势是分段完井,即能实现分层开采及异质层隔离功能的完井技术。为此,设计了由内外两套管柱组成的分段完井工具,外管柱实现层间隔离功能,内管柱实现坐封管外封隔器功能。室内试验表明,管外封隔器膨胀后其外径、密封效果、耐压能力等均可满足现场应用的要求。现场应用表明,采用分段完井工具进行分段完井的水平井能实现分层开采及各个不同层系间的隔离、延长无水或低含水开采期、提高采收率的目标。

遇油遇水自膨胀封隔器的研究与应用

利用遇油遇水橡胶遇油或遇水后体积膨胀的特点,制成的封隔器具有膨胀率高、充填效果好、操作简单等优点,能够简化施工工艺、降低完井成本,可应用于水平井分段开采、控水堵水、辅助固井等作业中。介绍了遇油遇水自膨胀封隔器的结构设计和应用范围,分析了遇油遇水自膨胀封隔器的工作原理。室内拉力试验和地面承压试验及现场应用表明,遇油遇水自膨胀封隔器达到了设计要求,能满足现场需要。

非常规油气压裂球的研制及分析

压裂技术是开发非常规油气资源的核心技术,而压裂球的质量又决定该技术的成败。以碳纤维(CF)和聚醚芳酮(PEAK)为原料,采用挤出造粒的方法制备了高性能PEAK/CF复合材料压裂球,并对其微观形貌、热性能及力学性能进行了研究。结果表明,CF与PEAK结合紧密,当CF质量分数约为25%时,PEAK/CF复合材料的热分解温度大于500℃,拉伸强度、剪切强度及弯曲强度的力学性能良好。

遇水自膨胀封隔器专用橡胶的合成与性能分析

胶筒是自膨胀封隔器的关键部件,作为胶筒原料的吸水膨胀橡胶其性能对自膨胀封隔器的封隔效果起决定作用,但国内目前缺乏对胶筒专用吸水膨胀橡胶及其合成材料的深入研究。为提高遇水膨胀橡胶的抗盐能力,用丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚制备了遇水膨胀橡胶中起吸水作用的吸水树脂,试验分析了吸水树脂吸水性能的影响因素,发现参与反应的各单体的配比、单体总的质量浓度都可影响吸水树脂的吸水能力。将丁腈橡胶、自制吸水树脂及其他原料共混制得了遇水膨胀橡胶,测试了溶液矿物质种类、浓度和pH值,以及温度、吸水时间对橡胶膨胀能力的影响,并进行了遇水膨胀橡胶的抗拉伸试验,试验证明以上各因素对橡胶的膨胀能力都有影响,且制备的遇水自膨胀橡胶抗拉性能良好。对应用自制遇水膨胀橡胶的自膨胀封隔器进行了室内承压能力测试,试验结果表明,自膨胀封隔器承压能力达到14MPa,可满足浅井现场施工要求。

自膨胀辅助固井工具研制及试验

在不同温度和介质条件下试验研究了遇油/遇水膨胀橡胶材料的膨胀性能,并优选出性能优良的主体橡胶材料。采用该材料研制了自膨胀辅助固井工具。室内试验证明,该工具的最大膨胀率达到512%,承压性能满足要求。在3口井上成功应用,施工工艺简便,能有效防止层间窜槽。为封隔大直径及不规则井眼、提高固井质量、在水平井实施固井完井工艺提供技术支持。

水平井及大位移井液压扶正器的研制与应用

针对水平井及大位移管柱受重力效应影响,造成套管不居中,封隔器胶筒受力不均,密封性能下降,不能长期有效分隔水平及大位移井层段,特别是对固井质量不合格的低渗透和页岩油气藏无法进行压裂改造的问题,研制了液压扶正器。通过地面模拟试验,现场试验及应用,该工具坐封扶正时能确保水平及大位移井管柱处于居中位置,保证了封隔器的密封性能,在水平井及大位移井中使用液压套管扶正器,可减少套管磨损,使套管居中,有效分隔目的层,提高顶替效率,改善固井质量。

两种结构型式控流筛管内流动特性的数值研究

控流筛管可通过控制油井部分井段产出液流量实现水平段同时出水。以计算流体动力学为基础,分别对导流式控件和迷宫式控件流道内流体的流动特征进行数值模拟,并对两种控件的适用范围进行对比分析。数值计算结果表明,两种控件由流道入口到出口的流道压力均呈线性降低;导流式控件流道中的流动近似呈平推流,涡流和湍动不显著;低黏度条件下,迷宫式控件流道内存在明显的一次、二次涡流,过流阻力显著增加,控流效果显著。过流流体黏度为25-1000 mPa·s时,导流式控件的性能较优;其他黏度范围内,迷宫式控件的性能较优。