压裂管柱防管内溢流工具的研制与应用

目前,在油水井常规起下油管作业过程中,通常会采用压井措施,由于压后地层压力大,井下压力高,井口油管内会溢出大量污油污水,既给地下油层带来污染也给生态环境造成破坏,并给员工的工作环境以及员工身体造成一定伤害。随着人们对环境越来越重视,其压裂管柱方对有关内溢流的研制成为解决问题的主要方向。针对常规压裂施工时,发现喷砂器滑套没有到位,导致出砂口未堵住,使油管外液体进入油管内,无法密封下级喷砂器的出砂口,产生井口油管内溢流。除此之外,压裂施工后最上级喷砂器无滑套密封其出砂口,也产生油管内溢流。针对以上问题,设计出一种新型喷砂器及其配套工具,使得其出砂口随压随关闭,利用关闭出砂口达到具有多层压裂、压后滑套均到位、锁定,达到了防油管内溢流的目的。

耐高温可加重酸性交联压裂液的研发与性能评价

针对高温深层油气藏埋藏深,地层破裂压力高、压裂施工难度大的问题,开展耐高温可加重压裂液研究。通过室内实验自主合成了一种耐温抗盐的聚合物稠化剂TS-700和适用于酸性交联的有机锆交联剂OZ-60,优化了添加剂加量,形成了一种耐温180℃可加重酸性交联压裂液体系。研究了加重压裂液黏度、减阻、延迟交联规律,并评价了耐温抗剪切性能、悬砂性能、破胶及岩心伤害性能和管柱腐蚀能力。结果表明,该体系在酸性条件下进行交联,通过调整交联剂加量和pH,交联时间可控在3~12 min;高温有利于黏度提升,加重降低了基液黏度,密度为1.20 g/cm^(3)的加重压裂液配方在180℃条件下剪切120 min后,保留黏度仍大于70 mPa·s。加重剂会在一定程度上降低压裂液的减阻性能,但在不同稠化剂加量下的加重压裂液减阻率仍可达68.04%以上,满足有效降低长距离井筒中摩阻损失的要求。交联压裂液在常温和100℃条件下均展现出优异的悬砂效果,支撑剂沉降速率低。破胶与岩心伤害实验结果表明,交联体系在0.03%破胶剂加量下即可实现完全破胶,破胶液对致密岩心伤害率仅为19.42%。高温高压动态腐蚀实验结果表明,全配方压裂液对N80和13Cr钢材具有较低的腐蚀速率,能够保障现场压裂管柱的安全性。

川东北须家河深层气藏高效挖潜测试关键技术

川东北地区须家河陆相气藏储量超1000亿m^(3),前期主要采用小规模加砂压裂或酸压改造投产,未获得大的产能突破。由于须家河储层致密、高破裂压力导致施工排量受限,加砂难度大,改造效果差。通过开展挖潜井井筒作业保障技术研究,开发了须家河挖潜井井筒治理及精细控压技术,解决了原测试层共存、地压系数差异大导致井筒作业时井控难的问题以及施工作业承压问题。提出了一趟管柱多层挖潜思路,形成了大通径油管组合配套封隔器分段压裂管柱,140.0 MPa与105.0 MPa井口交互式作业可满足超高压大规模加砂作业以及后期生产要求;在YB6、YL15、YL171井应用,成功实现了三口老井的挖潜作业;在YL171井一趟管柱完成须四储层的分层压裂,在71.0 MPa的油压下日产量达到32.5万m^(3)。

疏松砂岩水平井分段压裂分层开采一体化工艺研究

针对疏松砂岩具有高孔、高渗、且强度低、塑性强的特点,裂缝起裂与延伸机理较为复杂,储层非均质性强,裸眼水平井全井段单次压裂起裂位置具有不可控性。压裂充填是为了提高疏松砂岩储层产能,增强低渗层导流能力,解除近井地带污染,实现防砂、增产、调剖和控水等多重目的的有效技术手段。通过对水平井全井段单次压裂和多段压裂的产能模拟对比分析,结果表明,疏松砂岩裸眼水平井分段压裂是可行的、必要的。研制了一套适用于疏松砂岩地质的裸眼水平井分段压裂、分层开采一体化工艺管柱。该工艺管柱通过裸眼封隔器对长水平段进行封隔,每层段设置有双层复合筛管、充填滑套、生产滑套和循环滑套,其中双层筛管基管不打孔。一趟管柱下入即可实现裸眼水平井分段压裂充填防砂作业,且留井管柱保留有分层开采手段,无需后期单独下入分采管柱即可选择性隔离含水、含气储层。该工艺管柱可为海上疏松砂岩储层的高效开采、防砂控水提供新的思路和方向。

