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哈里伯顿再出新系统助力分段压裂

哈里伯顿再出新系统助力分段压裂

Elect单孔滑套系统利用电子仪器,通过跟踪井下布置的磁性压裂球的数量,来确定何时打开滑套。

来自丨E&P
编译丨TOM

以往,分段压裂的特点就是隔离先前已经被压裂的段。最有效的隔离压裂段的方法是封隔射孔(PNP)以及滑套系统。考虑到井筒内大量独立压裂段的重要性,所以用PNP系统进行水力压裂比用滑套进行压裂更普遍。因为使用PNP系统,可以在单个压裂段中产生多个射孔簇。对此方法的有效性研究已经有了结论,许多簇实际上根本就没有流动性,因此对生产并没有做出任何贡献。业内已经认识这一点,并转而努力去优化射孔簇效率,使精确压裂增产成为可行的选择。

挑战

传统的多级压裂滑套采取两种设计形式:投球激活式滑套与连续油管(CT)激活式滑套。投球激活式滑套采用尺寸渐大的球体着陆在尺寸渐大的挡板座上。渐变的尺寸意味着尺寸较大的球体是用于后压裂的段,并且挡板的尺寸朝着井眼的趾部逐渐变小。采用投球激活式滑套的水力压裂技术既快速又节水,但是压裂段的数量却受到系统设计以及功能的限制。因为挡板的尺寸不断变大,因此能够进入套管内的挡板数量是有限的。此外,尺寸较小的挡板会限制压裂泵的泵速、采油速度以及水泥刮刀的下入。

连续油管激活式滑套的使用方式与投球激活式滑套相似,但是它是运用连续油管井下钻具组合来打开滑套并提供分段隔离。虽然这克服了尺寸渐增式挡板座的限制,但是在进行高强度高流量的压裂作业时,确实也增加了连续油管在井筒中的风险,并可能导致井跟部的侵蚀/滑套完整性问题。

当流体被泵入到连续油管环空时,为了限制侵蚀与摩擦的影响,泵速也受到了限制。这些降低的泵速会降低有效达到预期裂缝扩展以及最优油藏压裂体积的能力。传统的投球激活式滑套与连续油管激活式压裂滑套系统都面临挑战,限制了提供无限压裂段数量的能力,以及限制了作业者优化压裂方案以更有效接触储层的能力。运用PNP法进行水力压裂,可使压裂段数量不受限制,但是这牺牲了一部分作业效率作为代价。

电子完井

Halliburton公司推出的新型Elect单孔滑套系统,将滑套的作业效率与PNP法作业所固有的相同潜力相结合,可以无限制地压裂无数个区域。结合的结果是一种单孔滑套系统,该系统使用相同尺寸的球体来激活每个滑套并可提供分段隔离。因此该系统能够满足无限数量的可压裂区域,可以进入更多的储层并提高水力压裂作业的效率。这种新型滑套系统使用电子设备来确定套筒何时需要打开。电子设备还可以计算出通过工具泵入的压裂球的数量。

当目标数量的球通过并切换套筒状态时,电动液压锁启动。切换状态可以实现单入、多入或趾部套筒作业。Elect单孔压裂套筒系统使用嵌入磁体的压裂球。与任何其他传统的压裂球一样,嵌入磁体的压裂球被泵入井眼内。电子设备很容易检测到磁场,因此,滑套可以通过统计经过的磁脉冲来计算出压裂球的数量。

哈里伯顿再出新系统助力分段压裂

图 显示了Elect单孔滑套的横截面图。

由于所有的计数机构都可以从工具的内径(ID)内移除,所以单孔滑套的电磁信号非常适用于水力压裂作业。滑套的关键部件都被封装在压裂液的流动路径之外。

负责开发Elect套筒系统的首席研发工程师Zachary Walton说:“我们最初研究运用机械方法来计算压裂球的数量。但我们担心机械计数器在高泵速压裂与固井时的可靠性。而且支撑剂可以真正锁死一个机械系统。机械计数也受限于工具内置的点击次数。”

安装在单孔滑套中的电子元件可以附加判断逻辑,结合到计数步骤中。磁性特征的组合被用于创建附加的命令,诸如发送睡眠指令至工具。这有助于确保压裂球计数不会被其他井下修井工具的下入所混淆,这些工具可能是用于偶然的脱砂作业。电子计数方法还允许自适应阈值,以确保来自磁性压裂球的信号总是比任何环境磁场或井眼中固有的噪声更强。

电池为滑套中的电子设备供电,但这些都不是典型的电池。通常都是在井下使用的锂电池,但是这些电子组件需要锂电池化学上的新变化,使锂电池能够在井下温度下延长提供电力的时间。在具有代表性的井下温度下,延长了多个电子组件的测试时间。在测试期间对电池电压进行监测与记录。通过结合睡眠模式与有效的电子设计,电子系统至少能够运行90天,当磁性压裂球通过时会打开滑套。额外的电池与较低的作业温度允许在安装完井管柱与压裂井眼之间有更长的时间。

未来完井技术

设计出的Elect单孔滑套系统能与可溶性压裂球结合使用。压裂球由高强度的可溶性金属构成,并嵌有可溶性磁铁。当金属与磁铁暴露在井筒流体中,它们会溶解成微米级的颗粒。因此无需替换流体或添加酶来诱导溶解。一旦水力压裂作业完成,使用的可溶性金属与磁体压裂球以及电子滑套就能够形成完整的井眼内径。

这种类型的技术奠定了未来水力压裂创新的基础,并提供模块化设计,可用于多孔滑套以及趾部滑套设计。一旦在井下环境中证明了这些类型的技术,然后将通过改进硬件与软件来实现附加功能。这些改进能够推动非常规完井的未来发展,包括井筒诊断、井筒监测以及实时数据采集。

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评论 1

  1. #1

    这翻译真不咋地

    匿名2年前 (2018-02-24)回复