全通径酸压管柱在塔河油田托甫台区的应用

宋正聪 李 青 何 强 赵想安 张准行 王相召

（中石化西北油田分公司，新疆轮台 841604）

全通径酸压管柱在塔河油田托甫台区的应用

宋正聪 李 青 何 强 赵想安 张准行 王相召

（中石化西北油田分公司，新疆轮台 841604）

塔河油田托甫台区常规酸压管柱封隔器、水力锚与Ø88.9 mm油管内径不一致，导致施工摩阻增大，影响酸压效果，为此，进行了全通径酸压管柱研究。研发了Y241-146全通径封隔器，在不影响封隔器外径和坐封效果的前提下，将封隔器中心管内径由62 mm增至76 mm，水力锚内径由62 mm增至76 mm，该酸压管柱实现整体通径均为76 mm；关键零部件均采用42Cr高强度材料，胶筒材质由丁腈橡胶改进为氢化丁腈橡胶，有效提高了工具抗拉和抗压强度、耐温性能及密封性能。在塔河油田托甫台区进行了26口井的现场应用，管柱坐封、验封、酸压施工、解封均一次成功，平均单井降低酸压施工摩阻4~5 MPa，试验表明该压裂管柱可满足现场工艺要求。

全通径；封隔器；酸压；摩阻；塔河油田

塔河油田托甫台区井深在5 500~7 000 m，地层破裂压力梯度为0.018~0.021 MPa/m，井底最高破裂压力达140 MPa左右。塔河油田托甫台区主要采用Ø88.9 mm油管+伸缩管+水力锚（内径62 mm）+Y241-146封隔器（内径62 mm）普通酸压管柱进行压裂施工，由于该管柱配套封隔器、水力锚内径（62 mm）均小于Ø88.9 mm油管内径（76 mm），封隔器、水力锚起到一定截流作用，施工摩阻增大，施工时井口泵压较高（有时大于95 MPa），一定程度影响酸压效果。为最大限度降低施工摩阻，研制了与Ø88.9mm油管的内径76 mm相配套、不影响其他指标的全通径酸压管柱，较好地满足了现场施工需要。

1 全通径酸压管柱

1.1 管柱结构

全通径酸压管柱由Ø88.9 mm油管、伸缩管（内径76 mm）、水力锚（内径76 mm）和Y241-146全通径封隔器（内径76 mm）组成，结构如图1所示。

图1 全通径酸压管柱结构

Y241-146全通径封隔器结构见图2。上下扣型为上下接头均为Ø88.9 mm EUE扣型，最大外径146 mm，最小内径76 mm，承压50 MPa，耐温150 ℃。

图2 Y241-146全通径封隔器

全通径水力锚结构见图3。上下接头均为Ø88.9 mm EUE扣型，工具通径为76 mm。

图3 全通径水力锚

1.2 工作原理

酸压管柱下到位后，投球密封住球座，油管正打压，锚爪张开锚定套管，防止管柱上窜。当油套压差达到6 MPa时，坐封销钉被剪断，推动上活塞，释放锁紧锁块，上下活塞同时压缩，卡瓦支撑套管壁，胶筒紧贴套管壁，继续打压至24 MPa时封隔器完全坐封，封隔油套空间，当压力达到球座销钉剪切值时，球座内套被击落，管柱实现坐封。

需要回收管柱时，解封Y241-146全通径封隔器，缓慢上提观察悬重变化，在原悬重上升160 kN左右，悬重突降到原悬重，显示已解封，静止1 h，让胶筒充分回缩，再起管柱。

1.3 技术特点

（1）井下所有配套工具内通径均为76 mm，能很好地与Ø88.9 mm油管相配套，明显减少管柱摩阻，降低施工泵压，提高压裂作业效果。

（2）自喷返排液量大、速度快，可有效防止压裂残液二次沉淀对油层造成污染，是一套完整高效、有利于保护油气层新技术。

（3）所有工具关键零部件均采用42Cr高强度材料，提高工具抗拉及抗压强度，并进行耐磨处理。

（4）胶筒材质由丁腈橡胶改进为氢化丁腈橡胶，在外径（146 mm）不变的情况下增大封隔器中心管内径，并且通过结构优化提高耐温性能及密封性能。

1.4 技术参数

适用套管：Ø177.8 mm套管；适用温度：150 ℃；最大外径：146 mm；内径（生产通道）：76 mm；坐封压力：24 MPa；解封上提力：160 kN；水力锚扣型：Ø88.9 mmEUE；Y241-146全通径封隔器扣型：Ø88.9 mmEUE；胶筒工作压力：50 MPa。

2 施工摩阻模拟计算

分别采用Ø88.9 mm油管×4 500 m+伸缩管+水力锚（内径76 mm）+Y241-146封隔器（内径76 mm）全通径酸压管柱和Ø88.9 mm油管×4 500 m+伸缩管+水力锚（内径62 mm）+Y241-146封隔器（内径62 mm）普通酸压管柱进行酸压施工摩阻模拟计算，同时以1~10 m3/min的排量注入普通胶凝酸、滑溜水、变黏酸，利用美国卡博陶粒公司研发的FracproPT压裂软件模拟两种酸压管柱施工摩阻，确定两种压裂管柱在注入相同液体、排量的情况下的摩阻值，为塔河油田碳酸盐岩储层酸压方案设计提供基础参数（图4、图5）。

通过现场实践及施工数据模拟计算，大通径压裂管柱在压裂施工中可降低施工摩阻4~5 MPa，在其他参数一定的条件下，井底压力相应增加4~5 MPa，同时可以提高注入排量及液体效率，延长裂缝延伸距离。

