暂堵转向压裂用远程控制投球器的研制与应用

暂堵转向工艺是多簇射孔簇开启的有效方法,而投球器是实施暂堵转向工艺的关键设备之一。现有页岩气开发采用的液动旋塞投球器无法多次定量精准投球,无法满足当前现场需求。面对这个问题,研制了一种高压远程控制投球器,采用螺旋投球原理实现精确计数,采用侧装动力总成和分体式顶盖总成便于拆装,可实现140 MPa承压能力、多次精准投球、装球数量大,且操作简单。暂堵转向压裂用远程控制投球器经厂内和现场测试,完全满足140 MPa承压能力、多次精准投球、装球数量大。经过多次现场应用,验证了新型投球器具有密封可靠、精确投球、操作简单、运行安全可靠等优点,满足了国内超高压堵塞球分层压裂工况的使用要求,可全面替代现有的液动旋塞阀投球器。

一种新型多级分段压裂自动投球器

投球压裂是页岩气水平井分段压裂改造的常用技术,目前的投球器存在着压裂球尺寸小、投球数量有限、结构过于复杂、适用性差等问题,不能满足页岩气井大通径、小间距压裂作业的需求。为此,设计出了一种转板式大通径井口自动投球器,该投球器上端设置储球筒,下端的底座内部布置投球机构,通过驱动电机控制投球机构实现逐个投球的功能;采用FEM(有限单元法)对该投球器的投球过程进行碰撞分析,通过任意拉格朗日欧拉(ALE)网格自适应方法和耦合的光滑粒子流体动力学(FEM-SPH)方法进行仿真模拟和样机实验。研究结果表明:①投球碰撞在转板上边缘处产生最大的等效应力、等效塑性应变和位移,产生的最大应力在600 MPa左右,小于42CrMo的屈服强度930 MPa,满足强度要求,并且具有一定的安全余量;②样机成功实现了投球直径介于64～108 mm、投球级差为4 mm的12级分段压裂连续投球测试。结论认为,该投球器操作简单、适用性广,可有效满足页岩气水平井多级分段压裂工艺的需要。

连续分层压裂投球器的研制与应用

不动管柱连续分层压裂作业时没有高压大直径的投球器,投球打滑套时必须停泵从井口投钢球,存在施工和安全风险。鉴于此,研制了连续分层压裂投球器。该投球器可在带压70MPa条件下,通过远程控制投15个直径20-75 mm的钢球,测球器检测钢球投入情况,确保每次只能投入1个钢球,实现不停泵连续施工。现场6口井的应用结果表明,连续分层压裂投球器可按照预定的程序,顺利在每层压裂作业时准确投球,测球计球无误。该产品的成功研制提高了不动管柱连续分层压裂作业的安全性。

分层压裂堵塞球投球器研究现状及展望

在堵塞球分层压裂技术实际使用中,业界研发了多种堵塞球投球器来满足作业需要,如美国Weir SPM公司、加拿大GKD公司、美国JH SEMP公司和宝鸡石油机械有限责任公司等。文中重点介绍了这些产品的技术现状、结构和特点,对国内分层压裂堵塞球投球器的研究具有一定的借鉴作用。

稠油配汽RQT-Ⅰ型投球器研制与应用

介绍了一个种新型手动操作的投球器。它改变了原来稠油井投球配汽过程靠操作人员倒闸门、倒流程操作的状况。本技术采用可靠的设计原理,使球架处在一个接近平衡的受力系统中,降低了球架飞出伤人的可能性,使操作人员的生命安全得到了保证。同时减轻了操作人员的劳动强度,提高了蒸汽利用率。灵活可靠的擒纵机构使球在自重力和蒸汽汽流的共同作用下顺利进入隔热管,使投球成功率达到100%以上。该投球器操作简单,灵活可靠,适应性强。在曙光油田的稠油、超稠油区块先后成功投入使用,证明RQT-I型投球器技术成熟,达到了现场应用水平,符合当前生产的需要。

