威德福分段压裂完井系统
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国外储层改造新技术
成本控制和高技术引入是储层改造的必要途径。
第七页，共95页。
7
1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
水平井压裂技术引领储层改造在储层评价、压裂机理认识、压裂材料、工艺技术等方面不断进步
技术名称 多级压裂 滑溜水压裂
水力喷射压裂 重复压裂 同步压裂
氮气泡沫压裂 大型水力压裂
技术特点
适用性
多段压裂，分段压裂，技术成熟，使用广泛
国国根西非大拿比哥西兰国威利度拉基利克典麦拉国洲伦尼兰耳洛内国撒陶
廷哥
利大亚拉
圭斯维兰
圭
其比斯
其哥瑞
哈宛
亚
坦亚
他亚
拉
拉
资料来源 ：EIA, 2011
第十六页，共95页。
16
3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
由常规油气勘探开发向非常规油气勘探开发的发展过程是地质认识、钻井及压裂工程不断进步的过 程
Source: Baker Hughes, IHS
Source: HPDI
水平井是页岩气开发的主要井型，水平井成本为直井的1.5～2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采
储量却是直井的3～4倍
第五页，共95页。
5
1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
在低渗透致密储层勘探开发过程中，水平井多级分段压裂技术已经成为主导，其技 术的复杂程度、施工的规模及成本投入远远大于常规直井的压裂及酸化措施
25
3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
集成创新决定了压裂的关键技术并不能够等待原始创新，市场需求决定了最新、最先进的 技术在某个地区不一定适用，必须有针对性地选择
压前地质研究
裂缝模式判断
第七页，共95页。
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1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
水平井压裂技术引领储层改造在储层评价、压裂机理认识、压裂材料、工艺技术等方面不断进步
技术名称 多级压裂 滑溜水压裂
水力喷射压裂 重复压裂 同步压裂
氮气泡沫压裂 大型水力压裂
技术特点
适用性
多段压裂，分段压裂，技术成熟，使用广泛
国国根西非大拿比哥西兰国威利度拉基利克典麦拉国洲伦尼兰耳洛内国撒陶
廷哥
利大亚拉
圭斯维兰
圭
其比斯
其哥瑞
哈宛
亚
坦亚
他亚
拉
拉
资料来源 ：EIA, 2011
第十六页，共95页。
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3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
由常规油气勘探开发向非常规油气勘探开发的发展过程是地质认识、钻井及压裂工程不断进步的过 程
Source: Baker Hughes, IHS
Source: HPDI
水平井是页岩气开发的主要井型，水平井成本为直井的1.5～2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采
储量却是直井的3～4倍
第五页，共95页。
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1、非常规水平井压裂技术引领储层改造迅速发展
在低渗透致密储层勘探开发过程中，水平井多级分段压裂技术已经成为主导，其技 术的复杂程度、施工的规模及成本投入远远大于常规直井的压裂及酸化措施
25
3、市场需求和集成创新是压裂技术进步的源动力
集成创新决定了压裂的关键技术并不能够等待原始创新，市场需求决定了最新、最先进的 技术在某个地区不一定适用，必须有针对性地选择
压前地质研究
裂缝模式判断
完井工程技术概述
合理的完井方法应该满足的要求
具备分层压裂、酸化等分层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件
满足特殊油藏开采需求，如稠油油藏蒸汽吞吐和蒸汽驱的要求 油井开采后期具备侧钻定向井及修井生产的条件 施工工艺尽可能简便，成本尽可能低
二、完井工程概述、现状与趋势 （一）概述
目前常规完井方式主要有三大类：
裸眼完井 先期裸眼 后期裸眼
目前，特殊结构井技术已在国 内外各大油田中得到了较大范围内 的应用，在油气田的勘探开发中发 挥着越来越重要的作用。
特殊结构井是为满足复杂油气藏勘探开发需要，在常规直井
钻井技术基础上发展起来的，具有特殊井眼轨迹或井身结构的油气 井。主要包括各类定向井、丛式井、水平井和鱼骨分支井等。
控 制 井 眼 轨 迹 增 加 井 眼 数 量
（一）概述
割缝衬管完井方式(1)
割缝衬管完井方式(2)
二、完井工程概述、现状与趋势 （二）现状
