磨铣水平井裸眼封隔器完井压裂滑套的大修工艺技术讨论
10）水平井固井滑套分段压裂技术探讨
10）⽔平井固井滑套分段压裂技术探讨固井滑套——将滑套连接在套管上⼊井后⽔泥固井，在压裂的时候投球打开滑套进⾏压裂，问题：1、⽔泥环有没有影响？2、⼀旦滑套打不开如何处理？3、该⼯艺技术您认为有什么优点或不⾜？暂时想到这⼏个问题，欢迎各位参与讨论，（不限于以上⼏个⽅⾯⽔平井预置滑套分段压裂⼯艺是采⽤套管固井完井⽅式，在套管之间预置滑套，固井完毕后下⼊滑套开关⼯具，对预置滑套进⾏开关，通过套管压裂，该完井⼯艺具有不受分段限制、不受排量限制，可选择性⽣产及选择性重复压裂等优势1.⼀般分段压裂⽔泥环和套管接箍都需要考虑。
2、固井滑套压裂对⽔平井⽽⾔却是较为成熟的技术，但⽬前在油⽥的应⽤范围感觉却是在减少，其主要原因是现在⽔平井的井筒没有那么平滑，井况不好的井⼤有存在，这种情况下，使⽤固井滑套，卡住的危险⾮常⼤，⽬前这种复杂井况国内多采⽤下段塞，部分采⽤限流压裂。
⽔泥环对滑套打开肯定有影响，尤其是第⼀级的压差滑套。
尽管完井管柱时对滑套进⾏了保护处理，但仍然避免不了下⼊时的各种磨损，⽔泥浆会对滑套打开有影响。
本⼈亲⾝经历过⼀⼝井，第⼀级施⼯时，⼀给排量，马上超压。
最后采⽤⼩油管带射孔枪射孔后实施压裂。
采⽤油管射孔，会对下⼀级滑套球座产⽣磨损。
第⼆级施⼯时，滑套就没有明显的打开显⽰。
TAP⽬前有2中⼀种是投球⼀种是投阀，这两种都基于套管固井，具他们的资料介绍裸眼和固井打开压⼒⼀样，但是我觉得⽔泥环的厚度还是会对起裂有⼀定影响，由于⽔平井套管居中度⽆法确保，我认为总有⼀块⽔泥环薄的地⽅，但是具体起裂是在哪⽆法考证；2、威德福有过固井滑套他们的滑套外部有⼀定的特殊处理确保⽔泥不会进⼊滑套内部；同时⽬前国外的滑套有多种，⼤部分在外部外径⽐较⼤确保⽔泥环⽐较薄，如果压不开⽤连续油管带着⽔⼒喷射去做应急处理⼀般滑套外都套了⼀层保护套，类似于硬质塑料壳的东西，在下⼯具前要预设合适剪切销钉个数，防⽌在下井后出现突发情况打不开滑套。
水平井裸眼封隔器完井分段压裂技术研究
图 1 水平井地层封隔器下井管柱图
裸眼完井、筛管（割缝）衬管完井、套管固井/射孔完
井、套管固井/筛管复合完井、砾石充填筛管完井。在
上述 5 种完井方式的基础上，为增加管外的封隔程度、
实现分层作业和分段开采，国外已成功研制应用了管
外封隔器的完井方式（见图 1）。其通过在水平井裸眼
段内下入管外封隔器及配套工具的完井工艺管柱，地
范围
均值
3.2~22.9
10.81
8.8~11.3
10.7
1.1~11.5
6.65
井区储层渗透率 10-3μm2
范围
均值
0.014~8.42
1.23
0.4~4.0
1.3
0.23~1.38
0.32
2.3 储层砂体展布情况
苏 10-32-47 井区水平井部署区盒 8 段 6 小层为纯气藏，埋藏深度 3257.1～3263.2m，有效气层厚度在 3.3～
12.0m 之间（见图 3-1）。苏 10-38-60 井区水平井部署区盒 8 段 4、5 小层为纯气藏，埋藏深度 3191.3～3221.6m，
有效气层厚度在 1.8～16.6m 之间（见图 3-2）。苏 10-38-60 井区水平井部署区山 1 段 7、8 小层为纯气藏，埋藏
深度 3240.0～3289.0m，有效气层厚度在 5.5～16.5m 之间（见图 3-3）。
根据该段地层岩心、录井、测井资料中的岩性组合特征、沉积旋回、电性特征，将目的层段划分盒 8 上、 盒 8 下、山 1 三个层段，细分为 9 个小层，以小层作为苏里格气藏地质研究的岩石地层单元（见表 1）。
Xi`an
表 1 苏里格气田地层划分表
系
统
水平井裸眼完井分段压裂技术研究
