水平井套内不动管柱滑套多段压裂工艺技术全解课件

水平井套内不动管柱滑套多段压裂工艺技术及现场应用中国石油吉林油田公司二〇一一年七月交流材料水平井套内不动管柱滑套多段压裂工艺技术及现场应用中国石油吉林一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲一、技术提出背景针对当时国内外低渗透油田水平井压裂改造工艺复杂、工艺可靠性差的现状，研究开发了具有全过程液压动作的分层压裂工具总成、安全接头、解卡器和井口投塞器等配套工具，组合形成了水平井滑套分压工艺管柱和事故解卡打捞配套工艺管柱。该工艺管柱具有井下工具少，全过程液压动作、不卸压投球棒等特点，该工艺能够不动管柱一次性完成水平井2～5段的分段压裂，亦可实现水平井老井的选层压裂。经现场试验及应用，该工艺管柱性能可靠，满足了水平井分段压裂的需要，提高了施工作业效率，是一种先进、安全、可靠、高效的水平井分段改造工艺技术，为改善水平井开发低渗透油田效果提供了技术保证。技术提出背景概况:一、技术提出背景针对当时国内外低渗透油田水平井压裂改水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一1、国外水平井分段改造技术水力喷射压裂技术于1998年发明并投入现场应用，2002年起应用规模、范围逐步扩大。该工艺成功率较高，成本与单级压裂相当或稍高。到2005年中期，水力喷射压裂技术应用超过130口井该技术可应用于裸眼井、注水泥射孔完井、割缝衬管完井等各种完井方式，应用范围较广。（1）水力喷射压裂技术一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一1、国外水平井分段改造技术（2）StageFRACTM系统StageFRACTM增产系统PackersPlusEnergyServices公司设计完成，可以实现一趟管柱压裂9个层段，是一套压裂完井系统。一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一1、国外水平井分段改造技术（3）Frac-Point™封隔器系统Frac-Point™封隔器系统由Baker石油公司2006年设计完成，与StageFRAC系统类似，也可以实现一趟管柱压裂9个层段，是一套压裂完井系统。一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一2、国内水平井分段改造技术（1）限流压裂技术：1991年-1995年大庆油田研究了水平井限流改造技术（2）液体胶塞-填砂压裂技术：长庆油田塞平1等利用该技术分压成功（3）机械桥塞分压技术：2004年长庆油田引进机械桥塞分隔工具并试验成功（4）水力喷射压裂技术：2005年12月8日，长庆靖安油田靖平1井试验成功（5）环空分射分压工艺技术：2004年吉林油田水平井环空分射分压工艺试验成功一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一3、优缺点评价国外目前比较先进的水平井分段压裂技术均具有高效率、一体化的特点，但由于其管柱结构复杂、施工成本高和技术服务条件苛刻等限制，规模引进应用还有很多困难。国内当时常用的水平井压裂技术总体上还比较保守，虽然尝试了液体胶塞和机械分段等压裂技术，但作业效率有待提高、以及压裂过程中存在动管柱等条件，使其应用或多或少受到限制。提出了水平井滑套分段压裂工艺一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理

三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器滑套分段压裂是一种适合低渗透油田油井开发，在套管内不动管柱一次性完成5段以内的机械分段压裂工艺技术。该工艺由滑套分段压裂工具总成、安全接头、解卡器和井口投塞器等配套工具构成。具有全过程液压动作、不卸压投球棒，对储层改造选择性大、针对性强的特点。目前能够满足耐温150℃，耐压差70MPa，垂深2500m，51/2″和7″井眼水平井长短射孔井段新井投产分段压裂、老井重复压裂技术要求，提高了施工作业效率，是一种先进、安全、可靠、高效的水平井分段改造工艺技术。目前现场应用了180井456段，工艺成功率达99%，投产水平井稳产水平为周边直井日产量的2～5倍，取得了较好的压裂效果。

二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器滑套分段压裂二、水平井滑套分压工艺原理1、滑套分压工艺原理（1）滑套分压工艺原理（三段为例）水平井套管水泥固井完井水平井采取从趾端到跟端顺序射孔、压裂的方式作业。首先，下入射孔枪，同时射开最趾端处的三个压裂井段，起出射孔枪；按照设计连接管柱下入预定深度，油管加液压完成两级封隔器坐封，再提高压力等级打掉定压滑套，打开压裂下部层段通道，压裂下部层段；投球棒封堵底部通道，打开压裂中间层段通道，压裂中间层；投球棒解封下部封隔器；投球棒打开压裂上部通道，压裂上部层段；投球棒解封上封隔器，反洗井后起出压裂管柱；起管柱遇卡丢开下封，下入打捞工具捞出下封隔器。二、水平井滑套分压工艺原理1、滑套分压工艺原理（1）滑套分压2、滑套分压工艺管柱组成（三段分压）井口投塞器油管安全接头分层压裂上工具保护封隔器分层压裂下工具待压层段管柱形式：油管——保护封隔器——油管——上封隔器——油管——下封隔器二、水平井滑套分压工艺原理2、滑套分压工艺管柱组成（三段分压）井口投塞器油管安全接头分（1）可以不动管柱一次性压裂2-3个层段，节约作业时间，提高效率；序号投产段数工艺技术压裂占井时间时间构成12环空分压8射孔2天，压准2天，压裂2天，起管2天2滑套分压4射孔1天，压准1天，压裂1天，起管1天33环空分压12射孔3天，压准3天，压裂3天，起管3天4滑套分压+环空分压8射孔2天，压准2天，压裂2天，起管2天5三段分压5射孔1天，压准1天，压裂1天，起管2天64环空分压16射孔4天，压准4天，压裂4天，起管4天7滑套分压+桥塞10射孔2天，压准3天，压裂2天，起管3天8三段分压+环空分压9射孔2天，压准2天，压裂2天，起管3天95环空分压20射孔5天，压准5天，压裂5天，起管5天10滑套分压+桥塞+环空14射孔3天，压准4天，压裂3天，起管4天11三段分压+环空分压13射孔3天，压准3天，压裂3天，起管4天12三段分压+滑套分压+桥塞11射孔2天，压准3天，压裂2天，起管4天13三段分压+三段分压10射孔2天，压准2天，压裂2天，起管4天146环空分压24射孔6天，压准6天，压裂6天，起管6天15滑套分压+桥塞16射孔3天，压准5天，压裂3天，起管5天16三段分压+桥塞12射孔2天，压准3天，压裂2天，起管5天备注：起管柱时间与井斜深度有直接关系，以上时间构造都按测深1500m上井统计，对于浅层水平井时间可以大幅度缩短，6段压裂可以缩短到6天左右时间。3、工艺特点二、水平井滑套分压工艺原理（1）可以不动管柱一次性压裂2-3个层段，节约作业时间，提高（2）水平井机械分段压裂工艺施工成本的降低水平井单井压裂5段费用情况表

