桥塞分层射孔压裂技术
易钻桥塞座封和射孔连作在长北气田分层压裂中的应用及效果分析
易钻桥塞座封和射孔连作在长北气田分层压裂中的应用及效果分析王冲;李浩;贾进孝;孟令涛;赵宏波【摘要】鄂尔多斯盆地长北气田发育多套低渗透含气层系,其改造需要分层压裂.常规分层压裂的缺点是从第2段开始,在对每一段进行射孔前都需要用电缆下桥塞封堵下面层段之后起出电缆,再下射孔枪射孔,这样每射孔一个层段需要下两趟电缆,延长了外来流体对储层的浸泡时间,并增大了储层的伤害和施工风险.为了解决该问题,在长北气田试验了易钻桥塞座封和射孔连作在分层压裂中的应用.该工艺的施工过程包括四步,首先,将桥塞与射孔枪连接在一起,在自身重力或者采用水力泵送等方式输送桥塞和射孔枪到达目的深度后,地面给电信号座封桥塞,同时桥塞与射孔枪丢手,上提射孔枪到目标位置射孔;其次,压裂对应井段;再次,重复前两步施工过程,压裂完所有施工层段之后磨桥塞;最后,洗井.新工艺下一趟电缆可以完成一个层段的桥塞座封和射孔,明显缩短了施工周期,减少了钻井液、完井液、压裂液和洗井液对储层的浸泡时间和伤害.试验证明,易钻桥塞座封和射孔连作分层压裂后气井产量明显高于采用传统方法分层压裂后的气井产量;该工艺的成功实施,初步探索出了低孔低渗储层的有效改造技术手段,为鄂尔多斯盆地多层系气层高效开发积累了宝贵的经验.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2016(035)005【总页数】6页(P67-72)【关键词】桥塞;座封;射孔;压裂;磨桥塞【作者】王冲;李浩;贾进孝;孟令涛;赵宏波【作者单位】中国石油长庆油田分公司第二采气厂,陕西西安710021;中国石油长庆油田分公司第二采气厂,陕西西安710021;中国石油长庆油田分公司长庆实业集团公司,陕西西安710021;中国石油长庆油田分公司勘探部,陕西西安710021;中国石油长庆油田分公司第二采气厂,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TE934.2鄂尔多斯盆地属于多旋回克拉通沉积盆地［1，2］，发育多套含油气层系［3］，其中在榆林气田上古生界的本溪组、太原组、山西组和石盒子组均发现了较好的含气显示［4］。
国外页岩气水力压裂技术及工具一览
国外页岩气水力压裂技术及工具一览页岩储层具有超低孔低渗特性，钻完井后需要压裂改造后才得到经济产量。
国外油田服务公司最新工具达到了很高水平，水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术用高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司自膨胀封隔器最高可达302 °C ；泵送桥塞射孔分段压裂技术所用桥塞可分为：堵塞式、单流阀式和投球式复合桥塞，桥塞耐压差达103.4MPa，耐温232 °C ；哈里伯顿CobraMax H连续油管喷射工具系统，目前最多达到44段。
这些为国内页岩气水力压裂完井方式与压裂工具的选用打下基础。
从应用工具角度看，分段压裂工艺方面主要包括：水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术，泵送桥塞分段压裂技术，水力喷射分段压裂技术。
从压裂工具方面分析，目前页岩气压裂技术有可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂，水力喷射压裂等。
在美国的页岩气开发技术中，可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂技术比较成熟，使用比较广泛，可适用于较长的水平段；水力喷射压裂可实现准确定位喷射，无需机械封隔，节省作业时间，非常适合用于裸眼井、筛管井以及套管中井。
1、水平井裸眼封隔器投球滑套多级压裂系统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。