压裂通道依靠滑套开启 ， 设计有加压开 图 １ 中 ， 启（ 压力 开 启 滑 套） 和投球加压开启（ 投 球 滑 套） ２ 种 。 针对部分井眼压裂后压裂液不能顺利地返排出 来， 设计了外压差开启循环阀 ， 用于实现压裂后不动 管柱的油套连通 ， 起 到 洗 井 的 目 的。工 具 之 间 依 靠 分段间距 较 长 井 段 油 管 的 中 间 还 需 安 装 油管连接 ， 扶正器 ， 增加工具串的刚性 。 ， 首先 ， 由钻杆接上压裂管柱送 入 井 底 （ 如 图 ２） 投球至坐封球座并加压 ， 此时 ， 双向悬挂封隔器坐封 悬挂 ； 提高泵压可实 现 钻 柱 与 压 裂 管 柱 在 丢 手 工 具 处分离 ， 丢手后泄压提出钻柱与丢手工具 。 其中 ， 坐 封球座设计有锁球机构 ， 投球进去球不会跑开 。
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｏ ｆ Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｔ ａ ｅ Ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｏ ｆ Ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ Ｂ ａ ｒ ｅ Ｈ ｏ ｌ ｅ Ｗ ｅ ｌ ｌ ｓ ｙ ｇ ｇ
， Ｚ ＨＵ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｘ ｉ Ｌ Ｉ Ｙ ｏ ｎ ｅ － － ｇ ｇ ｇ
图 ２ 钻杆连接分段压裂管柱入井底结构
将生产油管柱接上外压差开启循环阀 、 水 接着 ， 力锚以及插入管 ， 插入丢开后的插管回接密封装置 ， 中（ 如图 １） 并加轴向力５ 井 口 安 装 采 气 树。 ０ｋ Ｎ、 加压 ， 压力开 启 滑 套 开 启 ， 即建立起第１层压裂通 道， 压裂第 １ 层 ； 投树脂球 ， 投球滑套 １ 开启 ， 即建立 压 裂 第 ２ 层； 依 次 投 球， 压裂剩 起第 ２ 层压裂通道 ， 余层数 。
等： 水平井裸眼完井分段压裂技术研究 ０卷 第１ １ 期 朱正喜 ， 第４
关于水平井封隔器滑套分段压裂技术的国内外调研
关于水平井封隔器滑套分段压裂技术的国内外调研随着世界经济的发展，石油这一不可再生资源在社会发展中的作用日益显著，石油的开采方式也在不断的突破与创新。
水平井分段压裂技术自2002年开始，经过数年的快速发展，形成了可以与不同完井条件相适应的水平井分段压裂技术。
作为非常规油气开发的主要技术，水平井分段压裂技术有许多优点，可以大幅提高采收率，同时也取得了长足的进步与发展，世界上专门研究该技术的公司也屡见不鲜，可以说得到了国际与社会的广泛关注。
本文主要介绍封隔器滑套分段压裂技术。
通过对其国内外现状、技术介绍、优化方法等方面进行研究，以期为水平井分段压裂技术的发展与探索提供参考。
标签：水平井；分段压裂；封隔器滑套；国内外现状；优化1 前言近几年石油开采技术的发展在全球都备受关注，越来越多的探明储量都属于低渗透储层，开采难度大，经济效率低，水平井的发展大大提高了集水建筑物与地下水非饱和带中的气体、地下油气的接触面积，有效地提高了流体的抽取效率。
本文主要选取水平井封隔器滑套分段压裂技术作为范例，来介绍水平井分段压裂技术的国内外发展情况，关键技术和分析优化等方面，希望可以对水平井分段压裂技术的发展有所帮助。
2 水平井封隔器滑套分段压裂技术国内外现状我国在2011年2月，完成了悬挂封隔器，压缩式裸眼封隔器，锚定封隔器，回插管及机械可开关滑套等工具的研制，随后几年先后完成水平井裸眼封隔器滑套10段压裂管柱地面整体试验，HG油田红平3井完成2开井身结构裸眼封隔器12段压裂试验，CL气田D组致密砂岩气藏CSD20井完成3500m井身裸眼封隔器滑套10段压裂试验[1]。
哈里伯顿公司的遇油膨胀封隔器是通过投直径不同的球逐段打开滑套，并可以后期关闭不太理想的产层；支持连续泵注，节约作业周期。
