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水平井裸眼封隔器投球滑套多级压裂系统

2019-11-22 11:39:57

封隔器投球滑套多级压裂技术一般采用可膨胀封隔器或者裸眼封隔器分段封隔。根据页岩气储层开发的需要,使用封隔器将水平井段分隔成若干段,水力压裂施工时水平段最趾端滑套为压力开启式滑套,其它滑套通过投球打开,从水平段趾端第二级开始逐级投球,进行有针对性的压裂施工,管柱如图1所示。水平裸眼井多级压裂目前已经是北美页岩气压裂开采主要技术手段,并越来越受到作业者的欢迎。水平井多级压裂技术关键在于封隔器(压裂封隔器和可膨胀封隔器)和滑套可靠性和安全性能,尤其是管外封压裂管柱的可膨胀封隔器和开启滑套的高强度低密度球材料决定技术的成功与否。


目前国外油田服务公司都有自己成熟的工具,高强度低密度球级差达到1/16in,封隔器耐压差达到70MPa,TAM公司耐高温自膨胀封隔器高可达302℃。QuickFRAC和StackFRAC HDPackers Plus公司是开放完井多阶段压裂系统的先驱,并在设计和制造各种解决方案的革新方面是行业的领导者。自2000年公司开始运营以来,Packers Plus已经完成了超过7750个系统,并负责了超过8万级压裂。目前已经研发了两套先进的裸眼多级压裂系统:QuickFRAC系统和StackFRAC HD系统。QuickFRAC系统原理是一次投入一个封堵球开启多个滑套的多级压裂批处理系统,已实现15次投球进行开启60级滑套的多级压裂的施工,每级之间由RockSEAL II封隔器封隔,滑套为QuickPORT滑套。


另一套目前先进的是StackFRAC HD(High Density)高密度多级压裂系统,该系统可以多次投入同一尺寸封堵球开启多级滑套RepeaterPORT,有效增加压裂级数,每级之间用RockSEAL II封隔器封隔。2011年12月,Packers Plus能源服务公司已成功安装一个60级的裸眼完井系统,将124套工具串入井。

结合StackFRAC和QuickFRAC系统,可以更好地满足客户多级压裂的需求。


FracPointTM系统:贝克休斯的FracPointTM多级投球打滑套压裂系统实现快速、连续的水力压裂。每两级滑套之间可以选用液压座封裸眼封隔器或自膨胀封隔器。压裂完成一级后投球泵送打开下级滑套,如此逐级进行压裂。整体压裂完毕,密封球被从井内返排出地面。

FracPointTM分段压裂系统主要部件有:大扭矩悬挂器系统、液压座封裸眼封隔器或自膨胀封隔器、抗高速冲蚀的投球打开滑套、压力打开滑套、耐高温高压封堵球,井筒隔绝阀。

贝克休斯利用其FracPoint升级系统FracPointEX多段压裂系统在威廉森页岩盆地成功进行了一次24段完井作业,这也是单一井眼中滑套压裂与封隔器完井系统目前达到的高级别。滑套用封堵球材料为优质复合材料,耐压58MPa,耐温120°,球尺寸极差为0.25in(6.35mm),目前正在研发的产品耐压可达70MPa,尺寸级差可达0.125in(3.2mm)。该系统新设计了滑套球座系统,结构如图2所示,球座中增加了支撑环结构,增加了压裂过程中球座的耐压能力。


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