投球技巧法分层压裂对于堵塞球有什么要求

1.一种多级水力喷射分段压裂管柱嘚压裂工作方法其特征在于步骤如下: S1:多级水力喷射分段压裂管柱在下井前先进行通井、洗井; 52:组配多级水力喷射分段压裂管柱; 53:下钻,調整钻具至施工位置; 54:安装井口和地面管线并试压; 55:按照压裂施工设计的栗注程序施工第一段,完成施工后油管放喷喷势减弱后以600L/min反循环助排; 56:调整钻具位置,使喷射器对着设计的第二段喷点然后按照栗注程序施工第二段,完成施工后按S5步骤放喷后调整钻具重复该步骤,直至判断工具失效; 57:从井口投入钢球油管内憋压8?12 MPa,剪断喷枪本体与滑套之间固定的剪钉滑套下行至滑套坐落接头,堵塞下部通道同时打开水力喷射封隔工具上喷枪的出液孔以及封隔器的进水孔,胶筒由于喷枪的节流作用扩张胶筒坐封封隔下部的油套环空;沝力喷射封隔工具孔眼处形成射流,切割套管壁及地层成孔然后进行压裂施工; 58:放喷反冲完成后,调整钻具至下层施工位置从井口投叺钢球进行下层施工,直至工具失效起钻更换钻具; 59:重复上述S2-S8步骤直至完成所有施工层段; 在打开多级水力喷射分段压裂管柱,实施S5、S6、S7和S8步骤中的喷枪喷砂射孔时发生油压异常偏高,应先查看对比层段物性及喷砂射孔时油压 (1)若层段间物性相近,且各层段的喷射压力均异常偏高且套放出液正常,则断定为地层原因而非工具原因,此时的处理方法:在不超压的情况下继续施工; (2)若层段间物性相近但層段间喷射油压大,差异性异常偏高则判定喷嘴被异物堵塞或砂堵,此时的处理方法:应查看并及时调节液体胶联比确保胶联良好,及時反洗井解堵

2.根据权利要求1所述的一种多级水力喷射分段压裂管柱的压裂工作方法,其特征在于:在打开喷枪喷砂射孔时发生油压异常偏低先与上一层段喷射压力对比,若喷射压力明显降低判定为喷嘴冲蚀严重,此时的处理方法: (O按照操作说明开启工具串的下一个“喷射单元”或者起钻检查更换工具; (2)多级水力喷射分段压裂管柱出现破损点,起钻查看

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韩静静, 邓继学, 景志明. 连续分层压裂投球技巧器的研制与应用[J]. 石油机械, ): 87-89

连续分层压裂投球技巧器的研制与应用

1. 川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司;
2. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室

基金项目: 中国石油集团公司川庆钻探工程有限公司2011年科研攻关项目“连续分层压裂高压投球技巧器的研制”(2011-92)

韩静靜,女,工程师,生于1979年,2005年毕业于西安石油大学机械电子工程专业,现从事井下试油压裂工具的研发工作。地址:(710018)陕西省西安市电话:(029)。E-mail:

摘要: 不动管柱连续分层压裂作业时没有高压大直径的投球技巧器,投球技巧打滑套时必须停泵从井口投钢球,存在施工和安全风险。鉴于此,研制了连续汾层压裂投球技巧器该投球技巧器可在带压70 MPa条件下,通过远程控制投15个直径20~75 mm的钢球,测球器检测钢球投入情况,确保每次只能投入1个钢球,实现鈈停泵连续施工。现场6口井的应用结果表明,连续分层压裂投球技巧器可按照预定的程序,顺利在每层压裂作业时准确投球技巧,测球计球无误该产品的成功研制提高了不动管柱连续分层压裂作业的安全性。

近年来不动管柱分层压裂工艺技术[,]已发展到每井次施工达10层以上,因沒有满足这一要求的投球技巧器所以需停泵,通过开关高压阀门投球技巧打滑套从井口投球技巧,这会带来极大安全风险;投球技巧時要停止泵注每次至少需要30 min以上,使井内形成一定的沉砂造成砂堵。为保证连续压裂施工加快施工进度,研制了连续分层压裂投球技巧器 该投球技巧器驱动系统处于闭环状态,不会出现零点漂移;传动机构封闭在压力场内通过丝杠的旋转运动大大减小了摩擦阻力,提高了传动效率;数字信号控制提高了驱动的准确性和可靠性;配套测球计数器提高了投球技巧的可靠性。

连续分层压裂投球技巧器結构如图1所示工作时,将要投入的一定数量的钢球或尼龙球按从小到大的方式置入储球筒中滑板可根据钢球直径大小,按照由小到大嘚排列预装保证钢球在现场施工高压管线的抖动下不发生错乱排列。投球技巧时将所投入钢球的直径分别存入远控箱的存储器中,每按远控箱上的按钮1次伺服电机通过传动机构带动丝杠做直线运动,驱动开闭滑板移动相应的距离当移动距离大于或等于钢球直径时,鋼球在重力的作用下掉入井内;存在储球筒中的钢球因其直径大于开闭滑板的移动距离所以不会掉入井内。如此反复按每个钢球直径的夶小移动钢球之间直径级差的距离,确保按照从小到大的排球方式将钢球从排球器内投入井内完成投球技巧工艺。

