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QuickFRAC:高效投球与精准裂缝充填的完美结合

QuickFRAC:高效投球与精准裂缝填充完美结合

过去几十年,油气生产商通过在非常规储层打水平井成功地提高了油气产量。这主要得益于定向钻井、长分支井、以及多级压裂增产改造等技术的进步。此外,压裂段间距缩短等完井方式的改变也有助于提高油气产量。Haynesville和Bossier页岩的一项工程研究表明:当压裂段平均间距从2011年的272英尺缩小到2013年的150英尺时,单井产量提高了22%(天然气产量从45亿立方英尺增至55亿立方英尺)。完井设计也需要相应地增加压裂液和支撑剂用量。

完井方案的研发

水平井技术和水力压裂技术的结合成功开发了效益较差的非常规油气藏。与之类似,在注水泥衬管完井中,将投球技术的高效率与裂缝充填的精准度相结合,可研发一种能够减少完井时间和成本、提高作业效率、增加油气产量的完井方法。

限流投球技术的演变过程

Packers Plus于多年前推出首款限流投球系统。原设计包括一个接球装置和多个压裂喷嘴。激活球下放至接球装置上,然后沿着压裂层段运移,沿途开启每个压裂喷嘴。该系统可在封隔器之间配备一个或多个压裂喷嘴,以获得单个或多个吸液点。压裂喷嘴是根据油气藏特性量身设计的,因此可以控制整个井段中每一段压裂的工作液注入。作业者使用该工具后可继续采取酸化作业,将利益最大化。该完井系统已用于数个高产的碳酸盐岩储层。

随着限流投球技术的不断进步,该系统去掉了接球组件,可用从地面泵入的激活球直接激活压裂喷嘴。由于限流投球完井技术既可以用于酸压,也可以用于加砂压裂,因此该技术技术具备很强的通用性。石油圈原创www.oilsns.com

QuickFRAC注水泥衬管完井系统

为了设计和测试新的多级完井系统—QuickFRAC(QF),Packers Plus公司在美国南部推出了一个试点项目。QF系统的目的:在注水泥衬管完井中,结合限流压裂充填和投球技术,进一步提高投球技术效率。新技术主要着眼于能够在一次压裂施工中获得更多的吸液点,消除电缆和连续油管作业的风险,并省去返排前铣除工具/桥塞的工作。

QuickFRAC:高效投球与精准裂缝充填完美结合

在施工期间,QF系统使用多个滑套,并通过单个激活球启动。为防止腐蚀,每个滑套的吸液点都进行了强化处理。且吸液点都可以单独设计,能够确保每个滑套都能有自己的回压。由于一个压裂段中有多个吸液点,因此,在每个滑套处QF系统可独立地对油气藏进行选择性增产改造。在Packers Plus公司专有的挤液技术的支持下,滑套每个压裂段都设计有大量吸液点。由于QF系统采用可降解球技术,使得该系统的效率得到进一步提高。因此,QF系统可以帮助作业者可进一步降低作业风险和消除铣除工具的需求。

QuickPORT IV滑套

与早期的滑套设计相比,全新的QuickPORT IV滑套(QP)对机械元件进行了简化,缩减了40%左右。为防止孔眼腐蚀等问题,新型QP滑套的液体流出口使用碳化钨合金进行了强化处理,这有助于促进流体分布到多个吸液点。泵注排量可以在预定位置实现对裂缝的充填,进而获得最优的裂缝长度。QP设计中,为了提高近井地带的导流能力,压裂段不会过度充填。

优质尾管悬挂封隔器

尾管悬挂封隔器采用了高效密封技术,能够对环空进行封隔,并保证技术套管中完井衬管的安全。新式悬挂系统采用了密封技术和卡瓦,可承受高达10000psi的压力。该工具的性能包括:

1.悬挂封隔器中含有平衡活塞,可防止其在下放过程中提前坐封;

2.可旋转、推/拉,坐封工具无需早期释放;

3.悬挂封隔器中含有键连接元件,在不破坏元件的前提下,可保障较高的循环排量和衬管运行速度;

4.通过产生较高的力矩提供扩眼能力;

5.内置备用的浮动螺母和辅助释放选项确保了运行的可靠性。

测试性能良好的趾端滑套

液压驱动的初始滑套在压裂滑套开启前可完成多重压力测试,测试压力最高达到最大套管压力。其性能包括:

1.可通过独立于增产改造作业的压力测试,且无时间限制;

2.完全满足北美的套管完整性测试要求;

3.具有能够确保滑套完全开启的冗余结构;

4.具有可调的激活装置;石油圈原创www.oilsns.com

5.端口过流面积超过衬管。

应用工程性能

为将某一任务的系统方案最优化,会有一个工程团队专门计算泵注排量、摩擦系数和压降、以及完井每个阶段的扭矩和摩阻。结合团队的专家意见进行综合分析,确保QF系统成功安装,进而对油气藏进行高效的增产改造。

案例研究

QuickFRAC首次应用于俄克拉荷马州的MD, Mississippian井,随着12000英尺深趾端处首段压裂的完成,首个QuickFRAC注水泥完井系统装配完成。除了液压驱动的趾端滑套外,还包括间隔大约45英尺的5个QuickPORT滑套。为了进行裂缝注入测试,在其余井段进行增产改造的两周前,趾端先进行了压裂改造。泵注程序一旦开启,可降解激活球也会启动,滑溜水以100桶/分钟的排量紧随其后,五个滑套也将随之开启。与传统的PnP完井方式相比,上述完井作业单段可节约2小时。除了可以不用射孔枪外,可降解球技术还节约了返排前铣除工具的时间。

来自/Packers Plus  译者/辜富洋  编辑/张永君

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。