QC成果-提高不动管柱水力喷射压裂施工段数.ppt

提高 套管不动管柱水力喷射压裂 施工段数,4,1、小组概况 2、背景介绍 3、课题选择 4、设定目标 5、可行性分析 6、原因分析,7、确定要因 8、制定对策 9、对策实施 10、效果检查 11、巩固措施 12、下一步计划,目 录,1 小组概况,制表：桂捷,时间：2010.3.5,1 小组概况,2006年：获陕西省一等奖、全国优秀质量管理小组 2007年：获石油工业qc成果一等奖、全国优秀质量管理 小组 2008年：获长庆油田分公司一等奖、中国质量协会石油协会二等奖 2009年：获长庆油田分公司三等奖、陕西省优秀奖,获奖情况,2 背景介绍,水力喷射压裂的基本原理：,通过水力喷砂射孔在储层形成孔道后持续喷射，在高压水射流作用下孔道形成增压的同时提升环空压力, 当孔内压力超过地层破裂压力时瞬间将地层压开，实现水力喷射压裂。,水力喷射压裂工艺简介,主要特点： 射孔、压裂一体化 无需机械隔离 一趟管柱可以连续实施多段压裂,2 背景介绍,2008年，在苏10-30-38h井（一段）和苏平14-13-36井（两段）成功实施了气田水平井的拖动水力喷射压裂施工。,2009年，在靖平33-13等4口水平井开展了不动管柱水力喷射分段酸压（压裂）三段的工艺试验，施工过程顺利，工具性能可靠，显示出了较好的应用前景。,气田水平井水力喷射压裂发展现状,3 课题选择,随着气田开发的需要，水平段大于1000米的长水平段 水平井不断增加。,3 课题选择,苏里格气田水平井压裂段数与压后试气产量关系,前期井效果分析表明，增加水平段长度和改造段数对 提高水平井产量影响较大。,3 课题选择,上级部门提出了不动管柱水力喷射分段压裂五段及五段 以上的要求。,3 课题选择,前期井效果分析表明增加水平段长度和改造段数对提高水平井产量影响较大。,水平段大于1000米的长水平段水平井不断增加。,上级部门提出了不动管柱水力喷射分段压裂五段及五段以上的要求。,提高气田水平井4套管不动管柱 水力喷射压裂施工段数,4 目标设定,设定目标,通过改进工艺完善配套工具等措施，实现气田水平井 4套管不动管柱水力喷射压裂五段以上的目标,1段,2段,3段,5段,活动前,目标,5 可行性分析,技术水平,成员素质,1、近几年攻关研究使我们对水力喷射压裂技术有了深刻认识。 2、小组大部分成员参加过滑套类相关工具的设计和现场施工， 经验丰富。 3、国外水平井多段改造工艺为我们的设计提供了参考。,团队成员有经验丰富的高级工程师且大部分成员具有较强的理论、实践基础及小组qc活动经验，有较高的技术素养、管理水平和团队协作能力。,提高气田水平井4套管不动管柱水力 喷射压裂施工段数目标是可以实现的,结 论,6 原因分析,不 动 管 柱 水 力 喷 射 压 裂 施 工 段 数 受 限,培训不够,设计经验不足,携砂液对工具的冲蚀,井筒未彻底清洗,油管接箍与套管内壁的间隙小,油管的强度不够,滑套进入滑套座不能密封,携砂液对滑套冲蚀过大,喷嘴流道结构不合理,喷嘴排列方式不合理,液体粘度高导致节流压差大,环 境,工 具,职业素养不够,施工液体,井筒,油管,滑套,密封球,喷嘴,密封球在高压下密封性能差,工具外壁与套管内壁的间隙小,人员,7 确定要因,7 确定要因,制表：王在强,时间：2010.5.4,7 确定要因,影响射孔期间携砂液能顺利通过油套环空的主要因素是油管接箍与套管内壁的间隙，增加段数就要将油管换成2油管，油管接箍与套管内壁间隙明显变小，2n80平式油管油套管环空/油管内孔面积比为62.9%，会增大节流压差，影响携砂液循环。,要因一：油管接箍与套管内壁的间隙小,7 确定要因,要因二：携砂液对滑套冲蚀过大,密封球同上一级滑套保持一定间隙的同时必需于本级滑套有一定的过盈量才能完成正常坐封，在施工过程中滑套被携砂液冲蚀后会出现内径扩大的现象，在此情况下密封球的密封可靠性是压裂施工的关键。