1—高压堵头;2—储球筒;3—钢球;4—滑板;5—传动机构;6—丝杠;7—电机;8—螺栓;9—测球器;10—测球计数器;11—远程操作面板

通径6 mm,密封压力105 MPa投球技巧压力70 MPa,?20~?75 mm钢球15个15個位点程序设置,远程控制距离50 m每次投1个球。

设计储球排球筒(见图2)时必须保证投入的第1个球处于最下端及中心位置,再大一级的钢球須重叠在较小直径的球上面球两侧不能有钢球从侧面相挤,确保钢球从小到大向上排列;排球杆应具有一定的强度在筒内钢球重力的莋用下不能变形,若变形则钢球会从2道扶球杆之间漏下发生错乱,从而失去排球作用;增大投球技巧器内径可增大排球器受力将排球器设计为弧状梯形结构。

1—投球技巧筒;2—滑块;3—排球杆;4—轨道;5—钢球;6—开闭滑杆

5个钢球不发生错乱,一个压一个排列时只要将直径不夶于投球技巧筒直径的钢球进行排列,就可以达到排球要求而直径大于投球技巧筒内径的钢球不需投球技巧器的排列也不会发生错乱现潒。直径不大于投球技巧筒内径的钢球共有8个直径最小20 mm,最大38 mm根据等差数列求和公式可知8个钢球的高度为232 mm;开闭滑杆距储球排球筒管壁的最大距离为56 mm;根据勾股定理可知,排球杆长度为239 mm排球杆顶部排列的钢球最大直径为38 mm,只要2根杆将钢球扶正在它们的中间即可故两鍺的距离不大于38 mm。排球杆下部与开闭滑杆之间、上部与滑块之间采用铰连方式连接确保相互之间灵活转动。

投球技巧器采用伺服电机驱動保持转矩4 N·m,通过数控系统对伺服电机进行闭环控制使投球技巧滑板的开度变化实现投球技巧。电机与滑板之间采用丝杠螺母传动機构[]丝杠螺母精度6级。

投球技巧控制流程如图3所示投球技巧前,将要投钢球个数及直径输入到控制模块中控制模块自动将投球技巧器的开度打开到略小于第1个钢球直径1 mm;投球技巧时,控制模块将投球技巧器的开度开到略大于该钢球直径1 mm;此时若钢球检测器检测到投叺1个钢球的信号,测球计数器显示“=1”则投入第1个钢球的程序结束;若没有检测到信号,测球计数器显示“<1”说明钢球没有被投入囲内,将投球技巧器开度再增大1 mm若检测到钢球投入的信号并且是1个钢球时,则投球技巧结束;当检测到投入2个钢球时则发出报警信号,说明发生了误投情况这时要停止施工,采取必要的措施进行补救

为了使投球技巧管道承受超高压力及减小检测误差,选择钛合金作為投球技巧管道的材料在钛金属管道外加一恒定磁场,当钢球通过磁场时钛合金管道内的磁通量增大。为了检测到这一变化在钛合金管道外壁上缠绕线圈,通过芯片采集线圈的电压变化即可检测到钢球是否存在[]。将2块钕铁硼磁铁作为稳恒磁场源设计3 000匝高密度线圈檢测钢球。线圈信号经放大后由DSP芯片检测

(1)利用与投球技巧筒内壁相切的梯队弧板,对球从小到大进行排列解决了各种钢球错乱排列问題,突破了小直径钢球在大直径投球技巧筒中的排列技术

(2)投球技巧器控制电机为伺服电机,增加编码器可使整个驱动系统处于闭环状態;采用遥控的方式操作,避免工人在井口投球技巧的风险[]

(3)传动机构封闭在压力场内,通过小直径丝杠的旋转运动带动高压腔内连杆往复运动,精确调节投球技巧器的开门尺寸;大大减小了摩擦阻力及高压下形成的推力消除了螺纹变形误差,提高了传动效率达到了精确控制的要求。

(4)采用电磁检测技术对所投入的钢球进行检测防止多投或没投而造成重大工程失误。

(5)数字信号控制大大提高了驱动的准確性和可靠性同时提高了系统的集成度。

连续分层压裂投球技巧器共在现场应用6口井应用情况见表1。按照预定的程序投球技巧器顺利在每层压裂作业时准确投球技巧,测球计球无误完成了压裂作业中投球技巧这一环节。

(1)连续分层压裂投球技巧器解决了现场投球技巧存在安全风险大停泵投球技巧造成的打滑套分层压裂成功率低的问题,可实现16级分层压裂工艺;可不停泵投球技巧进行持续的压裂施工防止砂液沉降在球座上,避免施工中滑套打不开而造成施工失败

(2)下一步计划对该投球技巧器进行改进升级,使其能适用于套管滑套分層压裂最大投球技巧直径达到89 mm;由于打滑套的球有可能是尼龙球或复合材料,所以投入探测技术还需要进一步优化

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    压裂管柱一般分为笼统压裂管柱和分层压裂管柱
目前常用的支撑剂有天然石英砂和人造支撑剂陶粒
 支撑剂物悝性能包括粒度组成、球度和圆度、密度、酸溶解度、浊度和抗破碎能力。
一、滑套式管柱分层压裂工艺
     投球技巧法压裂工艺主要指压裂過程中投密封球封堵炮眼的压裂工艺工艺原理是根据不同渗透率的油层吸液能力不同,已经压裂层段和渗透率高的层段吸液能力强的特點投入一定量的堵塞球或炮眼密封球,封堵已经压裂层段或渗透率高、吸液能力强的油层炮眼使井筒内压力增高,当达到破裂压力高嘚层段的破裂压力时 目的层也被压开裂缝。

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