贝克休斯公司的封隔器滑套技术是通过液压坐封封隔器不固井、不射孔来实现的。
其特点有：一趟管柱安装完，节省时间；可以更好地控制裂缝的延伸；通过小规模、有选择性地处理来降低压裂成本；最多可处理11 段[2]。
水平井裸眼分段压裂技术汇报材料
外径：∅142mm； 座封压力：15MPa； 两端扣型：高，耐冲击，耐高温，以及密度轻
的特点，120℃的高温下承压可到70MPa。
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水平井裸眼分段压裂技术 汇报材料
1
一、技术简介
水平井裸眼分段压裂完井技术是将完井管柱和压裂管柱合并为 一趟管柱一起下入，采用双向锚定悬挂封隔器悬挂扩张式裸眼封 隔器、投球式喷砂滑套、压差式开启滑套以及坐封球座等工具下 入井内，使用裸眼封隔器封隔水平段，实现压裂作业井段横向选 择性分段隔离，根据压裂段数进行分段压裂，可以实现全井段完 全压裂作业。通过对油气层进行选择性的改造，从而实现提高单 井产量的目的。压裂管串与完井管串为同一管串，一同下入，减 少了施工成本，不进行固井及射孔作业，极大的提高了完井作业 时间，并且不进行固井作业避免了水平井固井质量差的问题，因 此水平井裸眼分段压力技术在施工周期、施工费用及压裂改造效 果有着其它水平井压裂改造技术无法比拟的优势。
3
水平井裸眼分段压裂技术施工管柱
油管，扣型：EUE 油管，扣型：EUE
水力锚
悬挂封隔器
投球滑套4
投球滑套3
裸眼封隔器 投球滑套2
油管 投球滑套1
座封球座+浮鞋 压差滑套
套管鞋
4
引鞋
三、水平井裸眼分段压裂配套工具
1、悬挂封隔器
悬挂封隔器需要满足座封悬挂可靠，丢手顺利等要求，因此该悬挂封 隔器采用了双向卡瓦、液压座封、液压和机械两种丢手方式，确保工具可 靠性。
技术参数
总长：2400mm
抗拉载荷：80T
工作温度：130℃
最小内通径：φ89mm
最大外径：φ150mm
最大工作压力：60MPa
启动压力：14MPa
石油工程技术 井下作业 斜井、水平井大修工艺技术概述
斜井、水平井大修工艺技术概述20世纪30年代在美国开始发展水平井。
80年代以来，世界范围内水平井技术发展与应用进入一个崭新的发展阶段，技术水平显著提高，成本大幅度下降，使用范围可归纳为地层限制、地下要求和钻井技术需要等三个方面，在多种类型油气藏中取得明显的经济效益，其产量是常规井的2～10倍，成为开发油气藏的主要技术手段之一。
水平井基本类型有：大曲率半径（造斜率<6°/30m）、中曲率半径（造斜率6～20°/30m）和小曲率半径（造斜率4～10°/m）。
由于地层和地下条件的差异,水平井的类型繁衍增多,包括：大位移水平井、多底（多目标）井、丛式水平井、地面井口倾斜的浅水平井、定向井、套管开窗侧钻水平井、直井侧钻水平井、小井眼水平井。
完井方法有：裸眼完井、割缝尾管完井、射孔完井、割缝衬管封隔器完井、砾石充填绕丝筛管完井和打孔管完井。
不同的完井方法根据不同的水平井剖面及地层选用。
井身剖面类型很多,不过组成各种剖面的基本井身只有四种：垂直井段、造斜井段、稳斜井段、水平段。
由这四种井段组合而成的井身剖面多达16～17种,但最常用的只有两种：（1）三段制剖面（直—增—稳）通常在表套套管内即达到所需的最大井斜角,以后一直稳斜钻达目的层位。
（2）“S”型剖面（直—增—稳—降）造斜深度比较浅,稳斜钻进达到一定水平位移后降斜,使其到达油层时,井斜角符合地质要求,稳斜钻穿油层,最后采用垂直井段者亦属此类剖面。
随着水平井技术的推广应用,也相应产生了水平井修井技术。
修井设备一般采用常规修井机和连续油管作业机,井口倾斜水平井用斜直钻机修井。
无论什么样的斜井或水平井,其共同点是：井身都可看作是由井斜角不同的多边形组成,受重力作用,井眼出现问题以后比直井要严重的多,需要在多环节上进行技术把关,才能恢复斜井、水平井生产。
