压裂酸讲义化管柱设计
不动管柱分层酸化压裂工艺管柱研究
不动管柱分层酸化压裂工艺管柱研究摘要：随着油气资源的不断开采，一些常规的油气藏出现开采困难的局面，需要全新的压裂工艺技术才能提高油井产量，压裂工艺管柱技术在压裂工艺技术中是非常重要的环节，因此压裂工艺管柱需要不断的更新才能满足现在的趋势，否则就会浪费很大的人力物力，分层酸化压裂工艺技术能够成功解决这一问题。
关键词：不动管柱；分层酸化；压裂工艺分层酸化压裂技术是一种新型压裂技术，目前最常见的方法是依靠投球分层压裂，利用该压裂技术最大的困难在于压裂时投球控制问题，因此在利用该技术时，需要对投球的数量、投球速度以及施工排量的要求非常严格，由于此施工技术的难度比较大，在一定压力下对目标层进行改造非常困难。
针对这一现象成功研制出不动管柱分层压裂技术，可以很好的解决在实际应用中的难题。
1分层酸化压裂管柱1.1任意层酸化压裂管柱目前有很多油田都已经采用过酸化压裂改造，甚至有些油田已经采用过多次压裂改造，由于其中的流程已经得到双化改造，而未得到改造的油层并没有发挥出其作用，因此就需要对没有被改造的油层进行针对性酸化压裂，任意一层酸化压裂工艺管柱可以有效解决这一问题。
管柱结构。
任意层酸化压裂工艺管柱主要有水力锚、封隔器、定压喷砂器、平衡阀、坐封球座等部分所组成。
（1）施工工艺。
根据油井的实际情况，按照设计要求配置管柱，并对各种组成部件进行连接，先进行投球至坐封球座处，将油管内进行憋压处理，当油管内的压力达到20Mpa时打开定压喷砂器，然后按照酸化压裂设计要求对目标层进行压裂施工。
当压裂结束以后，利用套管注入洗井液，做到快速排酸和冲砂的目的，随后投入专用的撞击杆，打开下部的平衡阀，保持管柱内外的压力平衡，有利于对将封隔器提出。
（2）管柱特点。
管柱工作时工作压力比较高，而且可以大排量正反替液，可以对油层中的任何部位进行酸性压裂施工。
并且该管柱在设计时留有反洗井通道，有利于进行冲砂和排酸等工作。
（3） 1.2不动管柱分层酸化压裂工艺管柱由于很多油田的油层厚度比较薄，并且存在的数量也非常多，因此常规的酸化压裂只能对油层中的某一层进行酸化，所以只有一个油层能被完全开采，需要对多个油层进行酸化时需要进行多次施工，容易出现施工复杂化，并且施工时间比较长、难度大。
压裂酸化分析诊断技术及压裂酸化设计
三、压裂设计技术
1、储层参数可信度、局限性和参数选择的思考：测井参 储层参数可信度、局限性和参数选择的思考： 数、钻录井资料取芯分析资料只能代表井筒点或井筒附 近的情况，试井资料、生产资料以及邻井动态资料在一 近的情况，试井资料、 定范围内能反映纵、横向的综合资料。测井、岩心分析、 定范围内能反映纵、横向的综合资料。测井、岩心分析、 试井等各自获得的资料由于其各自的假设条件和局限性 结果会有较大差异，这些资料必须综合予以评价和选择。 结果会有较大差异，这些资料必须综合予以评价和选择。
downholeserviccecompany区块整体改造的施工方案优化流程区块整体改造的施工方案优化流程钻井录井测井岩心分析构造单井评价地层测试储层低产原因分析预测天然产能储层改造潜力单井数模预测增产效果施工规模优化施工规模优化地震勘探液体支撑剂优化川庆钻探工程公司井下作业公司完井方式井身结构液体性能参数岩石力学参数施工方案现场实施施工工艺评估施工参数对比分析对比测试分析压降曲线分析液体性能评价压裂评估改造效果评估室内工程模拟评价裂缝参数评估downholeserviccecompany酸化酸化酸压技术酸压技术压裂酸化主要技术系列压裂酸化主要技术系列川庆钻探工程公司井下作业公司多元复合酸酸化工艺泡沫酸酸化工艺胶凝酸酸压工艺前置液酸压工艺胶束酸酸化工艺降阻酸酸压工艺降滤酸酸压工艺分层酸压工艺水平井拖动酸化工艺平衡酸压工艺超正压射孔与酸化联作液氮混注酸化工艺多级注入闭合酸压加重酸酸化工艺变粘酸酸压工艺表活酸酸压工艺抗石膏酸酸化工艺抗石膏酸酸化工艺乳化酸酸化工艺downholeserviccecompany加砂压裂技术加砂压裂技术大斜度井水平井加砂清洁压裂液加砂工艺火成岩加砂压裂工艺压裂酸化主要技术系列压裂酸化主要技术系列川庆钻探工程公司井下作业公司分层加砂工艺似端部脱砂工艺清水加砂工艺重复压裂工艺煤层加砂压裂工艺单层大型加砂工艺酸携砂加砂工艺连续油管射流压裂碳酸盐岩加砂压裂downholeserviccecompany压裂酸化材料选择的考虑压裂酸化材料选择的考虑压裂液选择的思考
