井下压裂工具应用.docx

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井下压裂工具应用

井下压裂工具应用

目录

分层压裂工具简介

（一）、分层压裂井下工具组合

（1）Y221封隔器+单滑套喷砂器+安全接头

（2）Y221封隔器+单滑套喷砂器+Y111封隔器+循环阀+安全接头

（3）Y221封隔器+平衡阀+单滑套喷砂器+伸缩器+Y111封隔器+循环阀+安全接头

（4）Y221封隔器+双滑套喷砂器+Y111封隔器+循环阀+安全接头

（5）221+敞口喷砂器+Y111组合+循环阀+安全接头

（二）Y221A型找漏验套工具

Y221A型封隔器的改进措施

施工方式

使用注意事项

现场应用情况

（三）XF105/60型卡封专用井口

结构及特点

技术原理

现场使用情况

卡封压裂专用井口现场使用统计表

井下压裂工具情况总结

分层压裂工具简介

随着老油田进入开发后期，主力油气藏进入采空或高含水阶段，因此出现产量逐渐下滑状态。

为了保持油田的稳产和上储的生产实际需求,对二、三油气藏的开发日益重要。

压裂是重要的开发增产手段，可是目前主要采用多层合压的施工方式，这种压裂方式对油层的压裂针对性不强，不能清晰的认识各层的产能情况和充分发挥各层生产能力，同时也不能很好的达到压裂的预期目的。

例如：

对一口井三个层位进行合压，由于地层本身应力差异、地层能量差异或钻井和作业过程中造成的外来污染等原因，造成了油气层破裂压力差异。

因此在一次施工中如果各层破裂压力相差很大那么只能打开破裂压力小的层，即使是多次进行重复压裂，其压裂施工的结果可能只是反复地对同一个层位进行改造，而其他的两个层位未达到压裂改造目的；如果三个层破裂压力相差不大，施工中虽然可能都有不同程度的打开，但是也不能完全达到压裂施工的设计意图。

即使过去采用投球分层压裂、添砂分层压裂或者采用桥塞封堵非压裂层的方式进行分层压裂，但是由于多方面的原因造成投球分压的效果不明显；而采用添砂或桥塞分层压裂的方式施工量大、作业周期长、作业成本高昂，不适合大量应用，因此开展了一次性双封工艺管串分层压裂的研究。

这种工艺管串具备：

一次能完成1-3层的施工任务、可操作性强、可靠性高、费用低。

我们针对深井、高温、高压及大砂比、高排量等压裂工艺要求设计出多种分层压裂管串。

同时还针对压裂工艺需求开发研制了XF105/60型专用环空压裂悬挂器和XF105/60型卡封压裂专用井口。

在现有封隔器基础之上开发研制了Y221A型试压验套及找漏工具，为大修作业队伍提供了性能可靠的工具支持。

从2000年5月开始设计、试验、改进、推广应用至今快有6年的时间，分别在、冀东、吉林、东北局、中南局、华北分公司、新疆吐哈等油田共推广应用300余口井，取得了很好的压裂增产效果。