1斜井、水平井的修井与直井相比有如下特点1.1油层砂粒更易进入井筒,结果是形成长井段的“砂床”,严重时砂堵井眼。
水平井裸眼分段压裂技术汇报材料
水平井裸眼分段压裂技术中的压裂液性能
水平井裸眼分段压裂技术中的裂缝参数
技术优势与局限性
技术优势：提高油气产量，降低开发成本，提高采收率
技术应用范围：适用于不同类型油气藏的开发，如低渗透、致密气藏等
未来发展趋势：随着技术的不断进步，水平井裸眼分段压裂技术将得到更广泛的应用
局限性：对地层条件要求较高，施工难度较大，需要专业人员操作
04
技术实施流程
施工准备
场地准备：对施工场地进行勘察和评估，确保符合施工要求
设备准备：确保所需设备齐全，并检查其性能和安全性
人员准备：组建专业的施工团队，并进行技术培训和安全培训
方案制定：根据实际情况制定详细的施工方案，包括施工步骤、时间安排、人员分工等
06
技术效果评估
增产效果评估
压裂后产量提升幅度
压裂后产能稳定性评估
压裂对储层改造效果评估
增产效果与成本效益分析
经济效益评估
产能提升：评估技术实施后对产能的提升情况
经济效益综合分析：结合投资回报率、成本效益和产能提升等因素，综合评估技术的经济效益
投资回报率：评估技术实施后的投资回报情况
成本效益：分析技术实施过程中的成本与效益关系
分段压裂施工：按照设计要求，对水平段进行分段压裂，提高油气产量
完井作业：最后进行完井作业，包括固井、射孔、测试等，确保油气井的正常生产和运营
施工后处理与评估
施工后压裂液的清理
压裂效果的评估
施工后的维护和保养
裂缝的评估和检测
05
技术应用案例
案例一：某油田水平井裸眼分段压裂技术的应用
案例背景：某油田的储层特点及开发需求
水平井裸眼分段压裂施工流程
水平井分段压裂技术现状及对策
10段、50MPa,120℃
正在研制
工具和国外类似 段数少，耐压、耐温低 ；工具缺乏系列化
工具和国外类似
室内研究
二、主要技术问题
2.主体技术尚未形成
2.2连续油管水力喷砂射孔环空加砂压裂技术未配套
名称 应用 单位 技术 指标 技术 特点 技术 对比 国外 哈里伯顿、BJ 150℃；深度3000m； 油管直径60.3mm；施工层数43 层 中石油 西南油气田 油管直径50.8mm，深度1105m ，施工层数3层 中石化 胜利油田
封隔器外径上大、下小（下小于105mm）
卡距设置返循环通道 喷砂口距胶筒距离小(仅200mm)，预防沉砂 设计有液压安全接头，可投球打压丢手 工具串留有标准内通道，便于后续打捞
一次性射开所有待改造层段，压裂时利 用导压喷砂封隔器的节流压差压裂管柱，采 用上提的方式，一趟管柱完成各层的压裂。
●技术能力
单趟管柱压裂可以压裂8段，最大加砂规模
达到145m3
250 201
工艺管柱耐温100℃、耐压70MPa
200 153 150
195
●适用范围
适用51/2″套管完井
100
●局限性
拖动管柱,施工周期长 不适合气井
50 2 0 2006年 8 4.0
31 4.9 2007年 井数（口） 段数（段） 2008年 平均（段/井） 4.8
工具耐压差 （MPa） 中石油 50 / 50 70 50 50 中石化 / / 国外 204 232 / 100 120
工具耐温 （℃） 中石油 120 / 中石化 / / 120
120
120
一、技术发展现状
２.水平井分段压裂设计软件应用情况
主要功能 软件名称 公司名称 压裂模 拟 Stimplan FracproPT MFrac FracCADE Gohfer NSI Pinnacle Meyer Schlumberger Lab Marathon 自动 设计 小型 压裂 压裂防 砂模拟 酸化压裂 模拟 产能 预测 净现值 优化
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磨铣水平井裸眼封隔器完井压裂滑套座