采油厂酸化压裂讲义-hyj
较大的有效酸化处理范围。
乳化酸
乳化酸即为油包酸型乳状液，其外相为原油，或在原油中混
合柴油、煤油、汽油等石油馏分，或 为 柴油、煤油等轻馏分
。其内相一般为15～31％浓度的盐酸，或有机酸、土酸等。
油酸乳化液的粘度较高，用油酸乳化液压裂时，能形成较宽
的裂缝，减少了裂缝的面容比，有利于延缓酸岩的反应速度。
铁离子稳定剂
当一定量铁质呈三价铁离子状态（Fe3+）溶于酸时，酸化 后就会发生沉淀，使渗透率降低。铁质来源为（1）管壁锈蚀物， （2）管垢，（3）地层矿物含铁。从作业的观点出发，注水井 中这类问题最常见。 长期以来国内采用的铁离子稳定剂为醋酸、柠檬酸、NTA、 NTS、JCS。90年代初辽河油田钻采工艺研究院开发成功了氨基 三乙酸铁离子稳定剂， 1993年四川石油管理局天然气研究院开 发出由还原剂、糖及其发酵产物在常温下混合而成的铁离子稳 定剂CT1－7，在酸中具有很好的铁离子稳定作用。
第4章、酸
化
工
艺
1.储层改造思
路和对策
储层的分析和认识 储层构造、物性，孔、洞缝及断层分布 储层分布(小层、隔层，油、气、水层) 岩性及矿物组成、分布 储层条件(温度、压力) 钻、完井分析 井身结构、完井方式 钻、完井参数 钻、完井液性能 测试和试采情况 生产历史 试采情况(油、水、气产出情况) 储层伤害分析
有 机 酸
2)甲酸和乙酸
甲酸和乙酸都是有机弱酸，反应速度比同浓度的盐酸 要慢几倍到十几倍。
甲酸或乙酸与碳酸盐作用生成的盐类，在水中的溶解
度较小。一般甲酸液的浓度不超过10％；乙酸液的浓 度不超过15％。
酸化压裂管柱力学分析及参数优化研究
由于不能掌握管柱在不同井况工况下 的受力状况，封隔器的蠕动情况不能很 好的把握，反过来影响了管柱中封隔器 位置的优化设计，封隔器易蠕动失效。
1.2 酸压管柱在应用中存在以下问题
(3) 缺乏对管柱最易破坏状况的了解
在施工中，不能找到油管在最恶劣工况条 件下可能发生破坏的原因及部位。
1.3 研究内容
(4) 计算单一、组合油管的强度，找到油管在最恶劣工
况条件下可能发生破坏的原因及部位，优选油管，提出增 加锚定、扶正或补偿的措施。
1.3 研究内容
(5) 通过计算管柱在封隔器坐封、解封及其压裂施工、 停压状态时的伸缩变形量和轴向应力，分析在不同工艺参 数下造成管柱及封隔器失效的原因，提出解决方案。 (6) 管柱中各工具之间相互作用，力与运动的传递关系 研究，提高工具动作及管柱可靠性研究。 (7) 在管柱力学分析的基础上，进行管柱优选和结构优 化理论研究。 (8) 建立酸化压裂管柱配套工具数据库。 (9) 编制酸化压裂管柱力学性能综合评价系统软件。
力平衡
力矩平衡
⎧ dM t ⎪ ds = μ t ⋅ R ⋅ N ⎪ ⎪ dM b = Qn ⎨ ⎪ ds ⎪τ ⋅ M b + K ⋅ M t = Q b ⎪ ⎩
3.5 物理方程
对于圆截面弹性管柱，假设管柱抗弯矩刚度 EI，则物理关系为
M b = EIK
dM b dK = EI ds ds
d 2M b d 2K = EI 2 ds ds 2
1.5 技术思路
项目调研，资料收集 管柱结构、工作机理分析 管柱接箍受力研究 4in、5in、5½in、7in井 直井、斜井、水平井 自重、浮力、内外压差、 温度场、流体摩阻等 不同工况（下井、坐封、 工作等）
1000型高压压裂酸化管柱