QXQ—Ⅰ型投球器研制与应用

本文介绍的是一个种新型半自动投球器。它克服了原用投球器冬季易冻堵失效,机械故障率高,自动控制不可靠,安装维护不便,运行费用高等缺点。它采用新颖的设计原理,储球管与集油管道一致,在自流保温和清蜡球的翻滚作用下,可适应冬季严寒条件;灵活可靠的擒纵机构使球在自重力和油流差压作用下顺利进入集油管线,使投球准确率达到98%以上。该投球器操作简单,灵活可靠,维护工作量小、成本低,适应性强。通过鄙善、温米、丘陵三大油田使用,证明QXQ—Ⅰ型投球器技术成熟,达到工业化应用水平。

远程控制堵塞球投球器研制

针对堵塞球分层压裂中作业者对堵塞球投球器(堵塞球释放设备)的装球容量和投球速度等提出的更高要求,研制了新型的远程控制堵塞球投球器。该投球器主要由三通主体、球筒、传送总成、指示器和控制箱组成。传送总成采用压力平衡结构,气动力即可推动传送总成在高压液体中投球。试验结果表明,远程控制堵塞球投球器功能满足现场工况要求,与常规堵塞球投球器相比,具有投球快、装球量大、成本低、使用维护方便等优点。

140 MPa电驱自动计数远程投球器的研制

投球器是实施暂堵转向工艺的关键设备之一,针对现有投球器承压能力低、装球数量少、不能投放低密度暂堵球、无法定量精准投球等缺点,研发了140 MPa电驱自动计数远程投球器。该投球器由机械本体、远程控制箱和遥控器3部分组成,远程控制箱具有无线传输模块,可在仪表车内远程操作投球器,完成定量精准投球,同时该投球器具有手动投球功能。经室内和现场测试,该投球器可实现承压能力,装球数量大幅提升,可实现多次精准投球,同时可投放低密度球,运行安全可靠。

投球式压力起爆器的研制

介绍了油气田油管输送射孔(TCP)的构成,分析了TCP常用起爆器起爆机理及在生产应用中存在的问题。论述了投球式压力起爆器的结构、作用原理、性能指标、特点和实验室试验情况。

投球器结构设计及流体分析

针对低渗油气藏开发开采中,现场作业压力高,施工人员安全风险大等问题,研制了一种智能投球器,实现了远程控制释放压裂球,保证连续压裂施工,降低作业风险。利用有限元工程模拟的方法对5种不同排量下的压力损耗、流速进行了研究,可为类似投球器结构设计提供参考。目前该技术已成功应用于现场作业、各项指标及性能良好,提高作业效率40%,避免了手动作业带来的安全风险。

投球式机械-液压逆向灌注器的研制

投球式机械 液压逆向灌注器是利用注浆产生的压力,通过投球方式,实现机械位移控制,在地浸钻孔内完成逆向灌浆的封孔操作,并保证其良好的机械性能、工艺性能,和良好的可操作性。

投球式压力起爆器的研制

本文简要介绍了油气田射孔的目的、意义和油管传输射孔（TCP）的构成，分析了TCP常用起爆器起爆机理及在生产应用中存在的问题。着重论述了投球式压力起爆器的结构、作用原理、性能指标、特点和室内试验情况。

投球式机械—液压逆向灌注器的研制

投球式机械－液压逆向灌注器是利用注浆产生的压力，通过投球方式，实现机械位移控制，在地浸钻孔内完成逆向灌浆的封孔装置，为了实现其良好的机械性能和工艺性能，在其结构和工作程序上必须具有良好的可操作性。

一种新型分层压裂连续投球检测装置的设计方案

堵塞球分层压裂技术是一种重要的水平井多级分层压裂技术,它主要用于层间间隔小、不能用封隔器分卡的油气层中。随着堵塞球分层压裂技术的不断发展,对其使用的井口配套装置——分层压裂堵塞球投球器的要求也越来越高。为此,在概括现有投球器优点与缺陷的基础上,提出一种新型分层压裂连续投球检测装置的设计方案,该新设计的装置克服了现有技术的不足,解决了投球过程中投球检测不完善、投球精度差、一次误投多个球、封堵球被液体冲入阀门腔等问题,有效地提高了水平井多级分层压裂的效率。

助推式自动投球装置研发与实验

目前油田在用自动投球装置由于设计缺陷、设备结垢等原因,出现卡球、切球、电机烧毁等故障较多。为此,设计一种新型自动投球装置,在实现井场自动投球清蜡的同时,消除现有自动投球装置易发故障,切实保证油田井场正常清蜡投球作业。