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最高可达30 °C 。
电缆桥塞射孔、压裂联作技术在桩23区块的应用
创新技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald38桩23断块构造上位于济阳坳陷沾化凹陷东北部五号桩洼陷的北部，其主要含油层系为沙三下Ⅱ油层组，沙三下Ⅱ油组分为五个砂层组，含油小层主要集中在一、二砂层组，分布稳定，厚度大，其余砂层组厚度相对较薄。
桩23区块储层纵向跨度大，不能实现各小层均衡动用，在达到采油工程方案要求的半缝长和导流能力的基础上，进行分段数优化和施工参数优化，实现效益的最大化。
1 技术原理及性能指标电缆桥塞射孔、压裂联作技术包括分级多簇点火控制技术、可钻式复合材料桥塞技术、水力泵送优化设计技术、深度校正技术、电缆密闭带压作业技术、井下安全控制技术、非常规储层优化射孔技术、分段压裂技术。
1.1 技术原理该工艺首先采用爬行器或油管输送完成地层最下端第一段射孔任务，再采用电缆输送方式利用水力泵送技术将井下安全工具、射孔器和桥塞工具等输送至目的层，深度校正后首先点火坐封桥塞，然后上提管柱到射孔位置，利用分级点火控制装置逐级引爆各簇射孔枪，从而实现分簇射孔与桥塞联作施工，然后进行分段压裂，最大限度的改造地层，提高采收率。
1.2 主要技术指标（1）可实现10簇以内分级点火起爆；（2）电缆防喷装置耐压1.5×104psi，防硫EE级，通径162 m m；（3）耐温220 ℃/4 h，耐压105 MPa 。
2 工艺技术设计2.1 电缆密闭带压作业技术根据非常规井内压力和电缆的类型选择阻流管的长度和内径、优选注脂方式和注脂压力，优化管柱结构及重量；根据分簇射孔的仪器串长度选择防喷管柱的长度；根据入井工具的外径选择防喷管柱的通径；并根据其配套相应的三翼防喷器和剪切防喷器的闸板等核心部件。
2.2 分级多簇点火控制技术针对非常规油气层施工中，常需要采用多簇射孔器射孔。
目前主要采取液控式和编码式两种分级点火控制技术，实现多簇射孔器准确的点火控制。
分簇射孔—复合桥塞联作分段压裂技术
分簇射孔一复合桥塞联作分段压裂技术-工程论文分簇射孔一复合桥塞联作分段压裂技术慕光华成随牛冯滨随着国内页岩气、致密油气的开发，在水平井施工中，分簇射孔一复合桥塞联作的分段压裂开发模式得到广泛应用。
与其他开发模式相比，它具有可实现大排量注入、分簇射孔、分段体积压裂和作业效率高等优点。
分簇射孔一复合桥塞的分段压裂的核心技术为水力泵送工艺技术、多级点火分簇射孔技术、快钻复合桥塞技术、滑溜水多段体积压裂技术。
前三项技术由射孔施工队伍承担完成。
分簇射孔一复合桥塞分段压裂示意图将水平井段分成若干段（一段的控制距离为100〜150m ），第一段采用油管、连续油管及电缆爬行器进行射孔后压裂，其他段采用分簇射孔-复合桥塞联作工艺技术施工。
用电缆将联作仪器串下入井内，在大斜度及水平井段用水力泵送的方式推进，即水力泵送工艺技术。
首先用复合桥塞封堵前一段，再对本段进行分簇射孔，起出联作仪器串，再对该段进行体积压裂施工。
联作仪器串示意图多级点火分簇射孔技术是将串接的电缆射孔器和桥塞座封工具下放到预定射孔位置后，从底部逐级进行分层点火。
主要通过两种方式来实现：分簇射孔一复合桥塞联作分段压裂技术一是采用压力机械开关装置，由下部射孔枪起爆后，产生的爆炸压力推动机械开关闭合，接通上部射孔枪雷管的原理，实现电缆分级射孔。
如果某级压力开关未闭合，则本级和后级射孔器无法点火起爆。
二是利用可编码的电子开关技术，通过地面仪器控制可编码电子开关，有选择地将雷管与电缆缆芯导通，完成分级点火。
特点是可以串接数量比较多（10〜20级）的下井射孔器，跳过故障级对后一级进行点火，提高分簇射孔的下井一次成率。
多级点火分簇射孔还具有以下特点：电缆传输+液体推送+座封桥塞+分级起爆多根射孔枪，每级分2〜6簇射孔，每簇长度0.46〜0.77m，簇间距20〜30m。
