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双封单卡技术研究及进展
汇报内容
一、前言
二、双封单卡分段控制压裂管柱研究
三、应用情况
四、认识及结论
一、前言
水平井井眼轨迹复杂,井眼曲率大,压裂管柱起下困难,砂卡几率大,施工风险高,遇卡后难于处理
水平段长(500-700m)、层段多,非均质性较严重,裂缝起裂、延伸复杂,压裂设计及现场控制难度大
水平井分段压裂是一项世界级难题
肇48-平33井设计钻井轨迹示意图
B
C
D1
PI3-1
PI4-2
PI2-1
80m °
A
250m °


D
270m °

PI2-2
100m °

技术难点:
最大曲率达到17°/25m
2005年州78-平67井采用常规分段压裂工具实施不加砂压裂试验,压后管柱拔不动、修井作业后发现封隔器胶筒破损
Φ114mm封隔器
二、双封单卡分段控制压裂管柱研究
工作原理:每压完一层后,上提管柱,从下而上完成各个目的层段的压裂
Ф105mm小直径胶筒
--扩张胶筒应力有限元分析
--胶料配方研制:共混纳米胶筒
--胶筒结构优化:肩部优化
封隔器整体结构优化设计
研制小直径封隔器,不断提高耐温、耐压指标
技术关键
最高压力达到70MPa
尽可能减小封隔器等配套工具外径和长度
管柱防卡工艺
分段压裂管柱单级管串长度2m左右
统计已完钻水平井,,允许通过组合工具串最大长度
保护封隔器的起下
避免支撑剂堆积
提高封隔器密封及回收性能
设计φ116mm导流槽扶正器
设计反循环通道,并优化喷砂口距离
每个层段压后通过反洗,将卡距内沉砂冲净,可有效预防或解除砂卡
260
无水力锚
有水力锚
卡距(m)
10
20
30
10
20
30
上封隔器位移(mm)






下封隔器位移(mm)






水力锚锚定工艺,提高了管柱密封性能
有限元受力分析软件分析结果:
管柱无锚定时封隔器位移很大,极易导致封隔器失效
管柱加装水力锚,可防止蠕动,起到保护胶筒、提高密封性能作用
2006年8月-2009年底,大庆油田共实施水平井压裂改造143口,初步形成了以双封单卡分段压裂为主,限流压裂、机械桥塞、液体胶塞和水力喷砂压裂为辅的水平井增产改造工艺技术系列
时间/阶段
双卡单卡
桥塞分压
限流压裂
喷砂压裂
液体胶塞
裸封分压
小计
第一阶段合计(2006年8月-2007年)
32/153
1/3
12
0
0
45
2008年
41/195
2
2
1/4
2
48
2009年
43/226
0
0
3/10
1/3
3/9
50
合计
116/574
3
14
4/14
3
3/9
143
三、应用情况研究
开展了一趟管柱压裂多段现场试验
C-平A井一趟管柱压裂8段,最高施工压力27MPa,,卡距14m,加砂105m3,施工顺利
C-平A井起出工具照片
上封
下封
φ105mm胶筒油浸15次疲劳试验
序号
油浸温度
(℃)
胶筒
外径
(mm)
刚体
外径
(mm)
疲劳情况
承压后
外径(mm)
最大变形(%)
结果
备注
1
90

110
50MPa×5min×15次
112

合格
60MPa未爆
2
90

110
50MPa×5min×15次
112

合格
70MPa未爆
N-平3井进行一趟管柱压裂3段,加砂145m3
N1-平4井单段最大加砂70m3,单井加砂140m3/3段
开展大砂量压裂现场试验
加覆膜砂145m3
加覆膜砂140m3
N-平3井
N1-平4井
通过使用涂镀耐磨材质,改进喷砂器出口结构,进一步开展加大施工规模试验