备注：利用一次性压裂三段工艺相比环空压裂单井节约这三项费用高达32万元左右。（3）工艺管柱和封隔器不受卡距限制，可以对长、短射孔段针对性压裂改造；（4）工艺管柱和封隔器实现了全过程液压动作，井下工具少，潜在的事故点大大减少，施工更加安全可靠。3、工艺特点二、水平井滑套分压工艺原理（2）水平井机械分段压裂工艺施工成本的降低水平井单井压裂5（5）封隔器设计了洗井通道，多层压裂下工具设计了遇卡丢开机构，能够有效的处理常规的砂卡事故。（6）胶塞设计了打捞机构，简化和方便了后续的事故处理。（7）配套了套管及井口保护封隔器，高施工压力过程中保证了套管及井口免承高压，保障了地面施工的安全。3、工艺特点二、水平井滑套分压工艺原理（5）封隔器设计了洗井通道，多层压裂下工具设计了遇卡丢开机构4、技术指标及适用条件（1）水平井不动管柱一次性压裂三段工艺技术指标和适用条件——耐压差等级70MPa，耐温120℃，满足浅、中、深井对压裂工艺的需求；——工作套管内径为5½"和7"，满足多数套管井压裂要求。二、水平井滑套分压工艺原理4、技术指标及适用条件（1）水平井不动管柱一次性在现场实施中实现的最高技术指标如下：单井平均加砂57m3，最大加砂量180m3(MP1井)；单井平均压裂段数3.2段，最大压裂段数6段(XMP1井)；单趟平均加砂量49.6m3，一趟管柱最大加砂量90m3(MP8井第2、3段)；单段平均加砂量加砂量17.8m3，单段最大加砂量60m3(MP4井第1段)；实施单井最高井温102℃（HP2井），最高施工压力67MPa(HP2井)。4、技术指标及适用条件二、水平井滑套分压工艺原理在现场实施中实现的最高技术指标如下：4、技术指标及适用条件二4、技术指标及适用条件二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器滑套分段压裂具有如下技术适应性：水平井套管水泥固井，并且压裂井段固井质量合格；油层套管回接到地面，尾管悬挂井只能应用此工艺管柱压裂下部层段；压裂最上部层段时地层破裂压力低于套管抗内压强度和油管抗外挤强度；压裂上部层段时井口承压等级高于最高施工压力。4、技术指标及适用条件二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理

四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲三段压裂上封隔器技术指标（1）型号：Y444-114（2）耐压差：70MPa（3）耐温：120℃（4）内通径：48mm（最小）特点（1）液压坐封、液压解封，动作可靠；（2）卡瓦坐封定位后胶筒坐封，卡封准确；（3）自带上喷砂滑套；（4）自带安全接头，缩短鱼顶长度；（5）坐封解封步进锁定设计，避免二次动作。1、分层压裂封隔器（1）三段压裂上封隔器——Y444-114(148)三、主要配套工具及工作原理三段压裂上封隔器技术指标1、分层压裂封隔器（1）三段压裂上封三段压裂下封隔器技术指标（1）型号：Y444-114（2）耐压差：70MPa（3）耐温：120℃（4）内通径：40mm（最小）特点（1）液压坐封、液压解封，动作可靠；（2）卡瓦坐封定位后胶筒坐封，卡封准确；（3）自带上喷砂滑套、下喷砂器；（4）自带脱开装置，起管遇阻可自动脱开；（5）坐封解封步进锁定设计，避免二次动作。1、分层压裂封隔器（1）三段压裂下封隔器——Y444-114(148)三、主要配套工具及工作原理三段压裂下封隔器技术指标1、分层压裂封隔器（1）三段压裂下封2、安全接头安全接头与工具一体化设计，减短了工具长度，使事故出现时余顶最短，起管柱遇阻时，可以从该处脱开以上管柱，为下一步处理留处余地。该安全接头是结合水平井的井身结构特点专门设计的，后投工具液压动作。安全接头退开液压力10MPa三、主要配套工具及工作原理2、安全接头安全接头与工具一体化设计，减短了工具长度，使事故3、封隔器动作球棒封隔器动作球棒特点（1）球棒自带打捞杆，可利用打捞器打捞；（2）动作端面置于密封断面和投送皮碗之后，保证工具动作的地面响应明显真实；（3）球棒前端进行倒角和扶正处理，保证接箍和缩径处的通过能力；（4）球棒金属部件采用空心充填塑料材质处理，减轻重量。三、主要配套工具及工作原理3、封隔器动作球棒封隔器动作球棒特点三、主要配套工具及工作原4、井口投塞器水平井滑套分压工艺管柱在压裂施工过程中需投两次球棒，为避免投球棒时拆卸管线造成剧烈放喷导致地层吐砂，并节约施工时间，专门设计了井口专用投塞器。该投塞器耐压等级达到100MPa以上，满足绝大部分水平井施工要求。三、主要配套工具及工作原理4、井口投塞器水平井滑套分压工艺管柱在压裂施工过程中需投两次伸缩机构：能够保证井下封隔器座封与解封过程中自由伸缩，避免封隔器上的双向卡瓦与套管锚定后影响工具座封与解封。脱开机构：针对曾经出现事故的情况，设计了2-3吨力遇阻脱开机构，能够保证管柱上提过程中如果两工具之间存砂多，工具遇卡时在该处脱开，再下专用打捞管柱。5、伸缩机构与遇卡脱开机构三、主要配套工具及工作原理伸缩机构：能够保证井下封隔器座封与解封过程中自由伸缩，避免封6、套管保护封隔器——ZY331-114套管保护封隔器技术指标（1）型号：ZY331-114（2）耐压差：70MPa（3）耐温：120℃（4）内通径：60mm特点（1）无坐封压差，实现自坐封；（2）无需节流，满足大排量施工要求；（3）内通径大，保证球棒投送；（4）皮碗保护套锁定装置，避免误动作。三、主要配套工具及工作原理6、套管保护封隔器——ZY331-114套管保护封隔器技术指一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲四、工艺设计原则1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则工艺管柱计算与工具强度校核1)水平井滑套多段压裂上封隔器(1)缸筒抗内压计算封隔器钢筒截面图

四、工艺设计原则1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则工艺管柱计(2)中心管抗拉强度计算

封隔器中心管截面图59000kg为封隔器在最大工作压力(70MPa)时中心管所受拉力。1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则工艺管柱计算与工具强度校核1)水平井滑套多段压裂上封隔器四、工艺设计原则(2)中心管抗拉强度计算封隔器中心管截面图59000kg为(3)喷砂口节流压力损失计算喷砂口流通面积：s=nBLn：喷砂口数量；B：喷砂口宽度;L：喷砂口长度。因此有s=nBL

=4×10×75=3000mm221/2〞油管流通面积s=πR2式中R：21/2〞油管内径。因此有s=πR2=3017mm2喷砂口流通面积与21/2″油管流通面积相当，节流压力无损失。喷砂口1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则四、工艺设计原则(3)喷砂口节流压力损失计算喷砂口流通面积：s=nBL

(4)封隔器坐封启动压力的确定封隔器坐封启动压力的确定原则为：以封隔器坐封启动之前压裂管柱所受轴向拉力最小为原则。考虑管柱下井过程中影响因素，取封隔器坐封启动压力为4~6MPa。在4～