国外完井技术的研究起步 早，发展快，通过多年的发 展，在完井工艺技术方面有 许多成熟配套的的技术，并 不断开发出经济实用的新工 艺、新工具。
二、完井工程概述、现状与趋势
1、小井眼完井技术
（二）现状
井眼内下入的套管尺寸和层数受限，
合理的完井方法应该满足的要求
油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小
油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，且渗流阻力最小 可有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间的相互干扰 应能有效地控制油层出砂，防止井壁垮塌，确保油井长期生产
二、完井工程概述、现状与趋势 （一）概述
A 降低流体损失到最小程度 优 B 减少地层损害 点 C 改善油气井产能
国外欠平衡钻井的完井方式
具备分层压裂、酸化等分层处理措施，便于人工举升和井下作业等条件
满足特殊油藏开采需求，如稠油油藏蒸汽吞吐和蒸汽驱的要求 油井开采后期具备侧钻定向井及修井生产的条件 施工工艺尽可能简便，成本尽可能低
二、完井工程概述、现状与趋势 （一）概述
目前常规完井方式主要有三大类：
裸眼完井 先期裸眼 后期裸眼
目前，特殊结构井技术已在国 内外各大油田中得到了较大范围内 的应用，在油气田的勘探开发中发 挥着越来越重要的作用。
特殊结构井是为满足复杂油气藏勘探开发需要，在常规直井
钻井技术基础上发展起来的，具有特殊井眼轨迹或井身结构的油气 井。主要包括各类定向井、丛式井、水平井和鱼骨分支井等。
控 制 井 眼 轨 迹 增 加 井 眼 数 量
（一）概述
割缝衬管完井方式(1)
割缝衬管完井方式(2)
二、完井工程概述、现状与趋势 （二）现状
国外完井技术的研究起步 早，发展快，通过多年的发 展，在完井工艺技术方面有 许多成熟配套的的技术，并 不断开发出经济实用的新工 艺、新工具。
二、完井工程概述、现状与趋势
1、小井眼完井技术
（二）现状
井眼内下入的套管尺寸和层数受限，
合理的完井方法应该满足的要求
油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油、气层所受的损害最小
油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，且渗流阻力最小 可有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间的相互干扰 应能有效地控制油层出砂，防止井壁垮塌，确保油井长期生产
二、完井工程概述、现状与趋势 （一）概述
A 降低流体损失到最小程度 优 B 减少地层损害 点 C 改善油气井产能
国外欠平衡钻井的完井方式
03-非常规油气水平井多级分段压裂完井技
非常规油气水平井多级分段压裂完井技术胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月非常规油气水平井多级分段压裂完井技术编写：张全胜张峰左家强李玉宝王磊吕玮张燎源张建初审：李爱山郝金克审核：张全胜胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月一、国内外技术现状及油田发展形势1、国外非常规油气技术迅猛发展近年来，国外以美国页岩油气为代表的非常规油气勘探开发飞速发展，并逐步形成了非常规油气水平井勘探、钻井、完井、压裂、裂缝监测等系列配套技术，建立了较为完善的勘探开发理念。
在技术不断配套完善的同时，也形成了甜点勘探、优快钻井、压裂完井一体化、体积压裂、“井工厂”管理模式等成熟的勘探开发理念。
美国已钻页岩油气水平井数量达50000多口，水平井多级分段压裂完井技术已日趋成熟，2011年美国共完钻非常规油气水平井8500多口，水平井占非常规油气产量的90%以上，80%以上为“井工厂”模式。
页岩气产量为1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%。
国外非常规油气水平井多级分段压裂完井技术主要形成了水平井裸眼封隔器分段压裂完井和泵送桥塞射孔分段压裂联作两大主导技术，以两大主导技术的突破为核心，配套形成了优化设计、裂缝监测、设备配套等技术系列，提供了有力支撑。
创下分段最多90级，水平段段长最长4900m，单段最大加砂量450m3，单段最大液2550m3，80%以上的井为“井工厂”模式。
2、国内非常规油气勘探开发迈出实质性步伐近年来，国内中石油、中石化、中海油等石油公司在非常规油气勘探开发领域都已经迈出实质性步伐，技术以引进为主，同时开展了自主研究，正迅速追赶国际先进水平。
截至2011年底，中国石油共在低渗透油气藏完成水平井分段压裂1133口井4722段，相当于少打直井3000口，减少占地超万亩。
当年完钻1000口水平井，500口井实现了2200段有效压裂，提高原油产量37×104t，天然气35×108m3。
智能完井综述
智能完井综述摘要：智能完井作为一种年轻的完井技术，是技术上的一种创新，同时也是对过去宝贵的完井理论和经验的荟萃和继承。
