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。

遇油膨胀封隔器裸眼分段完井工艺的研究与应用

遇油膨胀封隔器以特殊的可膨胀橡胶作为密封核心部件,将其硫化在基管外壁上,并在两段辅以固定装置,经介质浸泡后膨胀达到密封环空的目的 ,具有结构简单、安装方便、坐封可靠、全通径、多次膨胀自动补偿环空间隙及永久密封等优势。通过对其密封性能的影响因素研究,可知:其对地层水和酸不敏感;膨胀介质(原油/柴油)黏度越小,膨胀速度越快;井下温度越高,膨胀速度越快;橡胶体越厚,膨胀后外径越大,密封效果越好。在阿姆河气田现场应用结果表明,平均单井产能达到50×10~4m^3/d的高产气井在大斜度井/水平井Φ215.9mm裸眼段中应用遇油膨胀封隔器分段完井管柱,通过尾管悬挂方式一次入井,坐封后承压达到70MPa,满足工艺要求。橡胶材料优化、液压坐封和膨胀坐封相结合是解决遇油膨胀封隔器胀封速度慢、短胶筒封压能力低、长胶筒下入困难等问题的研究方向之一。

遇油膨胀封隔器的封隔性能研究

基于封隔器的密封性判据和结构设计方法,在对遇油膨胀封隔器的吸油膨胀进行热膨胀描述的基础上,通过ANSYS有限元计算遇油膨胀封隔器在井下的接触压力,建立封隔器封隔性能分别与胶筒长度、厚度关系的计算模型。结果表明,遇油膨胀橡胶的热膨胀与吸油膨胀相一致,通过膨胀橡胶的热膨胀分析可以合理描述出膨胀橡胶吸油膨胀后的状态。有限元分析表明,随着胶筒长度和过盈厚度的增大,封隔器的封隔性能都呈指数规律增大。

遇油膨胀封隔器与地层的适应性研究

针对提出的封隔器密封性判据及结构设计方法,在对遇油膨胀封隔器胶筒在井下的接触压力及应力分布进行有限元计算分析的基础上,对该封隔器与地层的适应性进行了研究。研究结果表明,不同地层模型的胶筒最大安全下方压力与地层岩性的弹性模量成正比;泥岩、页岩和砂岩3种地层模型中的胶筒最大应力均低于胶筒的压缩永久变形强度,说明胶筒不会产生应力损坏;井壁地层岩石在井下三轴应力作用下的最大剪应力随胶筒接触压力的增大而线性增大,不同岩性地层下最大地层剪应力随封隔器接触压力的增大速率和地层的弹性模量成正比,地层剪应力的最大值处于地层岩石的45°方向上,最小值分布于其垂直方向上。

遇油膨胀封隔器胶筒密封性能有限元分析

胶筒的密封性能直接制约着封隔器的工作性能,对胶筒密封性能研究的关键就是研究胶筒与井壁之间的最大接触压力。为此,建立了遇油膨胀封隔器的计算模型,采用有限元软件对遇油膨胀封隔器在井下的密封性能进行研究,分析了胶筒长度和坐封环境温度对胶筒与井壁之间接触压力的影响。研究结果表明,随着胶筒长度的增加,胶筒与井壁之间的最大接触压力增加,但当胶筒长度增加到3.0 m后接触压力增加变缓;随着坐封环境温度的升高,胶筒与井壁之间的最大接触压力减小,且减小幅度较大。在塔河油田的应用结果表明,当遇油膨胀封隔器两端压力不高于90.00 MPa时,胶筒长度为3.0 m的遇油膨胀封隔器能够满足封隔地层要求,封隔器胶筒应力也低于橡胶材料的破坏极限。

遇油膨胀封隔器在塔里木油田的首次应用

遇油膨胀封隔器(Swellpacker)是一种新型的完井工具。在因为井漏而无法进行传统的下套管固井施工时,遇油膨胀封隔器能有效的对产层实现分隔,以达到分层试油的地质要求。概述了遇油膨胀封隔器的基本原理及在国内外的应用概况,详细叙述了遇油膨胀封隔器在塔里木油田轮古34井的应用情况,并着重从工程角度对应用过程及效果进行了总结和评价,提出了今后在同类施工中的注意事项及意见。