6MPa时压裂管柱所受轴向拉力为1.2～1.5t，压裂管柱在高压压裂时(油管内、外压差为70MPa)油管由于鼓胀效应所产生轴向拉力12.67t。二者拉力之和为14t左右，对压裂管柱影响不大。1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则四、工艺设计原则(4)封隔器坐封启动压力的确定封隔器坐封启动压力的2)水平井滑套多段压裂下封隔器以40t作业机为例：允许上提35t，管柱悬重10t，井口提拉力在水平井有效传递率15%~30%。因此下封隔器丢开吨位为4~7t。说明：由于下封隔器内通径小，强度大于上封，强度校核略

(1)下封隔器丢开力的确定四、工艺设计原则2)水平井滑套多段压裂下封隔器以40t作业机为例2.通过能力设计及卡距设计——通过能力设计当井眼轨迹变化时，曲率半径局部有变小的可能性，需要较小的工具长度当曲率半径局部变到50米以下时，工具提、放时通过性变差，影响工具使用安全性。针对不同曲率半径和套管内径，当工具外径为114mm时，其允许通过的最大长度关系如表所示：

不同曲率半径、套管内径与工具长度通过关系表

滑套分段压裂单只封隔器长度为1.58m，在复杂井眼轨迹中具有较好的通过性，常规水平井的曲率半径完全能够顺利通过，有利用管柱起下作业施工安全。四、工艺设计原则2.通过能力设计及卡距设计——通过能力设计当井眼轨迹由于水平井滑套分段压裂封隔器属于压缩式封隔器类型，在套管内不动管柱压裂，并且通过液压座封和液压投球解封，因此没有最大卡距的限制。分段压裂工具和工艺管柱耐温实现120℃，耐压差实现70MPa，满足吉林油田垂深2500m，51/2″和7″井眼水平井长短射孔井段新井投产分段压裂、老井重复压裂要求。2.通过能力设计及卡距设计——卡距设计四、工艺设计原则由于水平井滑套分段压裂封隔器属于压缩式封隔器类型，在一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：

⑴水平井一次性射孔三段后，起出射孔枪，必须下大于封隔器外径通洗井装置进行通井、洗井、验油管，确保管线不泄漏，按设计要求连结井下工具。⑵座封。用泵车以0.5m3/min排量缓慢向油管内注水打压，当压力达到10MPa时稳压2分钟，当压力达到20MPa时稳压2分钟，当压力达到25MPa时稳压2分钟，当压力达到30MPa时稳压2分钟，继续加压，地面观察表压迅速下降，表明工具完成座封并且定压滑套打掉，下层段压裂通道打开，可以进行下层段压裂施工。⑶压裂下段。按照压裂施工设计进行第一层段压裂施工。五、施工工序及应急处理1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：⑴水平井一次性射孔⑷压裂第二段。向油管内投入上层段压裂胶塞(43mm)，用泵车以0.5m3/min排量缓慢向油管内注水打压，将上层压裂胶塞送到位后，后泵车换高档位，继续加压到10MPa，剪断上层压裂剪钉，将上压裂机构打开，进行上层段压裂。⑸下封隔器解封。向油管内投入解封胶塞(47mm)，向油管内注水打压，打压至10MPa，打掉解封滑套胶筒回收，卡瓦回收，下封隔器解封。1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：

五、施工工序及应急处理⑷压裂第二段。向油管内投入上层段压裂胶塞(43m⑹打开上部封隔器压裂第三段通道。投胶塞(51mm)，泵车以0.5m3/min排量泵送胶塞至滑套位置，打压15MPa，滑套打开，泵车卸压，继续泵入液体至套管返液(未加井口保护封隔器的情况下)，关闭套管闸门，压裂第三段。⑺上部封隔器解封。投上部封隔器解封胶塞(55mm)，泵车以0.5m3/min排量泵送胶塞至滑套位置，打压15MPa，滑套打开，泵车卸压。1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：

五、施工工序及应急处理⑹打开上部封隔器压裂第三段通道。投胶塞(51mm⑴封隔器搬运过程严禁用力碰撞，防止销钉剪断，冬天胶筒防冻。⑵要求全井压裂管柱必须采用新油管；井口套管短接用P110钢级。⑶至井口投塞器以下51/2〞套管井保证内通径大于60mm。⑷封隔器下井前必须进行通洗井，保证井筒干净。⑸油管及井下工具连接时用丝扣油，丝扣必须上紧，防止管脱现象发生，井口和地面管线不刺不露。2、封隔器滑套分段压裂实施要求

五、施工工序及应急处理⑴封隔器搬运过程严禁用力碰撞，防止销钉剪断，冬天胶筒防冻。2⑹管柱尺寸丈量必须准确无误，封隔器避开套管接箍位置。⑺严格控制管柱起下速度，作业时起下管柱速度要均匀(在直井段不大于300m/h,水平井段不大于200m/h)。不得溜钻，墩钻和急刹车。保证井下工具不受损害。⑻地面管线：从投塞器接高压管线，锚定，用两个活动弯头触地。⑼压裂结束封隔器解封后，待裂缝闭合后返排、洗井至返清水后，必须立即连续起管柱；有卡管柱情况时，马上停止起管，用泵车从油管反洗解卡后，再活动管柱起管。2、封隔器滑套分段压裂实施要求

五、施工工序及应急处理⑹管柱尺寸丈量必须准确无误，封隔器避开套管接箍位置。2、封隔⑽由于封隔器是液压座封和液压解封方式，压裂时也液压投送胶塞，因此必须保证从井口到封隔器之间管柱干净，不能在作业过错中有任何杂物掉入管柱里影响工具座封、打喷砂滑套以及解封，如果有落物，必须从油管内将落物打捞出后再完成封隔器的相关动作。⑾由于三段分压两封隔器之间设计遇阻3～5t丢开，因此上提管柱时如果遇阻力大可能下封隔器丢开，需要下一次打捞，在打捞器接近鱼顶时必须用泵车将鱼定冲洗干净，由于下封隔器此时处于解封状态，因此可能需要将下封追到人工井底，才能保证打捞成功。2、封隔器滑套分段压裂实施要求

五、施工工序及应急处理⑽由于封隔器是液压座封和液压解封方式，压裂时也液压投送胶塞，压裂砂堵时处理措施⑴在下层压裂砂堵时，立即开套管放喷，清出油管内积砂，继续进行下层压裂作业。如果放喷不通可利用空心油管或者连续油管冲出管内砂，然后进行压裂作业。⑵第二段压裂砂堵时，立即打开油管闸门返排，返排后，继续压裂施工，如果井底压力不足，如果放喷不通可利用空心油管或者连续油管冲出管内砂，然后进行压裂作业。⑶第三段压裂砂堵时，立即打开油管闸门返排，同时从套管反洗井，油套管内支撑剂洗干净后，然后进行压裂作业。3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