南海东部超深层压裂测试管柱结构优化设计及应用

南海东部X井为一口定向探井,储层埋深4687~4967m,地层破裂压力高达85MPa,采用常规射孔测试压裂一体化管柱地面施工泵压高,封隔器承受压差大。因此如何有效的提高压裂排量、降低地面施工压力,从而解决封隔器密封稳定性问题、以及平台作业空间、地面设备能力对压裂规模的限制,是保证本井作业成功的关键。X井通过设计优化管柱尺寸及结构,首次采大通径压裂管柱,减小传统“射孔-压裂-测试”一体化管柱的小直径附件工具节流的影响,降低管柱摩阻,通过较低泵压,实现了对南海东部超深层储层的压裂改造。

凡尔喷砂器实现管内防喷环保压裂施工

当压裂施工完成后,常规起下油管管柱作业过程中,井口油管内会喷出返排液,其中有大量污油污水落地,对生态环境造成了污染,且喷出后回收难度大,容易造成二次污染。目前,大庆油田长垣内部采用封堵“侧壁出口”的防喷方式应用效果不理想,经常发生返排液溢出的事故。随着人们对环境越来越重视,其压裂管柱油管内溢流的控制成为重要解决问题。基于此对最新的研究成果进行归纳整理,首先分析压裂管柱管内喷液问题的主要原因、防喷工艺的设计难点,其次归纳出主要的封堵思路,具体针对压裂管柱油管内防喷的技术难点设计了新型凡尔喷砂器,将凡尔功能由原来的压前承压、压缩弹簧、压后密封喷砂口重新定位为压前承压、压缩弹簧两项,杜绝了喷砂器出砂口密封执行部件磨损严重导致油管内喷液的现象。进行现场试验15口井,共节约环保费用530.1万元。为大庆油田的油管内防喷技术提供了确实可行的解决办法。

可吸收双股线荷包缝合法结合聚髌器固定治疗髌骨粉碎性骨折的疗效

目的探讨可吸收双股线荷包缝合法结合聚髌器固定治疗髌骨粉碎性骨折的临床疗效。方法回顾性分析2019年1月至2022年12月入住中国人民解放军联勤保障部队第九〇一医院骨二科的髌骨粉碎性骨折患者86例,固定方式均为聚髌器固定。根据术中骨折复位方式不同,分为试验组(采用可吸收双股线荷包缝合法)和对照组(采用钳夹、克氏针维持复位)各43例。比较两组手术时间、骨折愈合时间、末次随访时膝关节功能及术后并发症发生情况。结果所有患者均顺利完成手术,并随访4~18个月,平均(12.23±4.50)个月。两组骨折愈合时间比较,差异无统计学意义(P=0.290)。试验组手术时间短于对照组,末次随访时膝关节Bostman功能评价优良率高于对照组,差异均具有统计学意义(P均<0.05)。两组患者切口均一期愈合,无皮缘坏死、骨折再移位、聚髌器松动、骨折不愈合等并发症发生。结论可吸收双股线荷包缝合法结合聚髌器固定治疗髌骨粉碎性骨折更利于术中复位骨折,减少手术时间,利于膝关节功能恢复。

Y管压裂生产一体化管柱工艺及配套工具研究

针对常规压裂管柱压裂后需先起压裂管柱,再下入电潜泵生产管柱,压裂与返排间隔时间过长增加压裂液污染储层的风险,且其无法批量压裂,作业成本高等问题,研究了Y管压裂生产一体化管柱工艺。通过在Y接头内预置密封隔套的方式防止砂液进入电泵,压裂后通过钢丝作业可将密封隔套捞走,不影响后期的启泵。为了压裂时可监测环空压力同时保证电潜泵的顺利运行,研发了液控穿越隔离封隔器,该封隔器在压裂时不坐封,压裂后通过向地面的液控管线加液压完成该封隔器的坐封。通过对预置Y接头密封隔套总成进行数模和物模分析,得到该工具压裂后的打捞上提力约为2.65 kN。现场应用结果表明,该封隔器通过液控管线坐封,可减少2趟钢丝作业,缩短井口占用时间,也适用于设备不足的无人平台。研究结果可为我国海洋石油装备提供更多选择。

渤海某井水力压裂案例分析

渤海油田伴随着油气产量的增长,油水井常规作业量激增,受海上油田油层埋藏深、井身结构复杂、施工场地小、作业费用高等因素制约,压裂工艺受到限制,近年来自营区块压裂作业很少。本文分析的压裂油井是近年来渤海自营油田实施的唯一一口较大型水力压裂井,文中介绍了该井的压裂方案及作业过程,并对作业后期出现的各种情况进行分析,虽然该井压裂最终结果不甚理想,但其施工方案中的工艺方案优化以及管柱力学参数模拟计算、压裂后评估分析对海上多数油井压裂施工有借鉴指导意义。

