多級分層壓裂酸化技術(shù)研究
多級分層壓裂酸化技術(shù)研究
摘 要 常規(guī)多油層全井酸化壓裂只能對其中的某一薄弱層進(jìn)行改造,分層酸化壓裂工藝技術(shù),由多級壓裂封隔器和滑套噴砂器組成,通過自下而上的處理方式可以實(shí)現(xiàn)不動管柱酸化壓裂 3 層或?qū)ζ渲腥我?1 層進(jìn)行施工改造。
關(guān)鍵詞 壓裂;多級管柱;封隔器;配套;工具
分層壓裂用在多層或厚層的油氣井中,由于各層段滲透率差別較大,需要分層進(jìn)行壓裂,以保證壓開滲透率低的層段。目前,使用的工藝有暫時堵塞劑分層壓裂、封堵球分層壓裂、封隔器壓裂等。如何保證多層同時被壓開是要解決的一個重要問題。針對上述情況,開發(fā)一種單趟管柱壓裂多層,提高成功率,節(jié)省作業(yè)成本,成為必然選擇。
1 多級分層壓裂酸化工藝管柱研究
該工藝管柱由多級擴(kuò)張式壓裂封隔器、噴砂器、滑套密封器、底部球座等工具組成,通過自下而上的處理方式可以實(shí)現(xiàn)不動管柱酸化壓裂 3 層或?qū)ζ渲腥我?層進(jìn)行施工造。多級分層壓裂酸化工藝管柱自上而下組成工具有:安全接頭、上級帶錨定擴(kuò)張封隔器(簡稱上封錨)、上級噴砂器(簡稱上噴器)、擴(kuò)張封隔器、中級帶錨定擴(kuò)張封隔器(簡稱中封錨)、中間噴砂器(簡稱中噴器)、擴(kuò)張封隔器、下級帶錨定擴(kuò)張封隔器(簡稱下封錨)、滑套密封器、下級噴砂器(簡稱下噴器)、底部球座等。
1.1 帶錨定擴(kuò)張式封隔器的研制
MK344-114型封隔器由接箍、短接、O型圈、緩沖座、殼體、錨爪、彈簧、螺釘、壓板、篩管、上膠筒座、膠筒、中心管、下膠筒座、球座、剪環(huán)、剪釘、滑套、下接頭等部件組成。緩沖座可有效減輕高速攜砂液通過時對工具的渦流沖蝕;滑套上部的球座由氧化硅陶瓷構(gòu)成,有效減少沖蝕;膠筒肩部有鋼絲連線與橡膠硫化。并上、下連接套與膠筒細(xì)脖子處留有一定間隙,防止膠筒肩部突出時被啃壞、滑動接頭在膠筒砂卡時,上提一定負(fù)荷下,有強(qiáng)制恢復(fù)膠筒原狀功能。
工作原理為:壓裂管柱下至井內(nèi)預(yù)定位置后,在一定壓差情況下封隔器分隔油層,同時錨定器錨爪伸出抓住套管防止油管蠕動,壓裂液通過噴砂器的噴砂孔進(jìn)入油層,經(jīng)過試擠、壓裂加砂,替擠等工藝后,完成壓裂工序,然后上提管柱起出壓裂管柱。
1.2 擴(kuò)張式封隔器的研制
K344-114型封隔器由接箍、短接、O型圈、緩沖座、上膠筒座、膠筒、中
心管、下膠筒座、球座、剪環(huán)、剪釘、滑套、下接頭等部件組成。緩沖座可有效減輕高速攜砂液通過時對工具的渦流沖蝕;滑套上部的球座由氧化硅陶瓷構(gòu)成,有效減少沖蝕;膠筒肩部有鋼絲連線與橡膠硫化。并上、下連接套與膠筒細(xì)脖子處留有一定間隙,防止膠筒肩部突出時被啃壞、滑動接頭在膠筒砂卡時,上提一定負(fù)荷下,有強(qiáng)制恢復(fù)膠筒原狀功能。
工作原理為:配合錨定封隔器使用,防止錨定封隔器上部積砂,強(qiáng)化管柱的密封效果。壓裂管柱下至井內(nèi)預(yù)定位置后,在一定壓差情況下封隔器分隔油層,壓裂液通過噴砂器的噴砂孔進(jìn)入油層,經(jīng)過試擠、壓裂加砂,替擠等工藝后,完成壓裂工序,然后上提管柱起出壓裂管柱。
1.3 壓裂噴砂器的研制