五、施工工序及应急处理压裂砂堵时处理措施3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施五、施卡井事故处理如果封隔器解封后，正反洗井无效，上提无效，可以投入安全接头脱开胶塞(59mm)，用泵车以0.5m3/min小排量缓慢向油管内注水打压,当压力达到8~10MPa时，高压安全接头打开，工具与管柱分离，将封隔器以上管柱提出，然后进行下步打捞处理。3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

五、施工工序及应急处理卡井事故处理3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施五、施工工序配套胶塞及封隔器打捞工具针对目前水平井机械分段压裂封隔器（滑套分压封隔器、三段分压上封、下封）以及其他配套工具（各种型号的胶塞、抽油杆的打捞工具等），进行了打捞工具的研发设计及成功的现场试验。五、施工工序及应急处理3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

三段分压下封打捞工具胶塞及打捞工具配套胶塞及封隔器打捞工具针对目前水平井机械分段压裂封隔4、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

五、施工工序及应急处理设计配套了液压强拔器，配套了打捞工艺管柱，能够解决常规井下卡井事故，避免大修事故的发生。工艺原理：

针对水平井地面上提拉力不能有效传递到水平段问题，研究了井下液压解卡器。该工具由多级液压缸组成，通过地面打压，推动液缸产生拉力，以达到对井下工具解卡的目的。工艺管柱示意图液压强拔解卡器可退式捞锚鱼顶配套胶塞及封隔器打捞工具4、封隔器滑套分段压裂应急处理措施五、施工工序及应急处理一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲现场应用总体情况截至到2010年12月，水平井封隔器滑套分压工艺管柱现场应用180口井456段，封隔器动作正常，工艺管柱性能稳定，工艺成功率99%；压裂水平井日平均产量为周边同期投产直井的3倍左右。利用水平井开发技术有效动用了地面受限(水体压覆、城区、村屯)资源,累计产油万吨，年产油量上升到万吨水平线，为低渗透油田改变“多井低产”局面寻求到了一条技术途径。六、现场应用及效果现场应用总体情况截至到2010年12月，水平井封隔器MP10井——规则注采井网水平井开采MP10井位于吉林M22井区，油层主要分布在泉四段的Ⅰ、Ⅱ砂组内，含油井段一般20-50m，油层中部深度1300m左右。砂体呈南西、北东向发育，垂直或斜交断层，砂体横向侧变快，基本呈条带状分布，砂体宽度一般为400～600m左右，在垂直河道方向，砂体侧向变化快，连通性较差，纵向上砂体叠加连片。主力油层为4、5、6、7号小层。平均单井钻遇砂岩厚度66m，该区平均单井有效厚度8.5m。M22区块泉四段孔隙度平均13%；渗透率平均2.5mD；泥质含量平均8.5%，属低孔、特低渗透储集层。六、现场应用及效果1、储层概况MP10井——规则注采井网水平井开采MP10井位于吉林M22考虑能量补充条件和经济因素，设计井网为两口油井夹一口水井，每口油井单向受效，即3口注水井(转注1口老井)、8口采油井，期中利用老井1口(庙平8井)。水平井间垂直距离140m。油井一般钻遇三套厚油层，分3-4段射孔压裂投产，水井对应钻遇油井发育层位，小规模压裂投注，形成类似102m的排距线状注采模式。六、现场应用及效果1、储层概况MP10井——规则注采井网水平井开采考虑能量补充条件和经济因素，设计井网为两口油井夹一口水井，每2、钻完井情况MP10井水平段最大井斜角90º，方位角67.5º，水平段长度438m，5号小层砂岩钻遇率70％，平均厚度6.1m；6号小层砂岩钻遇率100％，平均厚度8.5m，7号小层砂岩钻遇率100％，平均厚度9.1m。六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采2、钻完井情况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采要求压裂井段：2005-2013m8m1849-1857m8m1770-1775m8m设计砂量分别为:25m325m325m3设计施工排量分别为：4m3/min4m3/min4m3/minMP10井压裂优化设计参数表

3、分段改造方案六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采要求压井下管柱结构：27/8″N-80油管—ZY331保护封隔器(1000±1m)—上部封隔器(1776±0.5m按胶筒上端计算)—下部封隔器(1858±0.5m按胶筒上端计算)六、现场应用及效果3、分段改造方案MP10井——规则注采井网水平井开采井下管柱结构：六、现场应用及效果3、分段改造方案MP10井—4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采

MP10井现场压裂施工情况表

MP10井完全按照设计参数成功完成压裂施工，下面是现场压裂施工参数情况：4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采标准的解封信号4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平现场试验后，对MP10井的封隔器进行了拆装分析，工具滑套磨损量在正常范围内，有效的说明了对工具滑套内表面的氮化处理取得了明显效果。下图为滑套磨损情况现场实物图以及滑套磨损量数据表

4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采上工具解封滑套

上工具压裂上层滑套现场试验后，对MP10井的封隔器进行了拆装分析，工具4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采下工具解封滑套

下工具压裂上层滑套

4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平5、改造效果六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采MP10井与2008年4月14日完成压裂，投产后出产日产液46.6t，日产油14.9t，含水68%。稳产日产液8.1t，日产油4.8t,含水41%。周边直井稳产日产液3.5t，日产油1.54t，含水56%。该井分段压裂后稳产水平为周边直井日产量的3.2倍，同时含水比直井有所减少。5、改造效果六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平MP10井产量曲线5、改造效果六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采MP10井产量曲线5、改造效果六、现场应用及效果MP10井—5、改造效果六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采周边直井产量曲线5、改造效果六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY城区12平台共计部署调整井32口，全部为油井，其中水平井23口，定向井9口。根据区块新老井完钻投产情况，设计定向井单井日产油t/d，年建产能t，设计水平单井日产油t/d，年建产能t；年共建产能t，进尺m。1、储层概况平台12地面井位图FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12开发目的层主要为扶余油层，油藏埋深为330～530m，扶余油层地层厚度为85～90m，砂岩厚度一般在25～60m之间，平均砂岩厚度为45.6m，有效厚度一般为2～38m，平均有效厚度为12.3m。2个平台调整区含油面积1.52km2，平均有效厚度25m，地质储量t。扶余油田泉四段储层孔隙度平均为25%，平均渗透率18mD，碳酸盐含量平均为4.0%，泥质含量平均为8.8%，属中孔、低渗储层。扶余油层储层为弱～中等偏强水敏、弱～中等偏弱碱敏、弱盐敏。扶余油层地面原油呈褐色，平均地面原油粘度为22.7mPa·s，凝固点为16.8℃，含蜡量18.4%，平均原油相对密度0.8652。天然气甲烷含量91.35%。地层水总矿化度4000-6000mg/l，PH值7～8，水型为NaHCO3型。

1、储层概况FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果采用超浅层常规钻井技术，浅层大位移水平井钻完井设计和施工技术(造斜点80m、水垂比2.1)，最大位垂比1.96，最大井底位移达到851米。采用了密井网防碰绕障优化设计技术(最小间距小于20m，平台32口井中：水平井23口、定向井和大斜度井9口。是目前国内陆上油田最大的超浅层丛式井生产平台。2、钻完井情况平台12钻井三位立体图

FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果3、分段改造方案该区块才用定向井和水平井组合的方式进行枯竭式开发。采用扇形方式，尽可能最大限度动用资源。区块压裂改造参数设计（如表5-3-4）总体原则：①由于区块情况复杂，压裂设计存在周围井、断层的影响，设计上坚持“穿透比”的概念；②缝长在单井设计平均为80m左右的基础上，兼顾裂缝缝间距、断层、邻井井距的影响，对于一些受临井、断层影响较小的储层，应该以增加裂缝长度为主，沟通更多的储量富集区，以增加单井泄油面积；③对于受断层控制、临井影响限制的井、层，压裂设计应该考虑以提高裂缝导流能力为主，保证单井长期稳产。FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果在压裂配套工艺管柱方面：由于该区块位于城区，因此全部设计采用水平井不动管柱滑套多段压裂工艺技术，其不动管柱的特点能够安全高效的完成该区块所有井压裂投产。

3、分段改造方案平台12水平井优化设计情况FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果平台12水平井优化设计情况3、分段改造方案FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果平台12水平井优化设计情况3、分段改造方案FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果4、施工简况FY平台12位于城区压覆区，利用水平井不动管柱滑套分段压裂工艺技术的不动管柱施工压裂的特点，即提高了水平井施工压裂效率，同时也减少了对周围环境的影响。其现场施工参数情况如表

平台12水平井压裂现场施工参数情况

FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果4、施工简况平台12水平井压裂现场施工参数情况

FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果4、施工简况平台12水平井压裂现场施工参数情况

FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果5、压后效果情况

2010年3月末平台油井全部顺利投产，通过整体优化设计，平台12压裂取得了较好的效果，日产油为周边直井4倍以上。32口井日产液吨，日产油吨。城平12平台的成功投产，为城区、江河、村屯等受地面条件限制的压覆低渗油藏的有效开发提供了借鉴。

FY平台12水平井压裂投产后地面情况

FY平台12—不规则井网下水平井枯竭式开采六、现场应用及效果交流结束交流结束水平井套内不动管柱滑套多段压裂工艺技术及现场应用中国石油吉林油田公司二〇一一年七月交流材料水平井套内不动管柱滑套多段压裂工艺技术及现场应用中国石油吉林一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲一、技术提出背景针对当时国内外低渗透油田水平井压裂改造工艺复杂、工艺可靠性差的现状，研究开发了具有全过程液压动作的分层压裂工具总成、安全接头、解卡器和井口投塞器等配套工具，组合形成了水平井滑套分压工艺管柱和事故解卡打捞配套工艺管柱。该工艺管柱具有井下工具少，全过程液压动作、不卸压投球棒等特点，该工艺能够不动管柱一次性完成水平井2～5段的分段压裂，亦可实现水平井老井的选层压裂。经现场试验及应用，该工艺管柱性能可靠，满足了水平井分段压裂的需要，提高了施工作业效率，是一种先进、安全、可靠、高效的水平井分段改造工艺技术，为改善水平井开发低渗透油田效果提供了技术保证。技术提出背景概况:一、技术提出背景针对当时国内外低渗透油田水平井压裂改水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一1、国外水平井分段改造技术水力喷射压裂技术于1998年发明并投入现场应用，2002年起应用规模、范围逐步扩大。该工艺成功率较高，成本与单级压裂相当或稍高。到2005年中期，水力喷射压裂技术应用超过130口井该技术可应用于裸眼井、注水泥射孔完井、割缝衬管完井等各种完井方式，应用范围较广。（1）水力喷射压裂技术一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一1、国外水平井分段改造技术（2）StageFRACTM系统StageFRACTM增产系统PackersPlusEnergyServices公司设计完成，可以实现一趟管柱压裂9个层段，是一套压裂完井系统。一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一1、国外水平井分段改造技术（3）Frac-Point™封隔器系统Frac-Point™封隔器系统由Baker石油公司2006年设计完成，与StageFRAC系统类似，也可以实现一趟管柱压裂9个层段，是一套压裂完井系统。一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一2、国内水平井分段改造技术（1）限流压裂技术：1991年-1995年大庆油田研究了水平井限流改造技术（2）液体胶塞-填砂压裂技术：长庆油田塞平1等利用该技术分压成功（3）机械桥塞分压技术：2004年长庆油田引进机械桥塞分隔工具并试验成功（4）水力喷射压裂技术：2005年12月8日，长庆靖安油田靖平1井试验成功（5）环空分射分压工艺技术：2004年吉林油田水平井环空分射分压工艺试验成功一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的热点之一3、优缺点评价国外目前比较先进的水平井分段压裂技术均具有高效率、一体化的特点，但由于其管柱结构复杂、施工成本高和技术服务条件苛刻等限制，规模引进应用还有很多困难。国内当时常用的水平井压裂技术总体上还比较保守，虽然尝试了液体胶塞和机械分段等压裂技术，但作业效率有待提高、以及压裂过程中存在动管柱等条件，使其应用或多或少受到限制。提出了水平井滑套分段压裂工艺一、技术提出背景水平井的压裂改造工艺技术是当前国内外油田和石油服务公司研究的一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理

三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器滑套分段压裂是一种适合低渗透油田油井开发，在套管内不动管柱一次性完成5段以内的机械分段压裂工艺技术。该工艺由滑套分段压裂工具总成、安全接头、解卡器和井口投塞器等配套工具构成。具有全过程液压动作、不卸压投球棒，对储层改造选择性大、针对性强的特点。目前能够满足耐温150℃，耐压差70MPa，垂深2500m，51/2″和7″井眼水平井长短射孔井段新井投产分段压裂、老井重复压裂技术要求，提高了施工作业效率，是一种先进、安全、可靠、高效的水平井分段改造工艺技术。目前现场应用了180井456段，工艺成功率达99%，投产水平井稳产水平为周边直井日产量的2～5倍，取得了较好的压裂效果。

