陈文斌陆红军闫 军李建山李照林邓小红
(1.中国石油长庆油田分公司超低渗透油藏研究中心,陕西西安 710018;2.兰州城临石油钻采设备有限公司,甘肃兰州 730070 3.中国石油华北油田第一采油厂,河北任丘 062552)
远程遥控投球装置在层间暂堵多缝压裂技术中的应用
陈文斌1陆红军1闫 军2李建山1李照林1邓小红3
(1.中国石油长庆油田分公司超低渗透油藏研究中心,陕西西安 710018;2.兰州城临石油钻采设备有限公司,甘肃兰州 730070 3.中国石油华北油田第一采油厂,河北任丘 062552)
堵塞球的连续、有效、多次投入是影响暂堵多缝压裂工艺效果的主要影响因素。针对现有堵塞球投加装置在层间暂堵多缝压裂工艺应用中存在装球数量少、性能不稳定、智能化程度较低等缺点,研发了新型远程遥控自动投球装置。装置由本体和远程控制柜两部分组成,本体设计采用螺旋轴—导向套式装球结构,能够大幅度提高装球数量,且承压强度为105 MPa,输出扭矩高达560 N·m,安全运行可靠程度高;远程控制柜采用内部微电脑控制,能够实现远程遥控投球和自动计算已投球数。根据层间暂堵多缝压裂工艺的选井选层条件,在吴起长6、华庆长6等区块应用了该装置,试验井平均暂堵级数在3级以上,措施后初期日增油在2 t以上,措施有效期大于180 d,且装置现场运行安全、平稳、可靠,具备进一步推广应用的潜力。
投球装置;暂堵级数;多缝压裂;增产
层间暂堵多缝压裂工艺是油田上普遍采用的增产措施之一,其工艺原理主要是利用堵塞球暂时封堵已压开层段,憋起压力使另一个射孔段被压开,如此反复进行,直到储层内所有层段都被压开为止[1],但是目前采用的电控电动式投球器存在装球数量少、输出扭矩小、运行性能较差等缺点,导致该项工艺前期应用效果较差、提高单井产量幅度有限。为此,针对长庆油田吴起长6、华庆长6等储层厚度大、物性差、纵向非均质性强等致密油藏,研发了新型远程遥控投球装置,并优化了选井选层条件,取得了明显的实施效果。
1.1 结构
新型投球装置由装置本体和远程控制柜两部分组成。
(1)装置本体见图1。防爆电机通过齿轮传动部分与行星减速器柔性连接,整个驱动系统扭矩达560 N·m。设备的主要密封部位采用V型和O型双道密封,保证了高压作业下的密封性。设备的主要工作面经过镀铬及其他防腐措施,大大延长了使用寿命。
图1 新型投球装置本体结构示意图
(2)远程控制柜采用防爆电气核心部件,防爆性能高,并具备手动运行和自动运行2种状态。参数设置有:安装球数、已投球数、需投球数。由于采用微电脑控制技术,能精确控制投球数量及控制过程。
(3)采用螺旋轴—导向套式装球结构(图2)能大幅度增加堵塞球装入数量。将导向套内筒制造为多个内半圆导向槽组成的储球室,轴设计为一个有外螺旋半圆弧的螺旋轴与球室筒配合,将堵塞球装在由球室筒与螺旋轴隔离出来的每个小球室内,随着螺旋轴的转动,堵塞球沿着球室筒内的半圆槽向前行进。
图2 螺旋轴-导向套装球结构示意图
1.2 工作原理
压裂施工前,将已在螺旋导向套内装满堵塞球的投加装置本体通过高压管线与压裂井口和压裂车相连,远程控制柜放在远离施工高压区域40 m以外的地方,接入220 V交流电源,并通过传感电缆连接到装置本体的防爆电机上。压裂过程中,压裂液经压裂车、底座三通和井口进入措施油井。需投加堵塞球时,按下远程控制柜上的“启动”按钮,指令防爆电机开始工作,利用行星减速器降低转速,驱动主传动齿轮和副传动齿轮低速运行,并带动螺旋轴低速旋转,堵塞球将连续、均匀地落入底座三通,随压裂液进入措施油井中。同时,远程控制柜会实时显示已投加的堵球数量,如需停止投加,按下“暂停”按钮,投加装置即停止工作,从而实现堵塞球的远程遥控自动投加,见图3。
图3 新型远程遥控自动投球装置工作原理图
1.3 技术特点
(1)装置装球数量多,能够多次投加堵塞球,提高暂堵级数;按照堵球数量≈120%孔眼数,以封堵4 m射孔段64个孔眼计算,暂堵级数能够达到5级(分压6层段)。
(2)可实现远程遥控,在施工过程中,施工人员能够在远离井口高压区遥控操作装置,降低施工风险。
(3)装置内部采用微电脑控制技术,自动运算、自动计数、实时显示,实现装置连续、自动、匀速投球。
(4)承压强度高,工作压力为105 MPa,出厂试验压力为120 MPa,驱动扭矩大,密封性能好,安全性、可靠性高。
按照多缝压裂技术总体思路:要避免段与段之间压窜,确保每段形成一条独立的人工裂缝,根据致密油藏储层地质特征,建立了多级暂堵多缝压裂选井选层条件:
(1)储层存在一定厚度,隔夹层比较发育;
(2)井斜与井眼方位要符合斜井多段多缝压裂的选井选层条件:即井斜角≥15°或5°<井斜角<15°、方位角≥40°[2];
(3)优化后射孔段间距较小,封隔器不具备坐封条件,即封隔器坐封位置需要射孔段间距>5 m,不能实施常规机械封隔分段压裂工艺。
2012年,应用该新型投球装置在吴起长6旗94-92井开展了多级暂堵多缝压裂先导性试验,设计三级暂堵,每级堵塞球加入后压力上升并出现明显破压,表明新射孔段起裂(图4)。
图4 2011年旗94-92井先导性试验压裂施工曲线
第1级暂堵:封堵原裂缝,第1射孔段起裂,形成第1条新裂缝;第2级暂堵:封堵第1条新裂缝,第2射孔段起裂,形成第2条新裂缝;第3级暂堵:封堵第2条新裂缝,第3射孔段起裂,形成第3条新裂缝。
与邻井相比,旗94-92井措施后日增油在2.5 t以上,措施有效期长,取得了显著效果,投球装置运行平稳,安全可靠性高,远程遥控性能好。
在吴起长6、华庆长6等致密油藏累计扩大试验17口井,见效率为100%,初期平均单井日增油2.1 t,单井措施有效期大于180 d,目前日增油仍有0.61 t,措施有效期长,增产效果明显。
(1)新型远程遥控自动投球装置运行安全、平稳、可靠,对储层厚度大、隔夹层较发育的致密油层,能够最大限度提高暂堵级数,达到提高储层纵向动用程度、扩大泄流体积、提高单井产量的目的,该技术已成为致密油藏多缝技术体系中的一项主体工艺。