膨胀橡胶封隔器在油气井固井中的应用现状

膨胀橡胶在国外从2001年开始应用于油气田,如今这项技术还处于不断完善的过程中,为此,系统地介绍了国外一种新型封隔器——膨胀橡胶封隔器(简称为SEP),它没有活动部件,结构简单,使用方便。膨胀橡胶封隔器的胶筒在遇到油或水时会自发膨胀,充填原先被油、水占据的空间并具有承受一定压差的能力。这项技术现已广泛应用于国外油气田的固井、完井、酸化压裂等领域。膨胀橡胶封隔器用于固井工程中可以应对钻井液窜槽和微间隙带来的地层流体上窜等问题。最后还列举了膨胀橡胶封隔器的应用情况,证明了膨胀橡胶封隔器在固井工程中的应用价值。

自膨胀封隔器技术在完井作业中的应用

自膨胀封隔器是近几年来分段完井工具的研究热点,它是以遇油或者遇水膨胀橡胶作密封材料,通过与井眼内液体接触胀封实现充填环空的。通过分析自膨胀封隔器相对于常规裸眼封隔器的技术特点,论述了其技术研究过程中的关键技术。针对水平井小井眼裸眼完井、智能完井以及筛管分段完井中常规工艺以及技术的不足,探讨了自膨胀封隔器在国外分段完井作业中的应用效果,为自膨胀封隔器技术的深入研究和国内的应用推广起到了促进作用。

管内自膨胀封隔器的研制与应用

目前,自膨胀封隔器的应用领域仅限于钻完井中。为了满足油田生产工艺的特殊需求,开发了适合于套管内使用的管内自膨胀封隔器。针对常规管内封隔器的技术特点及设计要求,优化了自膨胀橡胶材料的性能参数,并设计了2种不同结构的封隔器以及测试井专用过缆封隔器,以满足不同的生产需求。通过室内模拟试验,对管内自膨胀封隔器的坐封、承压和解封性能进行测试,并成功应用于油管堵漏作业中。可用于防砂管内分层采油与分层测试的自膨胀封隔器也即将应用于现场。

油气田领域膨胀橡胶的膨胀性能研究

进行了油气田领域遇油膨胀橡胶[三元乙丙橡胶(EPDM)]和遇水膨胀橡胶[氢化丁腈橡胶(HNBR)]膨胀性能的研究。结果表明:温度对EPDM遇油膨胀橡胶和HNBR遇水膨胀橡胶的膨胀性能影响很大,温度越高,膨胀橡胶的膨胀尺寸越大;氯化钠溶液的质量分数越大,HNBR遇水膨胀橡胶的膨胀性能越差。EPDM遇油膨胀橡胶可在室温~200℃使用,HNBR遇水膨胀橡胶可在70~200℃使用,HNBR遇水膨胀橡胶在氯化钠溶液质量分数0.2以上仍可使用。

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。

裸眼井分段酸压技术在肯基亚克盐下油藏的应用

为了提高肯基亚克盐下碳酸盐岩储层动用程度,增加单井产量,对该油藏5口裸眼井进行了封隔器分段酸压先导性试验。首先确定了与储层配伍性较好且满足深度改造、均匀改造的清洁转向酸体系作为主体酸,同时对气举、完井和酸压裂一体化管柱结构进行了优化,并通过优选分段数、封隔器坐封位置和施工参数,顺利完成了现场施工,并取得了明显的增产效果。该工艺可为同种类型的海内外油藏改造提供经验。

普光气田永久式封隔器磨铣打捞技术研究

普光气田硫化氢含量高,2008年地震诱发J4-5盐膏层蠕动,造成了大部分井套管变形。为了保证严重套变井安全生产,设计了永久封+遇油膨胀封隔器生产管柱投产。受套管变形及双封完井管柱影响,井内管柱无法采用套铣打捞一体化打捞技术打捞。针对718镍基合金性能,优选硬质合金,优化焊接工艺,加工制造了专用磨鞋,在普光D405-3井现场试验成功,标志了"永久封+遇油封"完井管柱采用"永久封倒扣+磨铣永久封+上提(或震击)解卡"打捞工艺可行,为同类完井管柱的打捞提供了技术借鉴。

丁苯膨胀橡胶的制备与性能研究

以自制高吸油树脂、石油树脂以及其他橡胶助剂与丁苯橡胶(SBR)物理共混制备遇油膨胀橡胶(OSR),研究了吸油树脂用量、石油树脂用量对OSR力学性能和吸油膨胀倍率的影响。结果表明:随着吸油树脂用量的增加,OSR的吸油膨胀倍率显著增加,但力学性能明显降低;石油树脂有助于改善OSR的相容性,提高OSR的力学性能和吸油膨胀倍率;吸油树脂和石油树脂适宜用量分别为30phr和10phr。