本文从智能完井理念入手，调研总结了国内外的智能完井技术。
通过对比分析，提出了智能完井系统的技术难点和发展趋势。
特别地，为我国的智能完井技术发展指明了方向。
引言：智能完井最重要的作用就是改善油藏管理。
在避免由不同地层压力导致窜流这一情况下，智能完井能够在一个井眼内独立控制多个储层的开采量，使一口井同时独立开采多个油层成为可能。
智能完井另一个重要的作用在于节省物理修井时间。
在多油层、多分支井的开采后期，由于某个油层（井眼）的含水率升高而导致整个井的产量下降。
而智能完井则是通过远程控制关闭或节流含水率较高的油层（井眼），更加方便快捷地重新分配各油层（井眼）的产量，避免了针对该水层的修井作业。
尤其是在滩海和深海平台上，由于作业时间限制和修井费用昂贵，更能体现出智能完井系统的优越性。
1 智能完井系统的概念智能完井技术其实质是油藏监测和控制技术，主要是为了控制气、水和油窜。
随着技术的不断提高，智能完井技术已经能够提供连续监测井下动态。
适用于海底油井智能完井技术，高度非均质油藏井、深水井、多分支井、多储混合井的横向延伸井下油水分离及处理，它集井下监测，层段流体控制和智能化的油藏管理技术为一体。
2 智能完井技术的发展历史20世纪80年代末，智能完井技术通常只限于对采油树和油嘴附近的地面传感器进行远程监控、对地下安全阀进行远程液压控制、对采油树阀门进行液压或电动液压控制。
最初利用计算机辅助生产主要两个方面：一是对采油树附近的油嘴进行远程控制，实现气举井生产优化；二是抽油机井进行监控。
随着该技术的发展和智能控制系统的成功运用以及各种永久性置入传感器可靠性的提高，经营者开始考虑对井筒流体进行直接控制，以便获得更大的商业利润，这就要求设计出一种能提供检测和控制功能的高水平智能系统。
在初期阶段，智能完井井下液流控制装置是基于常规的电缆起下滑套阀的工作机理而设计的。
桥塞技术的发展历程及现状分析
2021年第50卷 第4期第81页
石油矿场机械 OIL FIELD EQUIPMENT
2021,0(4)81-87
文章编号：1001-3482(2021)04-0081-07
桥塞技术的发展历程及现状分析
刘奔
(中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，北京102200)
摘要：桥塞与射孔联作为水力压裂的核心技术之一，已成为油气井分段压裂改造的重要工艺技术。
Abstract: As one of the core technologies of hydraulic fracturing, bridge plug and perforation has become an important technology in fracturing of oll and gas well. Bridge plugs are the primary tool used for interlayer isolation and have evolved with the development of the completion process. From the original recoverable to the one-time entry operations cast iron bridge plug, it eliminates the need for repeated tool unplugging and setting, and only needs to be removed by drilling after full wellbore fracturing is completed. When the number of fracturing stages in oll and gas wells increases, especially in the common application of horizontal wells, the composite plug gradually replaces the cast iron plug because of its small size and easy milling, which improves the milling efficiency. When the soluble material appears, the bridge plug made of the soluble material improves the production efficiency and reduces the production cost due to the absence of drilling and grinding. Its self-dissolution in the wellbore solves the milling problem of deep and ultra-deep horizontal wells. Based on the hydraulic fracturing completion demand, the
石油矿场机械 OIL FIELD EQUIPMENT