扩径喷枪压裂技术原理及其在沙曲南区块的应用

当水平井井筒存在漏点且未固井时,无法使用连续油管底封拖动或者泵送桥塞光套管等环空加压的压裂方式,只能通过油管水力喷砂射流压裂,但是受限于喷嘴尺寸,施工排量难以保证。扩径喷枪作为射孔、压裂一体化工具,喷嘴尺寸在压裂施工的过程中,会随着喷嘴过砂量的增加不断扩大,因此同时具有喷砂射孔、大排量压裂双项功能,可以保证油管水力喷砂射流压裂的施工排量。以沙曲南区块SQN-173-L1井为例,详细介绍了扩径喷枪压裂技术原理及其2种不同应用条件下的压裂管柱结构,并在该井的应用中取得了显著效果,研究结果表明:扩径喷枪压裂技术可有效解决井筒存在漏点、且未固井的水平井压裂问题。

桥塞压裂一体化管柱在渤海油田的研究与应用

近年来,低渗压裂作业在渤海油田逐渐拉开序幕,低渗压裂作业取得了十分可观的作业效果,其中在渤海油田成功摸索和应用的“一趟多层拖动”压裂管柱,在已经应用的多口井压裂作业中,取得了良好效果,常规井分层压裂作业可以使用“一趟多层拖动”压裂作业模式,但是对于大斜度井和水平井分层压裂并不适用,填砂作业难度和风险较大,无法发挥“一趟多层拖动”压裂管柱作业优势,因此需要对大斜度井和水平井压裂作业管柱进行重新设计,提出桥塞压裂一体化管柱工艺,并在渤海油田成功应用,取得了良好效果。

某超深井油管接头断裂失效原因分析

随着石油工业勘探开发的不断深入,油气井开发工况趋于复杂,管柱失效问题日益凸显,已成为困扰石油工业后期可持续发展的一大难题。通过对油管接头断口处形貌、理化性能、显微组织和腐蚀产物进行分析,确定油管失效模式为塑性断裂特征,主要原因是过载引起的屈服断裂失效;其次,CO_(2)与H_(2)S的耦合腐蚀反应与管体自身的材料缺陷也是油管发生断裂失效的重要原因,为油管接头断裂失效的进一步研究提供了理论依据及技术支撑。

海上混积岩储层酸压工艺研究与实践

BH油田是砂岩、碳酸盐岩混积低渗储层,由于其岩性分布复杂、平面上连通性差、纵向上薄互层发育等特征,投产后产能递减快,一方面常规解堵处理半径短,无法实现有效增产,另一方面由于井下存在筛管,进行加砂压裂经济性不足。针对以上两个难题,优化一趟多层投球滑套压裂管柱和多级交替注入工艺。目前酸压工艺在BH油田混积岩储层顺利完成施工,实施后日增油超70方,有效解决了混积岩储层连通性差,纵向无法充分动用的难题,为BH油田混积岩储层规模开发提供技术保障,为同类储层有效动用提供借鉴。

井下作业管柱力学分析软件及应用

井下作业技术作为石油和天然气勘探开发的重要工程技术和手段,近年来取得了显著的进步,做出了重要贡献。随着钻井技术的不断发展,井眼越来越复杂,对井下作业提出了更高的要求,以前单凭经验来进行操作的井下作业已经不适时宜了,经常造成各种井下管柱事故。井下作业管柱受力分析软件在设计过程中用于预测某些潜在危险,尽量避免作业事故发生,使得设计更为合理、切实可行;在作业过程中用以分析某些事故原因,以便针对性地来处理问题,节约事故处理时间,降低作业费用,提高作业效率。该软件可以对起下管柱过程、压裂过程和打捞过程等的管柱力学状态进行计算,并对油管的长度进行初步优化。该软件无论是对作业前的室内设计还是现场作业过程中的作业管柱受力分析都有一定的指导意义,在大港、长庆等油田得到了初步应用。

深部火山岩储层压裂改造主要技术对策

针对大庆深部火山岩储层岩性复杂、裂缝和孔洞发育的特点,通过分析归类,总结了压裂施工的技术难点,即:现有常规压裂设计方法针对性不强;测试压裂解释分析评价还需要完善;控制措施有效性差;压裂管柱还不适应高温高压及分层压裂需要等问题。提出了相应的技术对策:采用系统压裂优化设计方法、压裂风险预测技术、测试压裂解释和现场控制技术有效地指导了压裂施工。2002年以来大庆徐家围子地区火山岩储层压裂获得了压后产量的突破,通过现场试验证明采用的技术对策是有效的,给出了现场施工的多个实例,并提出了今后研究的方向。