遇油膨胀封隔器胶料的研究与应用

近年来,随着我国油田开发的进一步深入,高性能橡胶材料及封隔器等井下工具成为了在油田开发中解决各种难题的技术关键。在保证完井质量、提高原油开采量等方面发挥着重要的作用。遇油膨胀封隔器是一种新型的井下工具,它遇油后膨胀,隔绝井液和压力,从而实现不同目的用途的井下封隔,主要用于套管井或裸眼井的分层分段开采、控水堵水、储层改造等领域。

水平井控水完井管柱的研究与应用

冀东油田早期多采用常规复合绕丝筛管完井方式对水平井进行开发,该完井方式单一,没有采取有效的水平井分段措施,笼统采油,最终导致水平井段过早水淹或报废。为此,研究了水平井控水完井管柱。该完井管柱采用调流控水筛管进行油层防砂,先期控水,保证各段出水均匀,能够延缓底水的锥进,延长水平井的采油寿命;利用遇油自膨胀封隔器对水平井段进行有效分隔,完井工艺简单,方便后期的分段作业;套管阀有效解决了防砂管与裸眼井壁间环空的洗井问题,保证了油层的解堵和顺利生产。冀东油田2口井的应用情况表明,用调流控水筛管防砂完井的井产油量明显高于用复合绕丝筛管完井的井,起到了很好的控水作用。

阿姆河大斜度酸性气井永久分段完井工艺

分段完井已逐渐成为水平井、大斜度井储层保护、控水及分段改造的主要手段。基于膨胀橡胶的遇油遇水膨胀封隔器是分段完井的关键工具。系统总结了此类封隔器的技术特征与应用特性,进行了胀封机理、影响因素研究,给出了胀封后主要技术指标及5种结构类型遇油膨胀封隔器的技术特点。研究结果表明,酸、碱、盐溶液对于已膨胀橡胶影响幅度小于10%,遇油膨胀封隔器具有结构简单、操作方便、坐封可靠、多次膨胀及永久膨胀等明显技术优势。阿姆河气田BP101D井是一口高温、高压、高含硫大斜度井,预测产量超过110×104 m3/d,底部完井工艺设计采用遇油膨胀封隔器与增产滑套为核心工具的永久分段完井管柱组合,储层的成功分段为后期的找堵水、定点有效控水、分段改造提供了技术窗口,为高产气井可持续高效采气提供了技术支持和保障。

蜀南地区储层分段改造技术新进展及应用

2009年以来,随着蜀南地区页岩气和致密气的开发,储层分段改造技术取得长足的进展。长宁、威远页岩气分段压裂改造技术从最初的速钻桥塞+喷砂射孔分段压裂技术发展到后来的免钻磨大通径桥塞分段压裂技术,缩短了施工周期,还实现了关键装备(速钻桥塞)的国产化。在安岳气田和老区块部署的水平井,引入的裸眼封隔器分段改造技术,从最初的加压座封封隔器发展到遇油膨胀封隔器,再到后期的可捞球座、可开关滑套裸眼封隔器,解决了后期生产过程中修井和生产测井的问题。针对安岳大斜度井储层改造,试验了TAP阀分段压裂技术、复合桥塞分层+"Hi WAY"压裂技术,取得成功,为今后蜀南地区页岩气和致密气藏的开发提供了技术储备。可回收压裂液技术,实现了压裂液的循环利用,达到了节能减排的目的,是未来压裂液技术的发展方向。

普光气田套变井完井投产工艺

"5.12"汶川地震期间,普光气田膏盐地层蠕变导致多数气井发生套管变形,其中部分井变形严重,已经不能下入酸压生产一体化完井投产管柱,无法进行正常的投产作业。气田投产建设面临十分严峻的形势。针对这种情况,提出了"分类投产"的投产思路,按照套变程度,将套变井分成轻度、中度和严重套变三种类型,分别设计出不同的完井投产管柱,特别针对严重套变井,创造性地提出"遇油膨胀封隔器+永久式封隔器"的管柱结构,满足了酸压作业与长期生产的需要。各种投产工艺在现场得到了较好的应用,为普光气田产能建设提供了技术保证。

潜山长裸眼段分层测试方案在BC02井优化实施

针对BC02井潜山长裸眼段,通过不同方案比选,确定适合该井的水力扩张式封隔器分层测试方案;该方案施工风险低、分层效果好,且节省作业时间;水力扩张式封隔器分层测试在BC02井的成功应用,顺利解决了该井长裸眼段分层测试难题,可以准确认识各层段地层含油气情况,为后续此类井分层测试提供有益的指导。