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QuickFRAC:高效投球與精準裂縫充填的完美結合

QuickFRAC:高效投球與精準裂縫填充完美結合

過去幾十年,油氣生產商通過在非常規儲層打水平井成功地提高了油氣產量。這主要得益于定向鉆井、長分支井、以及多級壓裂增產改造等技術的進步。此外,壓裂段間距縮短等完井方式的改變也有助于提高油氣產量。Haynesville和Bossier頁巖的一項工程研究表明:當壓裂段平均間距從2011年的272英尺縮小到2013年的150英尺時,單井產量提高了22%(天然氣產量從45億立方英尺增至55億立方英尺)。完井設計也需要相應地增加壓裂液和支撐劑用量。

完井方案的研發

水平井技術和水力壓裂技術的結合成功開發了效益較差的非常規油氣藏。與之類似,在注水泥襯管完井中,將投球技術的高效率與裂縫充填的精準度相結合,可研發一種能夠減少完井時間和成本、提高作業效率、增加油氣產量的完井方法。

限流投球技術的演變過程

Packers Plus于多年前推出首款限流投球系統。原設計包括一個接球裝置和多個壓裂噴嘴。激活球下放至接球裝置上,然后沿著壓裂層段運移,沿途開啟每個壓裂噴嘴。該系統可在封隔器之間配備一個或多個壓裂噴嘴,以獲得單個或多個吸液點。壓裂噴嘴是根據油氣藏特性量身設計的,因此可以控制整個井段中每一段壓裂的工作液注入。作業者使用該工具后可繼續采取酸化作業,將利益最大化。該完井系統已用于數個高產的碳酸鹽巖儲層。

隨著限流投球技術的不斷進步,該系統去掉了接球組件,可用從地面泵入的激活球直接激活壓裂噴嘴。由于限流投球完井技術既可以用于酸壓,也可以用于加砂壓裂,因此該技術技術具備很強的通用性。石油圈原創www.h29736.cn

QuickFRAC注水泥襯管完井系統

為了設計和測試新的多級完井系統—QuickFRAC(QF),Packers Plus公司在美國南部推出了一個試點項目。QF系統的目的:在注水泥襯管完井中,結合限流壓裂充填和投球技術,進一步提高投球技術效率。新技術主要著眼于能夠在一次壓裂施工中獲得更多的吸液點,消除電纜和連續油管作業的風險,并省去返排前銑除工具/橋塞的工作。

QuickFRAC:高效投球與精準裂縫充填完美結合

在施工期間,QF系統使用多個滑套,并通過單個激活球啟動。為防止腐蝕,每個滑套的吸液點都進行了強化處理。且吸液點都可以單獨設計,能夠確保每個滑套都能有自己的回壓。由于一個壓裂段中有多個吸液點,因此,在每個滑套處QF系統可獨立地對油氣藏進行選擇性增產改造。在Packers Plus公司專有的擠液技術的支持下,滑套每個壓裂段都設計有大量吸液點。由于QF系統采用可降解球技術,使得該系統的效率得到進一步提高。因此,QF系統可以幫助作業者可進一步降低作業風險和消除銑除工具的需求。

QuickPORT IV滑套

與早期的滑套設計相比,全新的QuickPORT IV滑套(QP)對機械元件進行了簡化,縮減了40%左右。為防止孔眼腐蝕等問題,新型QP滑套的液體流出口使用碳化鎢合金進行了強化處理,這有助于促進流體分布到多個吸液點。泵注排量可以在預定位置實現對裂縫的充填,進而獲得最優的裂縫長度。QP設計中,為了提高近井地帶的導流能力,壓裂段不會過度充填。

優質尾管懸掛封隔器

尾管懸掛封隔器采用了高效密封技術,能夠對環空進行封隔,并保證技術套管中完井襯管的安全。新式懸掛系統采用了密封技術和卡瓦,可承受高達10000psi的壓力。該工具的性能包括:

1.懸掛封隔器中含有平衡活塞,可防止其在下放過程中提前坐封;

2.可旋轉、推/拉,坐封工具無需早期釋放;

3.懸掛封隔器中含有鍵連接元件,在不破壞元件的前提下,可保障較高的循環排量和襯管運行速度;

4.通過產生較高的力矩提供擴眼能力;

5.內置備用的浮動螺母和輔助釋放選項確保了運行的可靠性。

測試性能良好的趾端滑套

液壓驅動的初始滑套在壓裂滑套開啟前可完成多重壓力測試,測試壓力最高達到最大套管壓力。其性能包括:

1.可通過獨立于增產改造作業的壓力測試,且無時間限制;

2.完全滿足北美的套管完整性測試要求;

3.具有能夠確?;淄耆_啟的冗余結構;

4.具有可調的激活裝置;石油圈原創www.h29736.cn

5.端口過流面積超過襯管。

應用工程性能

為將某一任務的系統方案最優化,會有一個工程團隊專門計算泵注排量、摩擦系數和壓降、以及完井每個階段的扭矩和摩阻。結合團隊的專家意見進行綜合分析,確保QF系統成功安裝,進而對油氣藏進行高效的增產改造。

案例研究

QuickFRAC首次應用于俄克拉荷馬州的MD, Mississippian井,隨著12000英尺深趾端處首段壓裂的完成,首個QuickFRAC注水泥完井系統裝配完成。除了液壓驅動的趾端滑套外,還包括間隔大約45英尺的5個QuickPORT滑套。為了進行裂縫注入測試,在其余井段進行增產改造的兩周前,趾端先進行了壓裂改造。泵注程序一旦開啟,可降解激活球也會啟動,滑溜水以100桶/分鐘的排量緊隨其后,五個滑套也將隨之開啟。與傳統的PnP完井方式相比,上述完井作業單段可節約2小時。除了可以不用射孔槍外,可降解球技術還節約了返排前銑除工具的時間。

來自/Packers Plus ?譯者/辜富洋 ?編輯/張永君

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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