(2)建议在加强选井选层工作的基础上,进一步完善和改进远程遥控自动投球装置,增加装球数量、提高暂堵级数和改造段数,从而提高层间暂堵多缝压裂增产效果。
[1]郭彪,侯吉瑞,赵凤兰,等.分层压裂工艺应用现状[J].江汉石油科技,2009,19(2):35-36.
[2]杜现飞,李建山,齐银,等.致密厚油层斜井多段压裂技术[J].石油钻采工艺,2012,34(4):61-62.
(修改稿收到日期 2013-11-20)
〔编辑 景 暖〕
Application of remote control casting device in interlayer temporary plugging multi-crack fracturing technique
CHEN Wenbin1,LU Hongjun1,YAN Jun2,LI Jianshan1,LI Zhaolin1,DENG Xiaohong3
(1.Ultra-low Permeability Reservoir Research Center of Changqing Oilfield Branch,CNPC,Xi'an710018,China;2.Lanzhou Chenglin Oil Drilling Equipment Co.Ltd.,Lanzhou730070,China;3.The First Oil Plant of Huabei Oilfield Co. CNPC,Renqiu062552,China)
The temporary plugging multi-crack fracturing process is mainly affected by the continuous,effective and multiple casting of plugging balls.This new remote control automatic casting device is aimed at solving the shortcomings and deficiencies of the application of casting device for plugging ball in interlayer temporary plugging multi-seam fracturing process such as small quantity of loading balls,unstable performance and low intelligent degree.This device is composed of a body and a remote control cabinet.The body is of screw axis-guide sleeve type loading structure,which improves the loading quantity effectively with the bearing strength of 105 MPa,the output torque of 560 N•m and high safe operation reliability.The remote control cabinet is controlled by internal microcomputer,which can complete the remote control casting and count the casted quantity automatically.This device is applied to such areas as Wuqi Chang-6 and Huaqing Chang-6 according to the conditions of interlayer temporary plugging multi-seam fracturing process for selecting wells and layers.The average stages number of test wells is at Stage 3 above.The daily increasing oil is over 2t in the preliminary stage after the measure is taken.The validity of the measure is more than 180 days.This device runs safely,stably and reliably in the field and has the potential of further popularization and application.
Pitching device;stages number of temporary plugging;multiple crack fracturing;yield increase
陈文斌,陆红军,闫军,等.远程遥控投球装置在层间暂堵多缝压裂技术中的应用[J].石油钻采工艺,2014,36(1):104-106.
TE357 ;TE934
:B
1000-7393(2014)01-0104-03
10.13639/j.odpt.2014.01.028
国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发——超低渗透油藏有效开采技术”(编号:2011 ZX 5013-004)。
陈文斌,1981年生。2007年毕业于江汉石油学院油气田开发专业,获硕士学位。现主要从事油藏增产增注技术研究与应用工作。电话:029-86970961。E-mail:chenwenbin_cq@petrochina.com.cn。