快钻复合桥塞是从常规铸铁桥塞发展而来，通常采用连续油管或电缆水力泵入下入方式。
技术特点是采用分级点火联作施工，先坐封复合桥塞，后进行分簇射孔。
泵送桥塞分段压裂工艺在煤层气“二开半程固井”水平井中的应用
第17卷第6期2020年12月中国'煤层气；CHINA COALBED METHANEVol. 17 No.6D ec ember.2020泵送桥塞分段压裂工艺在煤层气二开半程固井”水平井中的应用姚伟薛占新金国辉王青川王琪徐婷婷(华北油田山西煤层气勘探开发分公司，山西046000)摘要：沁水盆地樊庄、郑庄区块水平井主要采取“二开半程固井+油管拖动压裂”的开方式 式，该工艺实现了单分支水平井日产万方的突破。
但该工艺施工周期长，安全隐患大的问题逐步显现。
为此，借鉴常规油气和页岩气开发经验，首次在国内二开半程固井水平井开展泵送桥塞分段压裂试验，取得成功。
现场试验表明：泵送桥塞分段压裂工艺可在煤层气半程固井水平井中推广应用；该工艺可实现一天压裂3~4段，提高了施工效率；依据井眼轨迹不同，桥塞可选用速钻桥塞、可溶桥塞。
关键词：煤层气水平井泵送桥塞分段压裂Application of Pumping Bridge Plug Staged Fracturing Technology in CBM Horizontal Well with Second Spud Halfway CementingYAOWei,XUEZhanxin,JINGuohui,WANG Qingchuan,WANGQi,XU Tingling (Shanxi CBM Exploration &Development Branch,PetroChina Huabei Oilfield Company,Shanxi046000)Abstract：The horizontal wells in the Fanzhuang Block and Zhengzhuang Block in Qinshui Basin mainly adopt the development m ethod of‘‘second spud halfway cementing and tubing drag fracturing”.This technology has achieved a breakthrough of10000 cubic meters per day in single branch horizontal wells. However,the construction period of this process is long,and the problems of potential safety hazards are gradually emerging.For this reason,referring to the development experience of conventional oil and gas and shale gas,the pumping bridge plug staged fracturing test was successfully carried out for the first tim ein domestic horizontal well with second half of cementing.The test results show that,the pumped bridge plugs staged fracturing technology can be popularized and applied in coalbed methane halfway cementing horizontal wells.This technology can achieve 3 ~ 4 stages of fracturing in one day，increasing the construction