高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)的研制

呂芳蕾

高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)的研制

呂芳蕾

（勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營(yíng)257000）①

水平井裸眼封隔器分段壓裂完井工藝技術(shù)是提高低滲透油藏產(chǎn)能的重要技術(shù)手段。高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)是水平井裸眼分段壓裂完井工藝管柱的主要配套工具之一。該工具送入預(yù)定位置后丟手，懸掛密封總成可以承接尾管懸重力和壓裂過(guò)程中的上頂力，并能夠?qū)崿F(xiàn)尾管頂部環(huán)空的有效密封。整個(gè)系統(tǒng)具有工藝實(shí)施簡(jiǎn)單可靠，懸掛力大，密封壓力高、內(nèi)通徑大等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)已在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了7口井，有廣闊的應(yīng)用前景。

高壓；大通徑；懸掛

勝利油田特低滲油藏具有深埋、高溫、層多、層薄、物性差的特點(diǎn)，儲(chǔ)層改造難度大，增產(chǎn)效果差，制約特低滲透油藏的開(kāi)發(fā)。低滲油藏的資源特點(diǎn)決定了無(wú)法直接照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)［1］。自2010年以來(lái)，按照“邊引進(jìn)學(xué)習(xí)，邊應(yīng)用提升，邊自主研發(fā)”［2］的技術(shù)思路，不斷攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了壓裂完井工具的突破，自主研發(fā)形成的177．8mm×114．3mm（7英寸×4英寸）水平井裸眼封隔器分段壓裂完井管柱，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵工具的改進(jìn)與完善，具備了實(shí)施15段的能力。其主要配套工具高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)了尾管的懸掛，密封以及壓裂管柱的回接，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了很好的應(yīng)用效果。

1　技術(shù)分析

水平井裸眼封隔器分段壓裂完井管柱主要采用裸眼完井，采用裸眼壓裂封隔器分隔油層，通過(guò)投低密度球逐級(jí)打開(kāi)壓裂滑套的方式，實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓裂完井一體化［3］。管柱主要組成（由上而下）為：高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)、水平井裸眼壓裂封隔器、水平井投球滑套、水平井壓差滑套、水平井井筒隔離閥、水平井底部循環(huán)閥。

1．1 結(jié)構(gòu)［4］

高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)主要包括送入總成和懸掛密封總成，其中送入總成采用串聯(lián)大推力液缸設(shè)計(jì)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要的坐封力調(diào)節(jié)液缸的級(jí)數(shù)。主要用于連接鉆桿與壓裂完井管柱，將完井管柱送入預(yù)定位置后進(jìn)行丟手。該部分主要由上接頭、滑動(dòng)套、上中心管、連接套、上液缸、下中心管、丟手座、外套、丟手頭等部分組成，如圖1所示。

圖1　送入總成結(jié)構(gòu)示意

懸掛密封總成主要用于承接尾管懸重，并實(shí)現(xiàn)尾管頂部環(huán)空的有效密封。主要由中心回接管、啟動(dòng)剪釘、上卡瓦座、上卡瓦、坐掛剪釘A、上脹頭、組合膠筒、下脹頭、坐掛剪釘B、下卡瓦、下接頭等部分組成，如圖2所示。

圖2　懸掛密封總成結(jié)構(gòu)示意

1．2 工藝原理

該高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)工作時(shí)將送入總成的丟手頭與懸掛密封總成的中心回接管通過(guò)啟動(dòng)剪釘連接，丟手頭插入中心管回接管中連接中心回接管，送入總成上接頭連接鉆桿，懸掛密封總成下接頭連接完井尾管管串下入到設(shè)計(jì)位置，鉆桿內(nèi)加壓，液缸產(chǎn)生液壓力，剪斷啟動(dòng)剪釘，開(kāi)始坐封組合膠筒，當(dāng)力達(dá)到坐掛剪釘B的設(shè)計(jì)值時(shí)，坐掛剪釘B剪斷，開(kāi)始坐掛下卡瓦，當(dāng)力繼續(xù)增大，下卡瓦和組合膠筒坐掛、坐封完全，并且達(dá)到坐掛剪釘A的設(shè)計(jì)值時(shí)，坐掛剪釘A剪斷，開(kāi)始坐掛上卡瓦。懸掛密封總成完成坐封、坐掛動(dòng)作后，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)管柱，丟手頭與中心管回接管脫開(kāi)，完成丟手，上提管柱，起出鉆桿及丟手總成，下入回接管柱進(jìn)行壓裂［5］。

1．3 主要技術(shù)參數(shù)

對(duì)設(shè)計(jì)的高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)進(jìn)行了頂部環(huán)空密封試驗(yàn)、卡瓦懸掛能力試驗(yàn)、送入工具丟手試驗(yàn)、回接插管后密封壓力性能試驗(yàn)。該工具性能參數(shù)都達(dá)到了設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工要求。具體參數(shù)如表1。