一、油气开采工艺油气开采工艺――石油、天然气是怎样开采出来的？1、勘探初勘—地质普查—油、气勘探—打探井—打生产井—完井—试油—完井投产—管道输送—用户—初勘—用飞机重力、磁场、地球物理等方法进行宏观的初勘，以确定矿藏的性质及大概分布情况。
地质普查—进一步查明矿藏的种类及分布情况。
油气勘探―查明油气的分布规律，藏量等。
打探井—评估是否有开采价值。
打生产井—正式生产。
2、钻井—探井、评估井、生产井钻井的方法：冲击钻、旋转钻、涡轮钻。
钻井及完井的模式有两种：1）．传统型（老办法）13 3/8－９5/8－７－５－４1/2表层技术油层油层衬管此法节约套管和固井费用，但给后期的试油带来弊病，往往９5/8套管不能承受高压而窜漏，若采取套管回接则固井质量难过关，如塔指的英买２井。
２）．常规型分级固井，分两级或三级固井，目前国内尚用两级固井，成本高，且固井质量好。
3.完井试油及投产采取自下而上逐层上试，搞清各层位的油气情况。
1）射孔测试射孔--测试—完井投产，如大庆，青海有的井。
射孔--用射孔枪装上射孔弹将套管和地层射开。
射孔方法：电缆和无电缆射孔电缆射孔：用电缆带射孔弹射孔无电缆：射孔枪内装射孔弹射孔引爆方式：液压、投棒。
液压：油管加压、环空加压、全井筒加压三种方法。
射孔抢种类：51、73、89枪等。
2)暂时或永久性封堵。
注塞――打水泥塞封堵。
下桥塞——电缆或机械式、或可取式桥塞。
易污染油气，成本高——钻塞。
3）卡层酸化试油（另讲）4）完井投产用插管封隔器保护套管完井投产。
使套管长期不承受高压和腐蚀介质的侵入，可谓百年大计，也是国际上最先进和通用方法。
二、高压压裂酸化管柱1、管柱结构，作用及工作原理。
1）、管柱结构油管+水力锚——紧接封隔器——油管——起动器+筛管2）、作用：保护套管不受高压，对产层进行高压挤住、使产量增加。
3）、工作原理：A、水力锚靠压差将锚爪推出咬住套管，克服封隔器工作时的上顶力，使封隔器能正常工作，同时稳定管柱。
酸化压裂工艺管柱优化的探讨
296酸化压裂是一项重要的技术，其作用在油层改造挖潜方面尤为突出，给许多油田带来了稳定的产率和较高的产量。
在整个设计技术过程中，酸压管柱扮演着实施场所的角色，对这个场所的结构及井下工具组合的设计与优化，是酸化压裂工艺技术中很重要的部分。
1 背景知识概述压裂工艺：为了达到提高地层中流体渗透能力的作用，采用压裂的工艺技术，也就是通过压裂靠在地表中可以形成高渗透能力的裂缝来实现。
对于带有一定能量的低渗透地层能力的产量问题，或是由于堵塞而导致产量降低的一些井，是压裂工艺的设计范畴。
压裂工艺对选井有一些要求，需注意套管强度、距边水、气顶距离、遮挡层的好坏等一些有关井况的问题，更重要的是选择那些地层压力、油饱和度以及地层系数均较优的井。
为确保压裂设计的最终完美效果，还需在技术工艺方面设计到位。
酸化工艺：为了发挥提高地层中流体渗透能力的作用，采用酸化工艺技术，也就是通过靠向地层挤酸的水力作用以及酸液的化学溶蚀作用来实现。
酸化工艺技术一般分为两种基本类型：常规酸化（孔隙酸化）工艺、酸化压裂（压裂酸化）工艺，在此主要对后者展开详细探讨。
酸化压裂：注酸压力较高，油（气）层破裂压力相对较低，也就是说在满足可以压开地层形成的裂缝的前提下，同时可以向地层挤酸的工艺处理，此类酸化，简称酸压。
它对于堵塞较严重或是渗透能力较弱的油气井更为适用。
酸压已成为一种重要的完井方式，并且是国内外油田灰岩油藏广泛采用的一项增产增注措施。
2 酸化压裂工艺技术作用2.1 油田实施酸压工艺的必要性就多油层油田来说，其层间差异问题越来越严重，主要是由于各井油层数量多、物性差别远、跨距大、地层间压力下降导致，这种差异使得层间矛盾尤为明显，制约着油藏纵向层间运动的平衡性。
水平井可以提高有锥进的油气藏、带有裂缝的油气藏、薄油气层的采油指数和最终采收率，它主要是通过扩大油层泄油面积来实现的，是一项提高油田开发经济效益的技术。
但是由于水平井油藏间渗流阻力大、渗透率低、连通性差，甚至单井产能也较低，满足不了经济开发需求，所以还应对水平井的产能进行提高，可以对其实施压裂来达到欲求目的。