苏里格气田下二叠统储层改造难点及对策

苏里格气田储层具有"低孔、低渗、低压"的特点,水力压裂改造成为开发该气田的主要手段。由于储层物性变化大、多薄层等原因,单井压裂改造裂缝参数在井网中效应的优化难度很大,施工参数很难考虑地应力剖面的纵向控制效果。因此,针对压裂改造中的突出难点,提出了相应的解决对策:建立单井与井网匹配优化模型,充分利用数值模拟、裂缝参数优化、应力剖面分析技术和裂缝闭合优化等技术。应用上述配套技术,使得压裂改造的裂缝参数与储层的匹配更加紧密;根据应力特征优化的参数更有针对性,有利于获得合理裂缝剖面;利用所提出的小型压裂技术进一步增强了对储层的认识和对压裂工艺的提升。为苏里格气田的储层改造和压裂效果的评估提供了技术支持。

新型水力泵排液工艺

酸化或压裂是改造油气层措施中常规的也是最有效的方法之一。问题是酸化或压裂结束后,采取何种工艺及时返排出残酸,减少残液二次沉淀对油层的污染。同时常规TCP(油管传输负压射孔)+DST(地层测试器)二联作测试工艺在遇到低压、低渗等非自喷油层时,要想取准油层产能、压力,收集到有代表性产液样品资料,困难很大。针对以上问题,大港油田钻采院研制了新型水力喷射泵,该泵可与酸化、压裂及射孔+测试等工艺配套使用,在实现一趟施工管柱同时完成几项工作的同时,利用喷射泵深抽、连续强排的技术特点,取得了较好效果。

固井开关滑套多级分段压裂完井工艺技术分析

为实现胜利油田薄互层低渗透砂岩油藏、页岩油藏的开发,研制了套管固井滑套多级分段压裂完井工艺管柱。形成了以套管固井,可开关滑套及液压开关工具等为主体的分段压裂完井工艺。该工艺具有固井完井分段压裂一体化管柱、压裂级数不受尺寸限制、大通径等优点,满足大排量、大规模的压裂需要,后期可选择性开启或关闭滑套实现生产控制。该工艺技术通过现场试验取得了一定的认识和研究成果,但仍存在地层难被压裂出有效裂缝等问题,针对压裂存在的问题开展分析,提出下一步解决对策及研究方向。

油井水力压裂摩阻计算和井口压力预测

对水力压裂过程中射孔孔眼摩阻和管柱沿程摩阻计算方法进行分析。列出射孔孔眼摩阻计算公式并讨论其中的各个影响因素,给出压裂液密度和孔眼流量系数的计算公式,提出新的孔眼直径计算公式。基于大庆油田的施工数据,建议一种修正的降阻比计算公式,能够得到更为准确的管柱沿程摩阻历程曲线。通过有限元软件ABAQUS对大庆油田肇15-平56井2150.0～2160.0m井段分段压裂过程进行数值模拟,模拟得到的井底压力、井口压力曲线与现场施工曲线吻合良好,验证计算模型和管柱沿程摩阻计算公式的正确性。对大庆油田南214-平324井限流压裂过程进行数值模拟,模拟得到的压裂作业曲线和现场施工曲线吻合良好,验证射孔孔眼摩阻计算公式的正确性。

偏心工况下水平井压裂管柱喷砂器冲刷磨损数值模拟

在井场压裂过程中,大流量的携砂压裂液对喷砂器内部流道产生冲刷磨损,尤其在偏心工况下,喷砂器局部偏磨严重,对其工作性能和使用寿命造成不利影响。根据压裂管柱喷砂器的工作原理和几何结构,基于CFD技术建立喷砂器三维流体模拟模型,采用Realizble K-epsilon模型对固液两相流湍流进行模拟;利用DPM离散相模型,描述固体颗粒的运动;采用McLaury冲刷磨损模型,预测冲刷磨损规律。对压裂管柱喷砂器在偏心工况、不同施工流量条件下的冲刷磨损规律进行模拟。结果表明:结构偏心使喷砂器内套产生较大偏磨,压力降增加,随流量的增加,冲刷磨损量逐渐增加;数值模拟喷砂器冲刷磨损形貌与现场施工后形貌基本一致,验证数值模拟的可靠性。该结果可为水平井压裂管柱喷砂器冲刷磨损预测和结构冲刷磨损控制提供参考。