二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器滑套分段压裂二、水平井滑套分压工艺原理1、滑套分压工艺原理（1）滑套分压工艺原理（三段为例）水平井套管水泥固井完井水平井采取从趾端到跟端顺序射孔、压裂的方式作业。首先，下入射孔枪，同时射开最趾端处的三个压裂井段，起出射孔枪；按照设计连接管柱下入预定深度，油管加液压完成两级封隔器坐封，再提高压力等级打掉定压滑套，打开压裂下部层段通道，压裂下部层段；投球棒封堵底部通道，打开压裂中间层段通道，压裂中间层；投球棒解封下部封隔器；投球棒打开压裂上部通道，压裂上部层段；投球棒解封上封隔器，反洗井后起出压裂管柱；起管柱遇卡丢开下封，下入打捞工具捞出下封隔器。二、水平井滑套分压工艺原理1、滑套分压工艺原理（1）滑套分压2、滑套分压工艺管柱组成（三段分压）井口投塞器油管安全接头分层压裂上工具保护封隔器分层压裂下工具待压层段管柱形式：油管——保护封隔器——油管——上封隔器——油管——下封隔器二、水平井滑套分压工艺原理2、滑套分压工艺管柱组成（三段分压）井口投塞器油管安全接头分（1）可以不动管柱一次性压裂2-3个层段，节约作业时间，提高效率；序号投产段数工艺技术压裂占井时间时间构成12环空分压8射孔2天，压准2天，压裂2天，起管2天2滑套分压4射孔1天，压准1天，压裂1天，起管1天33环空分压12射孔3天，压准3天，压裂3天，起管3天4滑套分压+环空分压8射孔2天，压准2天，压裂2天，起管2天5三段分压5射孔1天，压准1天，压裂1天，起管2天64环空分压16射孔4天，压准4天，压裂4天，起管4天7滑套分压+桥塞10射孔2天，压准3天，压裂2天，起管3天8三段分压+环空分压9射孔2天，压准2天，压裂2天，起管3天95环空分压20射孔5天，压准5天，压裂5天，起管5天10滑套分压+桥塞+环空14射孔3天，压准4天，压裂3天，起管4天11三段分压+环空分压13射孔3天，压准3天，压裂3天，起管4天12三段分压+滑套分压+桥塞11射孔2天，压准3天，压裂2天，起管4天13三段分压+三段分压10射孔2天，压准2天，压裂2天，起管4天146环空分压24射孔6天，压准6天，压裂6天，起管6天15滑套分压+桥塞16射孔3天，压准5天，压裂3天，起管5天16三段分压+桥塞12射孔2天，压准3天，压裂2天，起管5天备注：起管柱时间与井斜深度有直接关系，以上时间构造都按测深1500m上井统计，对于浅层水平井时间可以大幅度缩短，6段压裂可以缩短到6天左右时间。3、工艺特点二、水平井滑套分压工艺原理（1）可以不动管柱一次性压裂2-3个层段，节约作业时间，提高（2）水平井机械分段压裂工艺施工成本的降低水平井单井压裂5段费用情况表

备注：利用一次性压裂三段工艺相比环空压裂单井节约这三项费用高达32万元左右。（3）工艺管柱和封隔器不受卡距限制，可以对长、短射孔段针对性压裂改造；（4）工艺管柱和封隔器实现了全过程液压动作，井下工具少，潜在的事故点大大减少，施工更加安全可靠。3、工艺特点二、水平井滑套分压工艺原理（2）水平井机械分段压裂工艺施工成本的降低水平井单井压裂5（5）封隔器设计了洗井通道，多层压裂下工具设计了遇卡丢开机构，能够有效的处理常规的砂卡事故。（6）胶塞设计了打捞机构，简化和方便了后续的事故处理。（7）配套了套管及井口保护封隔器，高施工压力过程中保证了套管及井口免承高压，保障了地面施工的安全。3、工艺特点二、水平井滑套分压工艺原理（5）封隔器设计了洗井通道，多层压裂下工具设计了遇卡丢开机构4、技术指标及适用条件（1）水平井不动管柱一次性压裂三段工艺技术指标和适用条件——耐压差等级70MPa，耐温120℃，满足浅、中、深井对压裂工艺的需求；——工作套管内径为5½"和7"，满足多数套管井压裂要求。二、水平井滑套分压工艺原理4、技术指标及适用条件（1）水平井不动管柱一次性在现场实施中实现的最高技术指标如下：单井平均加砂57m3，最大加砂量180m3(MP1井)；单井平均压裂段数3.2段，最大压裂段数6段(XMP1井)；单趟平均加砂量49.6m3，一趟管柱最大加砂量90m3(MP8井第2、3段)；单段平均加砂量加砂量17.8m3，单段最大加砂量60m3(MP4井第1段)；实施单井最高井温102℃（HP2井），最高施工压力67MPa(HP2井)。4、技术指标及适用条件二、水平井滑套分压工艺原理在现场实施中实现的最高技术指标如下：4、技术指标及适用条件二4、技术指标及适用条件二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器滑套分段压裂具有如下技术适应性：水平井套管水泥固井，并且压裂井段固井质量合格；油层套管回接到地面，尾管悬挂井只能应用此工艺管柱压裂下部层段；压裂最上部层段时地层破裂压力低于套管抗内压强度和油管抗外挤强度；压裂上部层段时井口承压等级高于最高施工压力。4、技术指标及适用条件二、水平井滑套分压工艺原理水平井封隔器一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理

四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲三段压裂上封隔器技术指标（1）型号：Y444-114（2）耐压差：70MPa（3）耐温：120℃（4）内通径：48mm（最小）特点（1）液压坐封、液压解封，动作可靠；（2）卡瓦坐封定位后胶筒坐封，卡封准确；（3）自带上喷砂滑套；（4）自带安全接头，缩短鱼顶长度；（5）坐封解封步进锁定设计，避免二次动作。1、分层压裂封隔器（1）三段压裂上封隔器——Y444-114(148)三、主要配套工具及工作原理三段压裂上封隔器技术指标1、分层压裂封隔器（1）三段压裂上封三段压裂下封隔器技术指标（1）型号：Y444-114（2）耐压差：70MPa（3）耐温：120℃（4）内通径：40mm（最小）特点（1）液压坐封、液压解封，动作可靠；（2）卡瓦坐封定位后胶筒坐封，卡封准确；（3）自带上喷砂滑套、下喷砂器；（4）自带脱开装置，起管遇阻可自动脱开；（5）坐封解封步进锁定设计，避免二次动作。1、分层压裂封隔器（1）三段压裂下封隔器——Y444-114(148)三、主要配套工具及工作原理三段压裂下封隔器技术指标1、分层压裂封隔器（1）三段压裂下封2、安全接头安全接头与工具一体化设计，减短了工具长度，使事故出现时余顶最短，起管柱遇阻时，可以从该处脱开以上管柱，为下一步处理留处余地。该安全接头是结合水平井的井身结构特点专门设计的，后投工具液压动作。安全接头退开液压力10MPa三、主要配套工具及工作原理2、安全接头安全接头与工具一体化设计，减短了工具长度，使事故3、封隔器动作球棒封隔器动作球棒特点（1）球棒自带打捞杆，可利用打捞器打捞；（2）动作端面置于密封断面和投送皮碗之后，保证工具动作的地面响应明显真实；（3）球棒前端进行倒角和扶正处理，保证接箍和缩径处的通过能力；（4）球棒金属部件采用空心充填塑料材质处理，减轻重量。三、主要配套工具及工作原理3、封隔器动作球棒封隔器动作球棒特点三、主要配套工具及工作原4、井口投塞器水平井滑套分压工艺管柱在压裂施工过程中需投两次球棒，为避免投球棒时拆卸管线造成剧烈放喷导致地层吐砂，并节约施工时间，专门设计了井口专用投塞器。该投塞器耐压等级达到100MPa以上，满足绝大部分水平井施工要求。三、主要配套工具及工作原理4、井口投塞器水平井滑套分压工艺管柱在压裂施工过程中需投两次伸缩机构：能够保证井下封隔器座封与解封过程中自由伸缩，避免封隔器上的双向卡瓦与套管锚定后影响工具座封与解封。脱开机构：针对曾经出现事故的情况，设计了2-3吨力遇阻脱开机构，能够保证管柱上提过程中如果两工具之间存砂多，工具遇卡时在该处脱开，再下专用打捞管柱。5、伸缩机构与遇卡脱开机构三、主要配套工具及工作原理伸缩机构：能够保证井下封隔器座封与解封过程中自由伸缩，避免封6、套管保护封隔器——ZY331-114套管保护封隔器技术指标（1）型号：ZY331-114（2）耐压差：70MPa（3）耐温：120℃（4）内通径：60mm特点（1）无坐封压差，实现自坐封；（2）无需节流，满足大排量施工要求；（3）内通径大，保证球棒投送；（4）皮碗保护套锁定装置，避免误动作。三、主要配套工具及工作原理6、套管保护封隔器——ZY331-114套管保护封隔器技术指一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲四、工艺设计原则1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则工艺管柱计算与工具强度校核1)水平井滑套多段压裂上封隔器(1)缸筒抗内压计算封隔器钢筒截面图