不动管柱分层酸化压裂工艺管柱研究
!应用技术#不动管柱分层酸化压裂工艺管柱研究肖国华X(江汉油田分公司采油工艺研究院)摘要常规多油层全井酸化压裂只能对其中的某一薄弱层进行改造,而其他大多数层位并未得到改善,往往是得到处理的层位并不完全是设计层位,因此全井酸化压裂改造的效果受到很大的影响,这需再对其他层位进行重新施工,增加了施工难度,耗费大量的人力物力。
针对这一问题,研究成功分层酸化压裂工艺技术,该工艺管柱由多级压裂封隔器和滑套喷砂器组成,通过自下而上的处理方式可以实现不动管柱酸化压裂3层或对其中任意1层进行施工改造。
现场38井次的试验表明,该分层酸化压裂管柱配套齐全,施工成功率达100%。
关键词多油层分层压裂管柱封隔器喷砂器分层酸化压裂技术是各油田亟待解决的问题,而目前最常见的方法之一是采用投球分层压裂[1]。
该压裂技术最大的不足是在压裂时投球控制不准,其投球的数量、投球速度、施工排量要求很严,因此施工技术难度大,在一定的压力下难以控制需重点改造的层位,分层效果并不十分理想。
针对这一问题,江汉油田分公司采油工艺研究院研究并试验成功一套不动管柱分压3层或对其中任意1层进行压裂改造的分层压裂技术,较好地解决了应用中的难题。
分层酸化压裂管柱11任意层酸化压裂管柱[2]目前有很多油田的大部分油井均进行过酸化压裂改造,甚至进行过多次改造,因此其中的部分油层得到过酸化压裂改造,为了让未得到改造的油层发挥作用,就需要有针对性地进行酸化压裂,即处理其中某一油层,而其他层位不受影响。
为了解决这个问题,研制了一种任意层酸化压裂工艺管柱。
(1)管柱结构任意层酸化压裂管柱由水力锚、Y341系列酸化压裂封隔器、定压喷砂器、平衡阀、坐封球座等组成(见图1)。
图1任意层酸化压裂管柱1、5)水力锚;2、4)Y341封隔器;3)定压喷砂器;6)平衡阀;7)坐封球座(2)施工工艺按设计要求配好管柱;连接管线,循环泵,替液(该管柱正反顶替均可);先投球([Ê38mm)至坐封球座处,油管内憋压15 M Pa坐封封隔器,继续憋压至20M Pa左右打开定压喷砂器;然后按照酸化压裂设计要求进行选定层位的酸化压裂施工。
压裂工艺管柱及工具说明书
压裂（酸化）工艺管柱及工具说明书东营市兆鑫工贸有限责任公司联系电话0546-7776159锚定式分段压裂（酸化）管柱使用说明1、工具下井前必须仔细检查，在确保工具完好时才能下井，检查内容如下：两端连接螺纹(2-7/8UPTBG)是否完好无损，胶筒外表面不得有划痕，工具外表面不得有碰撞后产生的永久变形。
2、封隔器胶筒坐封位置必须避开套管接箍位置。
3、封隔器下井应严格执行井下作业操作规程及安全规定，下井过程中要求操作平稳、速度适中，不得猛提、猛刹、猛放。
井口必须装指重表。
4、施工过程注：以51/2套管压裂为例。
所用工具为: AQJT-100ZX 、YLK344-108AZX、SLM-114A、PSQ上-100、PSQ中-100、PSQ下-95。
封隔器下至设计位置后，装好井口，接好管线，从油管内加压，排量每分钟不大于0.5m3，低替所需的液体后提高排量进行施工，（封隔器、水力锚的工作压力0.6- 1.5Mpa）。
第一段施工完毕后从油管投入φ35钢球一个，加压16Mpa-20Mpa打掉滑套，使第二层封隔器和喷砂器处于工作状态，对第二段实施压裂。
施工完毕，再从油管投入φ42钢球，加压16Mpa-20Mpa打掉滑套，对第三段实施压裂。
全井施工完毕（在有条件的情况下最好反洗井），上提管柱即可。
如起管柱遇阻无法提出管柱，从油管投入Φ55钢球一个加压20-22Mpa，打开安全接头的滑套，安全接头断开、上提管柱，使管柱与工具脱开，提出管柱再作处理。
安全接头（压裂AQJT90～108）ZX一、概述ZX安全接头采用分瓣卡爪结构，该结构具有抗拉强度高、打脱可靠、打捞方便等特点。
打捞时采用捞锚打捞。
三、工作原理（以AQJT-95ZX安全接头为例）安全接头主要有上体、滑套、剪断销钉、下体等部件组成。