（一）、分层压裂井下工具组合

分层压裂主要通过井下封隔器和辅助工具完成油气层的分离，然后通过控制滑套的开关对不同的目的层进行压裂改造。

目前我们拥有针对51/2″和7″套管的系列分层压裂工具组合，以Y221和Y111为主力封隔器。

还开发了Y211、Y241、Y341等型号封隔器，针对不同的需求进行组合分层压裂管柱。

目前我们根据不同油田的特点和需求开发如下几种常用组合：

（1）Y221封隔器+单滑套喷砂器+安全接头

该组合结构简单、井下工具数量少、能够完成两目的层压裂改造要求、影响解封因素少。

主要适合射开层少、套管质量及固井质量好的油气井。

缺点是：

当压裂第一目的层时出现砂堵，无法通过反洗井方式迅速排出压裂砂液，易造成油管堵死，给后续作业造成影响。

（2）Y221封隔器+单滑套喷砂器+Y111封隔器+循环阀+安全接头

该组合结构相对复杂、井下工具数量略多、能够完成两目的层压裂改造要求、影响解封因素较多。

主要适合射开层较多、套管质量及固井质量好的油气井。

该组合能够在任何时间进行多次开关控制阀，通过反洗井方式迅速排出压裂砂液，防止因砂堵堵死油管，方便后续作业。

缺点是：

影响解封因素较多，解封较困难，需要解封动力较大。

（3）Y221封隔器+平衡阀+单滑套喷砂器+伸缩器+Y111封隔器+循环阀+安全接头

该组合结构复杂、井下工具数量多、能够完成两目的层压裂改造要求，同时满足护套和隔离非压裂目的层的作用。

主要适合射开层较多、套管质量及固井质量好的油气井。

该组合能够在任何时间进行多次开关控制阀，通过反洗井方式迅速排出压裂砂液，防止因砂堵堵死油管，方便后续作业。

主要优点是：

增加了平衡阀来消除因层间压差造成的解封困难问题；增加了伸缩器解决了分级解封问题。

缺点是：

工具较多，造成不可靠因素多，不利于长途运输等。

（4）Y221封隔器+双滑套喷砂器+Y111封隔器+循环阀+安全接头

该组合结构十分复杂、井下工具数量多、能够完成两目的层压裂改造要求，同时满足护套和隔离非压裂目的层的作用。

主要适合射开层较多、套管质量及固井质量好的油气井，主要满足那些压后不动管柱直接进行合采的油气井。

该组合能够在任何时间进行多次开关控制阀，通过反洗井方式迅速排出压裂砂液，防止因砂堵堵死油管，方便后续作业。

主要优点是：

双滑套喷砂器能够控制分层压裂，还能够控制平衡上下两压裂目的层和连通合采，也有利于消除最后解封时的一些阻力。

缺点是：

工具较多，结构复杂，地面安装工作量较大，地面检验控制情况和试压要求很高，不利于长途运输等。

（5）221+敞口喷砂器+Y111组合+循环阀+安全接头

该种组合主要用于选择性、强针对性对某一单层进行压裂改造。

这种组合具有结构简单、不受排量等因素限制。

上述组合是我们经过多年研究、改进和应用非常成熟的主力分层管串，是经过现场实际考验和检验过的。

据统计上述管串坐封验封成功率为100%（不计油管和套管因素）；压裂施工成功率97%以上；一次解封成功率80%以上；大修率10%左右。

由于我们充分考虑了管柱的可靠性能，使用了井下安全丢手接头和加工了专用封隔器打捞工具，所以大大的缩短了大修打捞周期。

我们在研制井下压裂工具的同时，也时刻跟随压裂工艺及大修工艺的需求开发研制了以下工具。

（二）Y221A型找漏验套工具

目前，在油田钻井完井及修井作业施工中，经常对油层套管进行验套、试压、找漏等施工。

在这些施工项目中，常用水力压差式封隔器进行施工，而水力压差式封隔器在性能方面有一定局限性，其耐压较低，胶件恢复性较差。

在井内坐封次数增多后，胶筒易损坏，使施工成功率降低。

以致影响作业施工周期，增加施工费用。

我们目前用于压裂施工的Y221型高温高压封隔器，在这几年的应用中，具有很好的性能，施工成功率很高经过对工艺及工具的研究、论证，将Y221压裂封隔器经过一定的改造试验，将其应用于套管试压、验套找漏和挤堵施工中，对提高修井作业施工速度，缩短施工周期，而且能够一次完成3-6个点的试压找漏。

为油田增产增效有巨大意义。

Y221A型封隔器的改进措施

针对油田作业施工的工艺要求，要使现有的Y221压裂封隔器能满足套管试压、找漏验套等工艺要求，必须对该工具进行一定的技术改造，具体进行了如下改进措施：

1、工具结构改造

在验套和找漏施工中，封隔器只需要封住井筒的上部或下部,来验证下部或上部套管的好坏,在两种方式中,所需使用的封隔器结构有所不同。

若进行封上验下,用RTTS封隔器+水力锚,从油管正打压可试验下部套管,然后逐段下移坐封进行试压,直至验完下部套管;若需进行封下验上,则须对封隔器进行技术改进,将封隔器水力锚改为专用试压接头连接在封隔器胶筒上部,坐封后可直接将封隔器下部套管封住.而上部油套是连通的,只需坐好悬挂器,关闭套管阀门后打压试验上部套管,然后逐段上移坐封进行试压,即可实现找漏目的。

2、封隔器胶筒的改进

在验套找漏施工中,需要对封隔器进行多次坐封操作,而压力要求相对压裂封隔器要低,对此,将封隔器胶筒进行了改进,降低其硬度,由原来的邵氏硬度85度降低至80度,从而提高了恢复弹性,有利于多次坐封,其耐压性能仍达到了55MPa以上，完全能满足一般井况的施工要求。