表1　可丟手送入懸掛系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

1．4 技術(shù)特點(diǎn)

1） 工具的環(huán)空密封壓差高，滿足了壓裂過(guò)程中壓力高的要求。

2） 該工具設(shè)計(jì)了獨(dú)立的丟手系統(tǒng)，丟手系統(tǒng)可反復(fù)使用，降低了成本，丟手采用倒扣的方式，操作簡(jiǎn)單、可靠。

3） 采用獨(dú)立的串聯(lián)液缸設(shè)計(jì)，可根據(jù)懸掛系統(tǒng)完全坐封、坐掛所需要的力調(diào)節(jié)液缸的級(jí)數(shù)，比較方便。

4） 壓裂施工時(shí)，回接管柱直接插入懸掛密封總成的中心回接管，操作方便，且具有密封盒固定的作用，回接管柱無(wú)需采用水力錨。

5） 工具的內(nèi)通徑大，有利于后續(xù)其他工藝實(shí)施。

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該工具經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和完善，在勝利油田與其他工具配合共進(jìn)行了7井次的水平井裸眼封隔器分段壓裂現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了很好的應(yīng)用效果。實(shí)施的7口井水平段長(zhǎng)度800～1 494m，單井分段級(jí)數(shù)10 ～12級(jí)，單段最大加砂50m3，最大排量5．7m3／min，累計(jì)增油3．66×104t。

典型井例：樊5410HF井屬于樊154區(qū)塊，為濁積巖油藏，水平段長(zhǎng)為1052m，采用水平井裸眼封隔器分段壓裂完井管柱對(duì)該井分11段壓裂。壓裂過(guò)程中，高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)啟動(dòng)壓力18mPa，加壓至25mPa，確保高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)坐掛、坐封完全，倒扣16圈丟手，頂部驗(yàn)封滿足要求，壓裂過(guò)程中總液量2651m3，最高砂比50%，最大施工排量4．8m3／min。該井2013-01-24投產(chǎn)，截止2014-10-18，該井累計(jì)增油6495．9t。

3　結(jié)論

高壓大通徑送入懸掛系統(tǒng)集懸掛、密封、丟手于一身，工具懸掛力和防上頂力大、環(huán)空密封壓差高，性能可靠，坐封坐掛需要的液壓力調(diào)節(jié)方便，具有很強(qiáng)的可控性和可操作性，工具內(nèi)通徑大，便于后期進(jìn)行其他施工操作。該工具還可與其他工具配合使用。

［1］ Seale R，Packer S．O penhole completion systemenablesmultistage fracturing and stim ulation along horizontal wellbores［J］．Drilling Contractor，2007（8）：112-114．

［2］ 馬洪芬，王炳，蔡景超．水平井裸眼分段壓裂工藝在S201715 H井上的應(yīng)用［J］．油氣井測(cè)試，2011，20 （4）：31-33．

［3］ 張海燕，魏新芳，余金陵．水平井裸眼分段壓裂完井關(guān)鍵工具研制［J］．石油鉆采工藝，2013，35（2）：86-89．

［4］ 李洪春，蒲曉莉，賈長(zhǎng)貴．水平井裸眼分段壓裂工具設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析［J］．石油機(jī)械，2012，40（5）：82-85．

［5］ 王勵(lì)斌．水平井裸眼選擇性分段壓裂完井技術(shù)及工具［J］．石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40（4）：70-74．

Development of Large Diameter High Pressure Feeding Suspension System

LYU Fanglei
（Research Institute of Production Technology，Shengli Oilfield Com pany，Dongying257000China）

Low permeability reservoir is rich in resources in Shengli Oilfield．Technology of horizontal wells with open hole packer staged fracturing completion is an im portant technology to improve the low permeability reservoir production capacity．High pressure and large diameter feeding suspension system is one of themainmatching tools．The system ismainly composed with release assem bly and suspension sealing assem bly．Among them release assem bly can connect the drill pipe and the fracturing completion string，and can release after sending the tail pipe into a predetermined position，suspension sealing assem bly can undertake tail hanging weight of the fracturing completion string and the up ward force of a string of In the process of fracturing and can realize effective sealing tail pipe at the top of the annulus．The w hole system has a process to im plement a sim ple and reliable process，suspension force is big，high sealing pressure，large in size etc．The system has been applied in 7 wells in the field application．With the increasing application of staged fracturing horizontal well completion，the system has broad application prospects．

high pressure；chase drive；suspension

TE931．2

B

10．3969／j．issn．10013842．2015．03．018

10013482（2015）03007503

①2014-10-20

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“勝利油田薄互層低滲透油田開(kāi)發(fā)示范工程”（2011Z-X05051）

呂芳蕾（1981-），女，山東萊陽(yáng)人，工程師，從事壓裂工藝與完井工藝研究，Email：lvfanglei．slyt＠sinopec．com。