2021,0(4)81-87
文章编号：1001-3482(2021)04-0081-07
桥塞技术的发展历程及现状分析
刘奔
(中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，北京102200)
摘要：桥塞与射孔联作为水力压裂的核心技术之一，已成为油气井分段压裂改造的重要工艺技术。
Abstract: As one of the core technologies of hydraulic fracturing, bridge plug and perforation has become an important technology in fracturing of oll and gas well. Bridge plugs are the primary tool used for interlayer isolation and have evolved with the development of the completion process. From the original recoverable to the one-time entry operations cast iron bridge plug, it eliminates the need for repeated tool unplugging and setting, and only needs to be removed by drilling after full wellbore fracturing is completed. When the number of fracturing stages in oll and gas wells increases, especially in the common application of horizontal wells, the composite plug gradually replaces the cast iron plug because of its small size and easy milling, which improves the milling efficiency. When the soluble material appears, the bridge plug made of the soluble material improves the production efficiency and reduces the production cost due to the absence of drilling and grinding. Its self-dissolution in the wellbore solves the milling problem of deep and ultra-deep horizontal wells. Based on the hydraulic fracturing completion demand, the
威德福完井介绍(powerpoint)
4
套管井完井系统: 封隔器系列产品
随时随地为您提供优质可靠的产品
• 机械式, 液压式, 电缆座 封, 多管完井 ，密封筒 式永久封隔器及各种桥 塞
• 主要应用包括：
– 高温高压 – 高含 H2S 和CO2 环境 – 深水
© 2004 Weatherford. All rights reserved.
管道服务
• Pigging Services
裸眼完井 • Expandable Sand Screens • Wire-wrapped Screens
• Pipeline Integrated Testing • Precommissioning • Pipeline Cleaning
• Pre-pack Screens • Premium Damage Tolerant Screens • Inflatables
套管完井 • Intelligent Well Technology • Packer Systems
• Safety Valves (subsurface)
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• Flow Control Systems
Issued: 8-9-04, Revision: 1, Document owner: Marketing
Composite Composite Bridge Plug Frac Plug
Composite Plug Convertible 6K Bridge/Frac Plug
© 2004 Weatherford. All rights reserved.
Issued: 8-9-04, Revision: 1, Document owner: Marketing
威德福一次多层完井压裂
Mill-out any balls that remain and all ball seats
下钻磨铣球座和剩余的球
Produce the well.