施工方式

1、封上部验下部套管

在封上验下方式下，管串为27/8"油管+水力锚+封隔器+尾管；坐封后正打压试验，然后，逐段往下找漏点。

2、封下部验上部套管

试压管串为：

27/8"油管+专用试压接头+封隔器；坐封后，其油套已连通，正、反试压均可；然后逐段上移进行试压找漏。

使用注意事项

该封隔器在下井过程中，需要注意的事项与其它大直径工具起下的注意事项大致相同，对一些特殊的注意事项说明如下：

1、在试压找漏或验套施工中，由于坐封井段较长，应对需要验证的井段全部进行刮削处理，以保证封隔器能可靠坐封。

2、由于该胶筒硬度较低，坐封时加压重量控制在6~8吨，以提高胶筒在井内的坐封次数。

3、对试压井段在1000米以内，需要在封隔器上部增加适当钻铤加重，以使坐封重量能满足要求。

现场应用情况

经过对Y221封隔器的改造，利用不同结构的工具分别在文72-365、文72-203、文13-255、文79-131、文33-126井进行了套管试压、套管找漏施工，每口井坐封次数均在3~5次不等，施工成功率达到100%；在文72-144、濮侧58井卡封化学挤堵施工，封隔器使用性能好，可靠性高，保证了施工一次成功，到目前为止现场应用50余口井。

（三）XF105/60型卡封专用井口

我处在近年来的外出施工中，通过不断开拓市场，已在全国许多油气田取得突破性的成效。

通过近年来在各种技术方面的不断攻关，也在内外部市场中达到了较高的技术水平。

工艺研究所技术人员在外部项目的施工中也在不断进行技术革新和改进，在压裂工具及其配套设施方面也有了新的东西在不断推出，如我所近年来研制并已推广应用的KF105/60型卡封压裂专用井口即是其中之一项。

该专用井口为105MPa压力级别，但却比105MPa的标准井口在体积和重量方面简单了许多，该专用井口具有结构简单、耐压高、适用性强等优点。

其最大特点是进行卡封压裂施工时，不需要更换原生产井口，直接下卡封压裂管柱后，进行座封验封、装该专用井口，即可进行压裂施工。

该专用井口变径法兰可与21Mpa、35Mpa采油井口大四通法兰直接连接，专用油管短节可与27/8″、31/2″压裂管柱连接，适用于所有的卡封压裂施工井。

使用该专用井口可减少作业施工时间，并大大降低拆换井口的工作量。

尤其适合在外部市场压裂中的使用，完全可以用于常规油气井卡封压裂施工。

同时该卡封压裂专用井口还对部分特殊井况的压裂井具有适用性，如在采油一厂和采油四厂等，由于原井口在过去的生产中，大四通下部的套管短节与套管接箍焊接上了，或者井口套管处有套损，或者无法更换原生产井口的大四通等，造成这些井在压裂施工前必须先进行大修换套，既增加了施工费用，又延长了施工周期，对油田的增储上产影响很大，如果采用我们所研制的这种专用压裂井口，即可满足其压裂施工的要求，使问题得到及时的解决。

结构及特点

该卡封压裂专用井口是我们经过较长时间的研究开发出来的，最先的专用井口只有一个高压阀门，且其他配套部件也不全，经过几次改进后，现在的卡封压裂专用井口由专用变径法兰、105Mpa阀门、法兰短节、专用油管短节、高压放喷三通、高压旋塞阀，专用变扣接头，环空限压阀、压力表及考克等组成。

变径法兰为两用结构，即可与25Mpa、35Mpa采油井口连接，连接35Mpa和60Mpa采油井口时只需将普通钢圈换成异径钢圈即可配套使用；专用油管短节有两种规格；高压放喷三通及压力表等实现了压裂后放喷的需要。

技术原理

井口的安装：

下完卡封压裂管柱后，将卡封压裂专用

井口的油管短节接于压裂管柱上，即可进行封隔器座封，然后将井口座于原生产井口大四通上，上紧井口螺栓。

井口安全性：

为了保证井口施工的安全性能，在原井口的环空阀门上安装一套适合的限压阀，以保证意外情况下套压突然升高时，该限压阀能及时地打开，便原井口