噴砂器的主要作用是形成節(jié)流,造成壓裂管柱內(nèi)外壓差,為封隔器提供坐封壓力,保證封隔器密封;為壓裂液提供通往地層的通道,使壓裂液進(jìn)入地層;避免壓裂砂直接沖擊套管,造成套管內(nèi)壁損傷。
噴砂器由接箍、短節(jié)、O型圈、緩沖座、上體、彈簧、液缸、密封座、剪釘、陶瓷噴嘴、密封圈、滑套、調(diào)節(jié)環(huán)、下體等組成。緩沖座的設(shè)計可有效減輕攜砂液在此處形成的渦流沖蝕效應(yīng);通過調(diào)節(jié)彈簧的松緊控制噴砂器的節(jié)流壓差,從而為封隔器的開啟創(chuàng)造可靠坐封壓力;密封座采用陶瓷材料,提高抗沖蝕能力,為后續(xù)投球創(chuàng)造良好密封條件;噴嘴采用陶瓷材料,提高抗沖蝕能力,從而提高管柱的加砂能力。
工作原理為:投入鋼球坐在滑套芯子上,從油管加液壓,剪斷剪釘打掉滑套芯子,節(jié)流噴砂滑套進(jìn)入工作狀態(tài),高壓流體經(jīng)噴砂滑套節(jié)流孔節(jié)流后噴出,形成節(jié)流壓差,使相應(yīng)的封隔器處于工作狀態(tài),按照設(shè)計工藝進(jìn)行壓裂酸化施工,壓開措施層。
2 施工工藝
2.1 下層施工工藝
按設(shè)計要求配好管柱。連接管線,循環(huán)泵、小排量替液(排量小于0.7m3/min,正反頂替均可),此時,由于滑套的作用,上封錨、中級封隔器、中封錨、上噴器、中噴器均處于密封狀態(tài),而下級封隔器、下封錨、下噴器處于工作狀態(tài)。此時,可直接依照施工設(shè)計進(jìn)行下層壓裂酸化施工。
2.2 中層施工工藝
待上層施工結(jié)束后,投球(Φ38mm) 至中封錨坐封球座處,油管內(nèi)憋壓15 MPa將滑套打落至滑套密封器處使中封錨、中噴器處于工作狀態(tài),此時下級封隔器、下封錨依然處于工作狀態(tài)。依照施工設(shè)計進(jìn)行中層壓裂酸化施工。
2.3 上層施工工藝
待中層施工結(jié)束后,投球(Φ44mm) 至上封錨坐封球座處,油管內(nèi)憋壓15 MPa將滑套打落至密封面處,使上封錨、上噴器、中級封隔器、中封錨的水力錨處于工作狀態(tài),此時中封錨封隔器以下各工具處于非工作狀態(tài)。依照施工設(shè)計進(jìn)行中層壓裂酸化施工。
3 現(xiàn)場應(yīng)用
2009年7月,在錢36井進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用。錢36井壓裂目的層井段跨度較大,籠統(tǒng)壓裂難以受效,適合采用分層壓裂進(jìn)行改造,共分三層,井段分別為1號層段1 721.5~1 763.8m、2號層段 1 655.1~1 678.8m、3號層段1 693.6~1 701.8m。各級壓裂管柱順利座封,封隔器密封情況良好,設(shè)計復(fù)合率達(dá)到100%。日增油67t/d,累增油18 090t。
4 結(jié)論
1)該管柱可以不動管柱進(jìn)行2 層或3 層分層壓裂施工,在施工前可以小排量正反替液;2)該管柱還可以用于2 層或3 層分層酸化作業(yè)施工,可以很方便地進(jìn)行反洗井沖砂或排酸作業(yè),施工簡單方便,施工成本低。
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