其主要工作原理是接在压裂管柱之上，随压裂管柱下至设计深度。
当压裂管柱施工后被砂卡或被砂埋时，通过反洗井等措施也无法解卡时，从油管投入φ50钢球一个，加压20-22 MPa（油管内地层压力除外）直至销钉被剪断，滑套下行，此时上提油管提出安全接头以上部分，再进行丢掉管柱的打捞处理。
K344封隔器酸化压裂管柱技术
K344封隔器酸化压裂管柱技术 K344封隔器酸化压裂管柱技术
中国石化江汉油田分公司
CHINA PETROLEUM & CHEMICAL JIANGHAN OILFIELD BRANCH
采
油
工
艺
研
究
院
2
K344扩张式封隔器 K344扩张式封隔器
１
２
３
４
５
６
１－上接头；２－上外套；３－中心管；４－扩张式胶筒；５－下外套；６－下接头
60 57
27/8"加母x27/8"平公 27/8"加母x27/8"平公 加母x27/8"
6
龙002-H2井K344扩张式封隔器及管柱 002-H2井K344扩张式封隔器及管柱
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 K344-114封隔器（ K344-114封隔器（乙） 封隔器 51/2"水力锚 扶正接头 27/8"平式油管 喷砂滑套（ 喷砂滑套（乙） 27/8"平式油管 接球座 27/8"平式油管1-2根 平式油管1 扶正接头 51/2"水力锚 K344-114封隔器（ K344-114封隔器（丙） 封隔器 51/2"水力锚 扶正接头 27/8"平式油管 喷砂滑套（ 喷砂滑套（丙） 27/8"平式油管 89 39 42.8mm球 投Ø42.8mm球 42.8mm 116 114 114 114 116 60 57 58 57 60 27/8"平母x27/8"加公 27/8"平母x27/8"加公 平母x27/8" 27/8"加母x27/8"平公 27/8"加母x27/8"平公 加母x27/8" 89 46 89 36.5 38mm球 投Ø38mm球 38mm 114 114 116 58 57 60 27/8"平母x27/8"加公 27/8"平母x27/8"加公 平母x27/8"
酸化压裂、分注、采油各种井下结构图
生产层
生产层 人工井底
图3 φ 70 mm 以 上 大 泵 管 柱 图
3”油管
用于大泵提液井。 对接脱接器时应缓 慢进行，不可用力 过猛。
CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1 带泄油器 2 ½”J55平式油管 十字叉
生产层
生产层 人工井底
图4 泵上带泵套的掺水解 盐管柱图
说明：当悬挂尾管超过 规定值时应用使用悬挂泵套， 在王广、西区及水平井一般 使用φ89mm小外径泵套， 该泵套只用于φ44mm以下 抽油泵，其它使用φ108mm 的泵套。
3″油管一般为3～4根；
2”J55平式油管 专用丝堵 3“平式油管 2 ½”J55平式油管 筛管 丝堵 生产层 生产层 人工井底
2″油管一般为2～3根； 2″油管使用专用接箍和专用 丝堵。
图8
环空测试管柱示意图
2 ½”N80平式油管
2 ½”J55平式油管
1、上部油管挂短节为环 测专用短节； 2、上部不得使用外加厚 油管和3″油管； 3、下部导锥与油层的距 离必须≥30米； 4、70mm的泵用专用小 外径环空测试泵；
封隔器级数相同，套管保 护液保护上部油套管。
主要技术参数：
坐封压力：15MPa
工作压差：25MPa 工作温度：135℃
反洗井排量：30m3/h
井底负压：20~25KN
图 2
用途：主要用于高温高压井
管柱补偿器 水井双向锚 Y341封隔器 注水层 偏心配水器 Y314封隔器 注水层 952-1循环凡尔
Y241封隔器
坐封滑套
主要技术参数
坐封压力：25MPa℃
工作压差：100MPa
桥 塞
工作温度：150
解 封 力：20~25KN