开井投产
8
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2011年1月 - 2011年5月业绩
已完成合同 • 华北大牛地 8 口井 • 中石化东北局 2 口井 • 中石油吐哈 1 口井 • 中石化胜利 2口井 到年底拟完成合同 • 中石化华北 30口井 • 中石化东北 12 口井
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ZoneSelect™ (球座)完井系统综述
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交流提纲
• Single Shot 常规投球体系 • Multi-Shift 后期选择可关体系 • MASS投球体系 • RFID体系-智能完井 • 页岩地层压裂工艺技术
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3、一球多层滑套控制– MASS系统
• • • • • MASS – Mass Array Sliding Sleeve 一组滑套 Patent pending 专利申请中 One ball size opens up to 5 sleeves (cluster) at a time 一次一球一组 (5个滑套) All 5 in a cluster are frac‘d at the same time 同时开启、同时改造 The ports can be sized so the frac is distributed evenly across the array. 调整滑套充填孔尺寸，达到各段地层均匀改造
威德福概述
定向钻井服务,
如MWD、LWD、旋转导向等, 提 高钻井效率并优化井的轨迹
控制压力钻井® (CPD®) 服务
包括欠平衡、控压钻井和空气钻 井，拥有全球最大的控制压力钻 井服务队伍。
套管钻井 (DwC™) 系统
提高钻井效率，无需起下钻，从 而减少作业风险。
专利和非专利的钻井工具
客户无需支付庞大的购买费用， 通过租赁即可享用全面的产品。
– 旋转控制装置 – 井下套管阀 • 数据采集 • 流体 • 地面系统
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钻井设备及服务
• 钻井液系统 • 地面设备 • 井下工具 • Williams 旋转
控制头
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24
市场
Artificial lift Casing & Tubing Services Casing Hardware & Cementation Products Completion Equipment & Services
Directional Drilling Services
Downhole Drilling Tools
ConocoPhillips
BP
油气服务公司
Total
注册的美国专利
0
9 11 13 22 30
200
400
600
800
1000
1200
Technology Strength
Source : Wall Street Journal, 6 March 2007
WFT portfolio key differentiators:
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ZoneSelect Sliding Sleeve
Openhole Packer
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3
ZoneSelect™裸眼分段压裂完井系统
由于采用模块设计，使得可以针对客户具体井况，量身设计相应的 ZoneSelect™完井方式
优点-------------与其他压裂作业的区别： • 最大化储层产能, 平均增产五倍； • 节省完井时间；ZoneSelect Frac System • 通过遮盖和阻挡不希望产出的液体，延长油气井寿命； • 通过迅速回泄，减少压裂液对储层的伤害； • 迅速打开，迅速关闭地层，减少地层伤害；
ZoneSelect Frac System • 工具开关滑套无级数限制，且具有最大通径；
• 工具开关滑套，在生产阶段可开/关，实现油藏管理； • 压裂球性能可靠，多种专利；
Seal Assembly
• 配套技术齐全，丰富的全球作业经验；
During fracing balls eats are used to open the sleeves and isolate the zones below, they are milled out after the whole frac job is complete
Liner Hanger
ZoneSelect Sliding Sleeve
Openhole Packer
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5
ZoneSelect™ 中4种不同的层间隔离方式
ARES™ Packer
• 液压坐封传统封隔器
BULLDOG™ Inflate
开关工具就位后，压裂最下部地层
底部地层压裂结束后，用HWB开关工具关闭该层压裂滑套
打开上面一层的压裂滑套、压裂直至所有地层压裂结束并关闭所有滑套
用HWB开关工具开启相应层位的滑套，投产
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ZoneSelect™ Single-Shot 压裂系统
Before
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After
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ZoneSelect™ Monobore 压裂系统
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ZoneSelect™ Monobore 压裂系统
层间封隔通过固井实现 • • • • 大大减少作业时间 所有层都能实现压裂 外部复合材质铠皮包裹，无固井碎屑 压裂过程中HWB 液压开关滑套工具提到管柱中特定腔体内， 防砂卡。
悬挂器一旦坐住, 开始通过管柱和浮鞋注水泥。胶塞下 行并不能打开压裂滑套（上开型）。两组HWB液压开 关滑套工具串行，用于压裂前后选择性打开和关闭压 裂滑套。
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ZoneSelect™ Monobore压裂系统 作业步骤
下入完井管柱、坐封悬挂器、注水泥
碰压、坐封封隔器
固井后、用HWB工具打开最底部压裂滑套
停泵后HWB锁块缩回、 把开关工具提到位于顶 部封隔器上部直井段内 的工具腔内。
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© 2008 Weatherford. All rights reserved.