efficiency.Depending on the well trajectory,quick drilling bridge plug and soluble bridge plug can be selected.Keywords：Coalbed methane；horizontal well；pumping bridge plug；staged fracturing水平井作为煤层气开发的主力井型，突破了煤 层非均质的局限，增加了煤层气的解吸范围，提高基金项目国家科技重大专项资助项目“沁水盆地高煤阶煤层气高效开发示范工程”（2017ZX05064)任务二“水平井钻完并技术”作者简介姚伟，男，工程师，现从事煤层气井增产研究工作。
桥塞分层射孔压裂技术 23页PPT文档
9月15日3:07 9月15日 9月15日
第三层压裂
第四层射孔（电缆传输送凡尔到位 ，破裂压力34MPa 施工压力23-34MPa 停泵压力14MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量366m3 携砂液 量1317.5m3 顶替液量20m3 平均砂比4.4% 入地液量1703.5m3
40cm
CCL 点火头 射孔枪 多级装置 射孔枪 多级装置 射孔枪 第一点火头 桥塞火头送进工具 桥塞 9.5cm+15.5cm
桥塞零长10.16m 第一枪：5.7m；第二枪：3.72；第三枪：1.78
3、压裂 每次射孔后都进行压裂。
4、钻塞 使用连续油管钻塞。
5、建页HF-1井射孔+压裂日志表格
爆炸桥丝起爆系统的特点： 1、不含起爆药：大大提高火工品的固有安全性； 2、特殊的电路设计：将射频、杂散电流、静电、雷击 等危害拒之门外； 3、能有效抵抗恶劣电磁环境的危害； 4、防误通电：只有在特殊的高压电能的快速作用下才 能起爆。
爆炸桥丝式雷管
负电 Px-1 EBW雷管（桥塞）
电缆
正电
Px-1 EBW雷管（第一级射孔）
EBw雷管是无起爆药的高精密微秒电雷管 。
爆炸桥丝式雷管
5、使用水力推送技术 在水平段采用水力将桥塞和射孔枪泵送到预定位置。
三、工艺特点
1、使用可钻式桥塞
2、使用防喷装置
由于射孔枪和工具推进过程中以及坐封和射孔时井口都是带 压的，所以必须使用电缆井口防喷装置。防喷管内径应大于桥 塞外径。
泵送桥塞分段体积压裂技术的研究及现场应用
泵送桥塞分段体积压裂技术的研究及现场应用摘要：泵送桥塞是一种近年来发展的压裂改造新工具，在致密性油气藏中应用广泛。
致密性油气藏具有低孔、低渗、天然裂缝不发育等特征，完井方式通常以水平井完井为主。
在致密性水平井体积压裂改造中，泵送桥塞工艺有着很大的优势，其分隔、射孔一体技术满足了致密性油气藏水平井改造所需要的大排量、大液量等施工参数。
为该种油气藏的改造开发提供了一套完备的方式方法。
关键词：致密油泵送桥塞体积压裂水平井引言随着我国油气田勘探开发的深入，常规油气产量有逐步递减的趋势。
美国致密油的突破性进展给我国的致密性（低渗透）油气藏开发给予了重要启示。
我国油气勘探开发也将逐步向致密性油气藏方向发展。
2013年2月完钻的任密1H井是华北油田公司一口致密性油藏水平井。
其地质特点为储层岩性复杂，以泥质粉砂岩，砂岩为主。
储层低孔、低渗，天然裂缝不发育，总体属低孔、低渗致密油储层。
任密1H井多段改造提高裂缝长度，体积改造是该井获得突破的关键。
该井采用泵送桥塞，分段改造工艺，压裂过程中采取先进行酸化处理，后添加转向剂的体积压裂技术，实现体积改造最大化和低成本经济开发的目标，为国内致密性油气藏开发提供了可借鉴的成功案例。
一、泵送桥塞工艺1.泵送桥塞泵送桥塞是一种近年来发展的压裂改造新工具，在国外致密性油气藏中广泛应用，哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、威德福等公司都有该工具的研发与使用。
尤其是在致密油气藏水平井压裂上具有很大优势，逐步替代了传统的封隔工具，为水平井压分层改造提供了更好的选择。