四、工艺设计原则1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则工艺管柱计(2)中心管抗拉强度计算

封隔器中心管截面图59000kg为封隔器在最大工作压力(70MPa)时中心管所受拉力。1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则工艺管柱计算与工具强度校核1)水平井滑套多段压裂上封隔器四、工艺设计原则(2)中心管抗拉强度计算封隔器中心管截面图59000kg为(3)喷砂口节流压力损失计算喷砂口流通面积：s=nBLn：喷砂口数量；B：喷砂口宽度;L：喷砂口长度。因此有s=nBL

=4×10×75=3000mm221/2〞油管流通面积s=πR2式中R：21/2〞油管内径。因此有s=πR2=3017mm2喷砂口流通面积与21/2″油管流通面积相当，节流压力无损失。喷砂口1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则四、工艺设计原则(3)喷砂口节流压力损失计算喷砂口流通面积：s=nBL

(4)封隔器坐封启动压力的确定封隔器坐封启动压力的确定原则为：以封隔器坐封启动之前压裂管柱所受轴向拉力最小为原则。考虑管柱下井过程中影响因素，取封隔器坐封启动压力为4~6MPa。在4～

6MPa时压裂管柱所受轴向拉力为1.2～1.5t，压裂管柱在高压压裂时(油管内、外压差为70MPa)油管由于鼓胀效应所产生轴向拉力12.67t。二者拉力之和为14t左右，对压裂管柱影响不大。1、封隔器滑套分段压裂工艺设计原则四、工艺设计原则(4)封隔器坐封启动压力的确定封隔器坐封启动压力的2)水平井滑套多段压裂下封隔器以40t作业机为例：允许上提35t，管柱悬重10t，井口提拉力在水平井有效传递率15%~30%。因此下封隔器丢开吨位为4~7t。说明：由于下封隔器内通径小，强度大于上封，强度校核略

(1)下封隔器丢开力的确定四、工艺设计原则2)水平井滑套多段压裂下封隔器以40t作业机为例2.通过能力设计及卡距设计——通过能力设计当井眼轨迹变化时，曲率半径局部有变小的可能性，需要较小的工具长度当曲率半径局部变到50米以下时，工具提、放时通过性变差，影响工具使用安全性。针对不同曲率半径和套管内径，当工具外径为114mm时，其允许通过的最大长度关系如表所示：

不同曲率半径、套管内径与工具长度通过关系表

滑套分段压裂单只封隔器长度为1.58m，在复杂井眼轨迹中具有较好的通过性，常规水平井的曲率半径完全能够顺利通过，有利用管柱起下作业施工安全。四、工艺设计原则2.通过能力设计及卡距设计——通过能力设计当井眼轨迹由于水平井滑套分段压裂封隔器属于压缩式封隔器类型，在套管内不动管柱压裂，并且通过液压座封和液压投球解封，因此没有最大卡距的限制。分段压裂工具和工艺管柱耐温实现120℃，耐压差实现70MPa，满足吉林油田垂深2500m，51/2″和7″井眼水平井长短射孔井段新井投产分段压裂、老井重复压裂要求。2.通过能力设计及卡距设计——卡距设计四、工艺设计原则由于水平井滑套分段压裂封隔器属于压缩式封隔器类型，在一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：

⑴水平井一次性射孔三段后，起出射孔枪，必须下大于封隔器外径通洗井装置进行通井、洗井、验油管，确保管线不泄漏，按设计要求连结井下工具。⑵座封。用泵车以0.5m3/min排量缓慢向油管内注水打压，当压力达到10MPa时稳压2分钟，当压力达到20MPa时稳压2分钟，当压力达到25MPa时稳压2分钟，当压力达到30MPa时稳压2分钟，继续加压，地面观察表压迅速下降，表明工具完成座封并且定压滑套打掉，下层段压裂通道打开，可以进行下层段压裂施工。⑶压裂下段。按照压裂施工设计进行第一层段压裂施工。五、施工工序及应急处理1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：⑴水平井一次性射孔⑷压裂第二段。向油管内投入上层段压裂胶塞(43mm)，用泵车以0.5m3/min排量缓慢向油管内注水打压，将上层压裂胶塞送到位后，后泵车换高档位，继续加压到10MPa，剪断上层压裂剪钉，将上压裂机构打开，进行上层段压裂。⑸下封隔器解封。向油管内投入解封胶塞(47mm)，向油管内注水打压，打压至10MPa，打掉解封滑套胶筒回收，卡瓦回收，下封隔器解封。1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：

五、施工工序及应急处理⑷压裂第二段。向油管内投入上层段压裂胶塞(43m⑹打开上部封隔器压裂第三段通道。投胶塞(51mm)，泵车以0.5m3/min排量泵送胶塞至滑套位置，打压15MPa，滑套打开，泵车卸压，继续泵入液体至套管返液(未加井口保护封隔器的情况下)，关闭套管闸门，压裂第三段。⑺上部封隔器解封。投上部封隔器解封胶塞(55mm)，泵车以0.5m3/min排量泵送胶塞至滑套位置，打压15MPa，滑套打开，泵车卸压。1、封隔器滑套分段压裂施工工艺程序：

五、施工工序及应急处理⑹打开上部封隔器压裂第三段通道。投胶塞(51mm⑴封隔器搬运过程严禁用力碰撞，防止销钉剪断，冬天胶筒防冻。⑵要求全井压裂管柱必须采用新油管；井口套管短接用P110钢级。⑶至井口投塞器以下51/2〞套管井保证内通径大于60mm。⑷封隔器下井前必须进行通洗井，保证井筒干净。⑸油管及井下工具连接时用丝扣油，丝扣必须上紧，防止管脱现象发生，井口和地面管线不刺不露。2、封隔器滑套分段压裂实施要求