ZoneSelect™ Monobore压裂系统 作业步骤
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ZoneSelect™ Single-Shot 压裂系统
一次多层增产措施(酸化或砾石充填) 而无需中心管
• • • • • • •
节约时间和成本，最多压裂12层（11个球座，1个趾端滑套） 采用单开压裂滑套（不能关闭）。 球座设计能保证密封，又不卡球。球能够返回地面。 减少作业时间。 各层独立作业。 压裂滑套外覆复合材质保护铠皮，防止杂质。 球座易磨铣。
投最小球、开启上面一层压裂滑套并对这层实施压裂
Drop the next-largest ball to seat in the next ZoneSelect SS sliding sleeve isolating the wellbore below and hydraulically opening the sleeve.
投最后一个球，完成所有层的压裂
Produce the well to clean up proppant and balls
开井口投产，返流球及多余砂
Mill-out any balls that remain and all ball seats
下钻磨铣球座和剩于的球
Produce the well.
Hydraulic set packer (traditional)
Multi-Shift Sleeve
Cast-Iron (铸铁)
Phenolic (sg =3.6)
Swellable packer
Single-Shot Sleeve
Aluminum (sg =2.7)
例子 #2: Cemented in place Multi-Shot sleeves with composite balls
Liner Hanger
ZoneSelect Sliding Sleeve
Openhole Packer
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ZoneSelect™裸眼分段压裂完井系统
特点 • 多种滑套类型；多种封隔器可选； • 多种尺寸3 .5”（15级）、4.5“（21级）、5.5“（22级） ；
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ZoneSelect™ Single-Shot 压裂系统 作业步骤
Run-in string, set the liner hanger or packer and the open-hole packers
ZoneSelect™ SS sliding sleeve Open-hole packer ZoneSelect toe sleeve Liner Hanger / Packer
Inflatable packer
Monobore Sleeve Engineered Composite (sg =1.8)
Cement
Toe Sleeve
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威德福专利保护的复合材质的外套
所有的压裂滑套外都包裹了一层薄薄的复合式外套铠皮. 这层外保 护层不密封，但能防止地层或者固井杂质进入压裂滑套的流通口。一 旦压裂滑套打开，压力通过流通口后进入复合式外套铠皮，使其分层 降解纤维化。
ZoneSelect™ ————分段压裂完井系统
Presenter’s Name：卫东
Date 28 Mar，2011
威德福井下控制阀/滑套/分段压裂服务范围
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隔断阀，滑套以及裸眼压裂系统 Barrier Valves, Sliding Sleeves, and Openhole Frac Systems
Drop the last ball and complete the frac job.
投最后一个球，完成所有层的压裂
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ZoneSelect™ 模块设计
ZoneSelect 可根据实际井况调整设计. 系统中每个工具可以相互组合、更换.
隔离方式
压裂滑套
压裂球
例子 #1: ARES™ packer, Single Shot Sleeves with aluminum balls
Toe Sleeve
(utilized on all 3 systems)
打压开启，不可关闭 • •
Multi-Shift
投球打开， 工具关闭 专利特有的 缓冲装置
•
rd. All rights reserved.
7
ZoneSelect™复合材料球
图中所示为在加拿大压裂作业中使 用过的球.在这口作业实例中，具体 参数如下：
• 高压扩张式封隔器 •
Cement
超长隔离段 •
Swell Packers
遇烃（水）膨胀封隔器
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ZoneSelect™ 4种压裂滑套及3种压裂方式
Monobore
• 工具开，工具关
Single Shot (SS)
• 投球打开锁死, 不可关闭 •
开井投产
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ZoneSelect™ Multi-Shift 压裂系统
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ZoneSelect™ Multi-Shift 压裂系统 作业步骤
• 送球泵速: (12.57 bbl/min) 2.00m3/min • 压裂泵速: (25.2 bbl/min) 4.00m3/min • 作业压力: (6380 psi to 7541 psi) 44 MPa up to 52 MPa • 压裂作业结束后，球随产液回流至 井口.
Note: 球到位以及持压后的环形卡痕