大修工艺技术讨论
水平井裸眼完井，一般完井设计是：在7"技术套管一定深度处悬挂41/2"压裂管串，施工压裂完成后，通过排液、采油实现正常生产，经过一定时间开采后，由于。
种种原因而堵塞出油通道，迫使停产。
一原因分析
⑴压裂原因：井下配件裸眼封隔器、滑套喷砂器出现问题，致使生产不久远；压裂时，低密度钢球没有全部返排出来，生产一段时间后，而堵塞出油通道。
⑵地层吐砂、泥岩，而堵塞出油通道
⑶悬挂器密封胶件脱落，而堵塞出油通道
一般处理方式为：采用磨铣钻头实施磨铣、对压裂滑套球座内腔实施扩孔，即实施打通道修井技术，增大导流能力。
二施工步骤
一般情况下，封隔器+滑套进行十段以上分层压裂。
如第十级滑套喷砂器的球座尺寸是2.625"，其他每级的球座尺寸依次减少0.125"。
⑴探面、冲砂、捞球：
用油管（2 7/8" TBG）下接反循环冲砂接收打捞装置（带有一把抓），实探砂面到位后，上提下放两次，加压不超过0.2～0.5t,上提3m进行反循环冲砂，排量0.6方/min以上，反冲洗至顶部球座。
技术录取资料要求：必须认真丈量，准确计算，做好记录及技术描述。
记录及描述主要内容有：①作业位置、②力（摩擦阻力、管柱总重）、③打捞钢球尺寸、④冲砂参数（泵压、排量、冲洗起止时间，出砂时间、砂量）。
技术要求：①2 7/8" TBG油管钢级N80以上级②冲洗到位后（1746m），彻底冲洗直至不出砂彻底见清水。
⑵磨铣钻扩冲球座滑套通道施工作业：（一般要求每次磨铣3只球座）
技术操作要求
①距离悬挂器、每一级封隔器中心管以上150m时，控制下放速度，＜3～5m/min，
防止刮磕钻具。
②在距离每一球座3m时，要求提前循环后再实施磨铣钻扩作业，排量保持在＞36方/小时。
③磨铣钻扩完打通一级滑套后，要求缓慢下放钻具，并实施大排量洗井，逐步缓慢地往下旋转冲洗至下一级球座滑套，实施彻底冲洗并结合上下缓慢划眼，井口见清水后，方可实施下步磨铣钻扩下一级滑套球座。
直至完成三级滑套钻扩冲洗作业。
④磨铣钻扩作业施工中，若发现地面泵压升高，可实施上提钻具或减少钻压措施消除；若泵压急剧上升，井口返液量减少，说明磨铣工具水眼堵塞，可实施上提钻具，加大排量冲洗措施消除后，继续施工作业。
⑤磨铣钻扩作业施工中，若发现泵压、排量、钻压正常情况下不进尺，要求技术起钻更换磨铣工具。
⑶继续实施磨铣直至完毕
三施工工艺及技术质量要求
①下井钻具、工具、配件要认真丈量（差错率≤0.3‰）、严格检查，严禁不合格钻具、油管、工具下入井内，防止造成事故。
②严格按照设计施工，遇有与设计不符的情况，应及时向技术部门负责人汇报，严禁私自强行处理，防止出现溜、顿、卡钻等事故。
③工具管丝扣涂丝扣油，丝扣要求上紧上满。
防止工具管连接处出现漏失，形成短路循环。
④施工过程中的每道工序操作时，必须有工程技术人员在现场予以指导，严格把好质量关。
四安全、环保、井控及油气层保护要求
⑴安全要求
①穿戴好各种劳动保护用品，施工前做好安全预案，明确各岗位安全职责。
施工人员要持证上岗，不许串岗。
②施工中工序最大载荷不许超过设备的安全载荷，严格按照HSE文件中关于用电、放火、防爆管理的有关规定。
③施工现场必须按规定配备一定数量的消防器材及消防设施，并放在易取处。
⑵环保要求
①作业区内铺放防油隔离布，避免污水、原油落地，保护环境清洁。
施工中车辆要按规定行驶，严禁轧农田、草原。
②施工后，将井场内生活垃圾、工业垃圾清除干净。
⑶油气层保护
①不许使用污染的液体作为修井液，避免污染油层。
②下井工具、钻具保持清洁。
⑷井控要求
①施工中，若发现井口有溢流、气侵、井涌等井喷预兆应立即关闭防喷器，并采取防喷措施。
②作业现场配备完整的井控装置，并保证其性能灵活好用，井控装备、防喷工具必须在试压合格后方可使用，
③起钻过程中及时向井内补充压井液，防止井喷。
按着不同工况实施防喷演练一次，若出现井喷，各岗位人员严格遵守操作规程，控制井喷。