五、施工工序及应急处理⑴封隔器搬运过程严禁用力碰撞，防止销钉剪断，冬天胶筒防冻。2⑹管柱尺寸丈量必须准确无误，封隔器避开套管接箍位置。⑺严格控制管柱起下速度，作业时起下管柱速度要均匀(在直井段不大于300m/h,水平井段不大于200m/h)。不得溜钻，墩钻和急刹车。保证井下工具不受损害。⑻地面管线：从投塞器接高压管线，锚定，用两个活动弯头触地。⑼压裂结束封隔器解封后，待裂缝闭合后返排、洗井至返清水后，必须立即连续起管柱；有卡管柱情况时，马上停止起管，用泵车从油管反洗解卡后，再活动管柱起管。2、封隔器滑套分段压裂实施要求

五、施工工序及应急处理⑹管柱尺寸丈量必须准确无误，封隔器避开套管接箍位置。2、封隔⑽由于封隔器是液压座封和液压解封方式，压裂时也液压投送胶塞，因此必须保证从井口到封隔器之间管柱干净，不能在作业过错中有任何杂物掉入管柱里影响工具座封、打喷砂滑套以及解封，如果有落物，必须从油管内将落物打捞出后再完成封隔器的相关动作。⑾由于三段分压两封隔器之间设计遇阻3～5t丢开，因此上提管柱时如果遇阻力大可能下封隔器丢开，需要下一次打捞，在打捞器接近鱼顶时必须用泵车将鱼定冲洗干净，由于下封隔器此时处于解封状态，因此可能需要将下封追到人工井底，才能保证打捞成功。2、封隔器滑套分段压裂实施要求

五、施工工序及应急处理⑽由于封隔器是液压座封和液压解封方式，压裂时也液压投送胶塞，压裂砂堵时处理措施⑴在下层压裂砂堵时，立即开套管放喷，清出油管内积砂，继续进行下层压裂作业。如果放喷不通可利用空心油管或者连续油管冲出管内砂，然后进行压裂作业。⑵第二段压裂砂堵时，立即打开油管闸门返排，返排后，继续压裂施工，如果井底压力不足，如果放喷不通可利用空心油管或者连续油管冲出管内砂，然后进行压裂作业。⑶第三段压裂砂堵时，立即打开油管闸门返排，同时从套管反洗井，油套管内支撑剂洗干净后，然后进行压裂作业。3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

五、施工工序及应急处理压裂砂堵时处理措施3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施五、施卡井事故处理如果封隔器解封后，正反洗井无效，上提无效，可以投入安全接头脱开胶塞(59mm)，用泵车以0.5m3/min小排量缓慢向油管内注水打压,当压力达到8~10MPa时，高压安全接头打开，工具与管柱分离，将封隔器以上管柱提出，然后进行下步打捞处理。3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

五、施工工序及应急处理卡井事故处理3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施五、施工工序配套胶塞及封隔器打捞工具针对目前水平井机械分段压裂封隔器（滑套分压封隔器、三段分压上封、下封）以及其他配套工具（各种型号的胶塞、抽油杆的打捞工具等），进行了打捞工具的研发设计及成功的现场试验。五、施工工序及应急处理3、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

三段分压下封打捞工具胶塞及打捞工具配套胶塞及封隔器打捞工具针对目前水平井机械分段压裂封隔4、封隔器滑套分段压裂应急处理措施

五、施工工序及应急处理设计配套了液压强拔器，配套了打捞工艺管柱，能够解决常规井下卡井事故，避免大修事故的发生。工艺原理：

针对水平井地面上提拉力不能有效传递到水平段问题，研究了井下液压解卡器。该工具由多级液压缸组成，通过地面打压，推动液缸产生拉力，以达到对井下工具解卡的目的。工艺管柱示意图液压强拔解卡器可退式捞锚鱼顶配套胶塞及封隔器打捞工具4、封隔器滑套分段压裂应急处理措施五、施工工序及应急处理一、技术提出背景二、水平井滑套分压工艺原理三、主要配套工具及工作原理四、工艺设计原则五、施工工序及应急处理六、现场应用及效果交流提纲一、技术提出背景交流提纲现场应用总体情况截至到2010年12月，水平井封隔器滑套分压工艺管柱现场应用180口井456段，封隔器动作正常，工艺管柱性能稳定，工艺成功率99%；压裂水平井日平均产量为周边同期投产直井的3倍左右。利用水平井开发技术有效动用了地面受限(水体压覆、城区、村屯)资源,累计产油万吨，年产油量上升到万吨水平线，为低渗透油田改变“多井低产”局面寻求到了一条技术途径。六、现场应用及效果现场应用总体情况截至到2010年12月，水平井封隔器MP10井——规则注采井网水平井开采MP10井位于吉林M22井区，油层主要分布在泉四段的Ⅰ、Ⅱ砂组内，含油井段一般20-50m，油层中部深度1300m左右。砂体呈南西、北东向发育，垂直或斜交断层，砂体横向侧变快，基本呈条带状分布，砂体宽度一般为400～600m左右，在垂直河道方向，砂体侧向变化快，连通性较差，纵向上砂体叠加连片。主力油层为4、5、6、7号小层。平均单井钻遇砂岩厚度66m，该区平均单井有效厚度8.5m。M22区块泉四段孔隙度平均13%；渗透率平均2.5mD；泥质含量平均8.5%，属低孔、特低渗透储集层。六、现场应用及效果1、储层概况MP10井——规则注采井网水平井开采MP10井位于吉林M22考虑能量补充条件和经济因素，设计井网为两口油井夹一口水井，每口油井单向受效，即3口注水井(转注1口老井)、8口采油井，期中利用老井1口(庙平8井)。水平井间垂直距离140m。油井一般钻遇三套厚油层，分3-4段射孔压裂投产，水井对应钻遇油井发育层位，小规模压裂投注，形成类似102m的排距线状注采模式。六、现场应用及效果1、储层概况MP10井——规则注采井网水平井开采考虑能量补充条件和经济因素，设计井网为两口油井夹一口水井，每2、钻完井情况MP10井水平段最大井斜角90º，方位角67.5º，水平段长度438m，5号小层砂岩钻遇率70％，平均厚度6.1m；6号小层砂岩钻遇率100％，平均厚度8.5m，7号小层砂岩钻遇率100％，平均厚度9.1m。六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采2、钻完井情况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采要求压裂井段：2005-2013m8m1849-1857m8m1770-1775m8m设计砂量分别为:25m325m325m3设计施工排量分别为：4m3/min4m3/min4m3/minMP10井压裂优化设计参数表

3、分段改造方案六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采要求压井下管柱结构：27/8″N-80油管—ZY331保护封隔器(1000±1m)—上部封隔器(1776±0.5m按胶筒上端计算)—下部封隔器(1858±0.5m按胶筒上端计算)六、现场应用及效果3、分段改造方案MP10井——规则注采井网水平井开采井下管柱结构：六、现场应用及效果3、分段改造方案MP10井—4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采

MP10井现场压裂施工情况表

MP10井完全按照设计参数成功完成压裂施工，下面是现场压裂施工参数情况：4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平井开采4、施工简况六、现场应用及效果MP10井——规则注采井网水平4、施工简况六、现场应用