泵送桥塞工具主体由电缆、射孔枪、坐封工具、封隔器构成。
桥塞中心具有球碗结构，坐封完毕投球封堵，如图1所示。
泵送桥塞投放前预置在井口防喷管串内，开启井口后，尾部拖带电缆投入光套管。
当到达一定井斜位置，靠其自身重力无法克服外部阻力时，与地面泵车配合，采用泵送方式，泵送到设计位置，进行点火作业，炸药推动坐封工具内液压缸坐封，坐封后坐封工具与桥塞脱离。
水平井泵送桥塞分层射孔压裂技术
三、工艺特点
1、使用可钻式桥塞
2、使用防喷装置
由于射孔枪和工具推进过程中以及坐封和射孔时井口都是带 压的，所以必须使用电缆井口防喷装置。防喷管内径应大于桥 塞外径。
电缆井口防喷装置(下图是Elmar公司的图片)
盘根盒（防喷盒）
阻流管 密封脂注入头 球阀 上工具捕集器 防喷管 下工具捕集器
防喷器BOP
40cm
CCL 点火头 射孔枪 多级装置 射孔枪 多级装置 射孔枪 第一点火头 桥塞火头送进工具 桥塞 9.5cm+15.5cm
桥塞零长10.16m 第一枪：5.7m；第二枪：3.72；第三枪：1.78
3、压裂 每次射孔后都进行压裂。
4、钻塞 使用连续油管钻塞。
5、建页HF-1井射孔+压裂日志表格
时间 9月12日16:00 9月13日2:00 9月13日9:0011:00 9月13日17:00 9月14日上午
9月14日下午
9月14日晚上
9月15日3:07
工序 下第一层射孔枪 校深、打压点火 硫化氢溢流防喷演习和压裂演习
备注 13.5MPa 压降至5MPa 继续打压升至13.5MPa 稳压1min 泄压至0
17:19坐封桥塞 17:36射孔枪第一级点火、 17:40第二级点火、 17:43射孔枪第三 级点火
投球坐封 2000型压裂车传送凡尔到位，破裂压力33MPa 施工压力25-33MPa 停 泵压力16MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量332m3 携砂液量 1381.7m3 顶替液量21m3 平均砂比4.4% 入地液量1734.7m3 （入地总液量 3212.5m3）
射孔多级点火装置核心部件
4、无起爆药的爆炸桥丝起爆系统（EBWs）： 普通电火工品固有安全性低，含有敏感的起爆药或点
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爆炸桥丝式雷管
负电 电缆
正电 Px-1 EBW雷管（第一级射孔） EBw雷管是无起爆药的高精密微秒电雷管 。 爆炸桥丝式雷管 Px-1
EBW雷管（桥塞）
5、使用水力推送技术 在水平段采用水力将桥塞和射孔枪泵送到预定位置。
2、第一次射孔(一般在三层左右)
采用爬行器输送枪进行电缆射孔或采用油管传输射孔，射 孔层位可能有几层。如果采用电缆电缆射孔需要使用多级点火 装置。
2、下桥塞与射孔 桥塞与射孔枪连接在一起，采用水力泵送方式输送桥塞和 射孔枪。需要使用8mm单芯电缆。
电缆输送管串实例图
总长10.72m 1.5米规格1.69m 40cm
编写：陈永昌
2013年1月
报告内容
一、前言 二、工艺简介 三、工艺特点
一、前言
水平井桥塞分段射孔压裂技术综合了下桥 塞、分段射孔和压裂三种工艺，它主要应用 在页岩气的开采上。采用此工艺的优点在于 能够保证每一段都有很好的压裂效果。
二、工艺简介
1、工艺流程 第一次射孔 压裂 下桥塞、第二次射孔 压裂 下桥塞、第三次射孔 压裂 下桥塞、第四次射孔 压裂 钻塞
电缆井口防喷装置(下图是Elmar公司的图片)
盘根盒（防喷盒） 阻流管 密封脂注入头 球阀 上工具捕集器 防喷管 下工具捕集器
防喷器BOP
注脂控制系统
3、使用多级点火装置 电缆射孔多级点火装置用于电射孔中分级引爆射孔 枪，只需要一个缆芯。装置装在射孔枪接头内，与下 层射孔枪电路连通。下层射孔枪射孔后，井液压力推 动开关杆向上运动，微动开关断开下层射孔枪线路， 接通上层射孔枪线路。
第级装置 射孔枪 多级装置 射孔枪