,制表：蒙鑫,时间：2010.4.20,7 确定要因,要因三：密封球在高压下密封性能差,密封球在高压作用下可能发生严重变形或破坏导致其不能正常工作。,7 确定要因,要因四：喷嘴流道结构不合理,水力喷砂射孔阶段主要依靠等速核的水力冲蚀作用射穿套管、水泥环打开储层岩石，要求：1、快速有效的射孔；2、足够的射孔深度。 压裂阶段要求射流扩散角小，通过射流能将更多的环空液体带入裂缝，实现自动封隔。,水力喷射压裂要求的射流特性：1、等速核长、流速快；2、扩散角小。,喷嘴是形成射流的主要元件，其流道结构直接决定了射流特性，因此喷嘴的流道结构设计是实现水力喷射压裂的关键。,等速核,7 确定要因,为了增加水力喷射压裂施工段数，喷射器壁厚逐渐变薄，喷嘴不断变短，严重影响了喷嘴的流道结构。,8 制定对策,制表：任勇,时间：2010.5.10,9 对策实施,措施一：优选小接箍油管,小接箍油管与2n80平式油管机械性能相近，但环空间隙明显增大。按1.8安全系数计算，小接箍2油管最大许可下入深度为2570m左右，可以满足目前4套管井水力喷射压裂需要。,结论：,制表：胡相君,时间：2010.5.13,9 对策实施,措施二：优选滑套材质,选取一口油井，将滑套连接在压裂管柱上，待施工结束后起出，采用测量的办法来评价滑套磨损量。,左侧为20 crmo试件，右侧为35 crmo试件,实验前,实验后,制表：冯飞,时间：2010.5.15,9 对策实施,1、20crmo材质的滑套耐磨性能比35crmo材质的滑套高； 2、两种材质滑套均存在不同程度磨损，但内壁光滑，密封性能可以满足 现场施工的要求。,结论：,制表：樊晨,时间：2010.5.20,9 对策实施,措施三：优选密封球材质,44.45mm, 50.8mm, 57.15mm 三种规格空心钢球室内承压试验。 44.8mm, 40mm, 38mm, 30.1mm 四种规格树脂球室内承压试验,空心钢球打压前实物图,破坏后实物图,树脂球打压前实物图,破坏后实物图,结论：,1、所有树脂球在45mpa下均发生较为严重的变形，形状由初期的圆形变为圆台型，不能满足水力喷射压裂施工要求。 2、空心钢球在45mpa下均未发生变形且密封良好，可以满足水力喷射压裂施工要求。压力为60mpa时，44.45mm发生破坏。在压力为50mpa时，57.15mm发生破坏。,9 对策实施,喷嘴几何结构： 圆弧+圆锥+圆柱,根据水力喷压裂施工的需要，经过对不同结构参数喷嘴的理论计算，设计出了流量系数大于0.95、扩散角小于15、等速核长、与喷射器壁厚相匹配的喷嘴。,措施四：喷嘴结构优化设计,9 对策实施,9 对策实施,实施了四项主要措施,水平段选用2小接箍（奥钢联）油管,应用20crmo材质的滑套并对其表面进行热处理,优选承压性能可靠的密封球,设计了与喷射器壁厚相匹配的喷嘴,10 效果检查,目标实现,10 效果检查,现场应用效果,制表：桂捷,时间：2010.12.20,10 效果检查,无形效果,经过小组成员的不懈努力，将气田水平井不动管柱水力喷射压裂段数由三段提高为五段以上（最高为七段），小组成员又一次在实践中得到了锻炼。在本次活动中，不仅增强了攻克难关的信心，提高了解决问题的能力，而且还加强了集体的团队协作精神。,11 巩固措施,绘制了相关工具的加工图纸，制定了配套工具的选材、加工技术要求及相关标准。负责人：赵粉霞；完成时间：2010.6 进一步学习相关设计软件，总结实验的经验和不足，为以后工具设计提供参考。负责人：任勇、蒙鑫；完成时间：2010.8 采用水力喷射压裂技术施工时将水平段使用小接箍（奥钢联）油管编入试气工程方案。负责人：桂捷；完成时间：2010.6 做好工具设计、工艺设计和现场实验施工的对接，进一步优化工具性能。负责人：王在