9.5cm+15.5cm
桥塞
桥塞零长10.16m 第一枪：5.7m；第二枪：3.72；第三枪：1.78
3、压裂 每次射孔后都进行压裂。
4、钻塞 使用连续油管钻塞。
5、建页HF-1井射孔+压裂日志表格
时间 9月12日16:00 9月13日2:00 9月13日9:0011:00 9月13日17:00 9月14日上午 工序 下第一层射孔枪 校深、打压点火 硫化氢溢流防喷演习和压裂演习 13.5MPa 压降至5MPa 继续打压升至13.5MPa 稳压1min 泄压至0 备注
9月14日下午
第二层射孔（电缆传输下放射孔枪及桥 塞） 第二层压裂
9月14日晚上
9月15日3:07
第三层射孔（电缆传输下放射孔枪及桥 塞） 第三层压裂
9月15日3:07
9月15日
第四层射孔（电缆传输下放射孔枪及桥 塞） 第四层压裂
9月15日
三、工艺特点
1、使用可钻式桥塞
2、使用防喷装置 由于射孔枪和工具推进过程中以及坐封和射孔时井口都是带 压的，所以必须使用电缆井口防喷装置。防喷管内径应大于桥 塞外径。
多级点火装置（射孔枪串联接头）
公接头长：9.5cm；母接头长：15.5cm
射孔多级点火装置核心部件
4、无起爆药的爆炸桥丝起爆系统（EBWs）： 普通电火工品固有安全性低，含有敏感的起爆药或点 火药，在较小的电流作用下就会发火，在非工作时间易被 意外引爆。其安全措施繁琐，给生产管理带来很大不便。 如海上平台作业，在电起爆作业时，关闭平台通讯以及其 他带电作业，可能引起其它不便或安全隐患，降低了整体 作业效率，增加了整体作业成本。 爆炸桥丝起爆系统的特点： 1、不含起爆药：大大提高火工品的固有安全性； 2、特殊的电路设计：将射频、杂散电流、静电、雷击 等危害拒之门外； 3、能有效抵抗恶劣电磁环境的危害； 4、防误通电：只有在特殊的高压电能的快速作用下才 能起爆。
小型压裂 第一层压裂 破裂压力34MPa 施工压力29-34MPa停泵压力15MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量46m3 前置液量286m3 携砂液量1089.7m3 顶替液量22.1m3 入地层砂量 46m3 平均砂比4.3% 入的液量1397.8m3 17:19坐封桥塞 17:36射孔枪第一级点火、 17:40第二级点火、 17:43射孔枪第三 级点火 投球坐封 2000型压裂车传送凡尔到位，破裂压力33MPa 施工压力25-33MPa 停 泵压力16MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量332m3 携砂液量 1381.7m3 顶替液量21m3 平均砂比4.4% 入地液量1734.7m3 （入地总液量 3212.5m3） 3:12点火不成功 起出检查点火不成原因，6:10坐封桥塞 8:13射孔枪第一级点火 射孔 8:17射孔枪第二级点火射孔 8:19射孔枪第三级点火射孔 投球坐封 2000型压裂车传送凡尔到位 ，破裂压力34MPa 施工压力23-34MPa 停泵压力14MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量366m3 携砂液 量1317.5m3 顶替液量20m3 平均砂比4.4% 入地液量1703.5m3 16:20坐封桥塞，16:26射孔枪第一级点火射孔 16:30射孔枪第二级点火射孔 16:34射孔枪第三级点火射孔） 起出射孔枪 枪型89 孔密19 孔数8孔 弹型HSC4500-411T 相位角60度 应射24发 实射16发 射孔率67﹪ 投球坐封 2000型压裂车传送凡尔到位，破裂压力35MPa 施工压力24-35MPa 停 泵压力14MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量333m3 携砂液量 1258.5m3 顶替液量18.5m3 平均砂比4.4% 入地液量1610m3 累计入地总液量 6526m3