图4 滑溜水注入摩阻对比

图5 普通胶凝酸注入摩阻对比

3 现场应用

TP1井于2010年3月裸眼酸压完井，完井层位O2yj，完井井段6 288~6 365 m。酸压管柱组合为：Ø88.9 mm喇叭口+球座+Ø177.8 mmMCHR套管封隔器（内径62 mm）+Ø177.8 mm水力锚（内径62 mm）+伸缩节（内径62 mm）＋Ø88.9 mmEUE油管×4 538 m+Ø88.9 mmEUE调整短节+Ø88.9 mm双公接头+Ø88.9 mm油管挂，Ø177.8 mmMCHR封隔器坐封位置4 541 m，注入井筒总液量772 m3，施工最高泵压94 MPa，最大排量6.6 m3/min，停泵测压降20 min，油压24.5 MPa降至23.0 MPa。

该井完井酸压后仅产液7 900 m3就呈现严重供液不足、注水困难等问题。采油厂决定进行重复酸压。

2012年3月对该井进行重复酸压施工，管柱组合：Ø88.9 mm喇叭口+球座+Ø177.8 mmY241-146封隔器（内径76 mm）+伸缩节（内径76 mm）+Ø177.8 mm水力锚（内径76 mm）+Ø88.9 mm油管×4 533 m+Ø88.9 mm EUE调整短节+Ø88.9 mm双公接头+Ø88.9 mm油管挂，Y241-146大通径封隔器坐封位置4 537 m，施工挤入井筒总液量1 820 m3，滑溜水1 172 m3，压裂液200 m3，变黏酸300 m3，普通胶凝酸100 m3，最高施工压力90.1 MPa，最高施工排量8.6 m3/min，施工主要参数均达到了施工要求。

通过该井两次施工情况对比，两次施工塞面、管柱组合、下深基本一致，仅酸压管柱内径不一样（完井酸压管柱通径为62 mm，重复酸压管柱通径为76 mm）。由于封隔器和配套工具通径由62 mm提高76 mm，过流面积增加50%，在同等排量下（8 m3/ min），摩阻下降12.3%（37.3 MPa降至33.2 MPa），井底压力上升4.1 MPa，施工最高泵压由94 MPa降至90.1 MPa，在同等泵压下（80 MPa），施工排量由6.4 m3/min提高至8.0 m3/min。

4 结论

（1）全通径酸压管柱配套封隔器内径与Ø88.9 mm油管内径一致，解决了常规酸压管柱在酸压施工时水马力消耗在封隔器和水力锚上的问题。

（2）全通径酸压管柱可增加过流面积50.2%，降低施工摩阻4 ~5 MPa，施工排量可提高20%左右，能满足托甫台区酸压施工要求。

（3）全通径Y241-146封隔器因装配需要，上下接头与中心管连接部位为平式扣型，抗拉强度低于两端接头EUE扣型，容易导致强提解封时从该连接部位脱扣，下步应考虑改进扣型，提高整体抗拉强度。

（4）全通径酸压管柱中带有Y241-146全通径封隔器和球座，该封隔器坐封时钢球落入井底，后期处理井筒、扫塞时容易造成卡钻等事故，下步可考虑研发无需投球坐封的Y211-146大通径封隔器。

［1］刘鹏，高斌，罗建伟，等.大通径高强度过电缆封隔器的研制与应用［J］.石油钻采工艺，2014，36（3）：126-127.

［2］张义，赵海洋，张烨.超深高温高破裂压力储层酸压关键技术［J］.石油钻采工艺，2012，34（2）：74-76.

［3］黄燕飞.塔河油田托甫台地区奥陶系油藏深度酸压技术应用［J］.天然气勘探与开发，2010，33（1）：68-71.

［4］邓云娇，甘旭红.大通径压裂封隔器及管柱研究［J］.江汉石油职工大学学报，2008，21（2）：84-86.

［5］刘练，张佳，王峰，等.高温高压裸眼封隔器的改进及应用［J］.钻采工艺，2012，35（5）：77-79.

（修改稿收到日期 2014-10-15）

〔编辑 景 暖〕

Development and application of full bore acid fracturing string in Tuofutai Region of Tahe Oilfield

SONG Zhengcong, LI Qing, HE Qiang, ZHAO Xiang'an, ZHANG Zhunxing, WANG Xiangzhao
（Northwest Oilfield Company,SINOPEC,Luntai841604,China）

The packers for conventional acid fracturing string and hydraulic anchors used in Tuofutai Region of Tahe Oilfield are not match the internal diameter of Ø88.9 mm tubing, leading to increase in friction and affecting the effectiveness of acid fracturing.For this reason, the research on full bore acid fracturing string was conducted and the Y241-146 full bore packer was developed.On condition that the external diameter of the packer and its setting effect are not affected, the internal diameter of central tube of the packer is increased from 62 mm to 76 mm, and the internal diameter of hydraulic anchor increased from 62 mm to 76 mm.The acid fracturing strings have a diameter of 76 mm as a whole;the key components are 42Cr high-strength material;the rubber sleeve material is changed from nitrile rubber to hydrogenated nitrile rubber, which effectively improves the tension and compression strengths, temperature resistance and sealing performance of the tool.It has been used in 26 wells in Tuofutai Region of Tahe Oilfield, and the string setting, checking, acid fracturing and unsetting were all successfully conducted in one time;the acid fracturing friction was reduced by 4–5 MPa in average in single well.The tests show that the acid fracturing string can meet the requirement of site technology.

full bore;packer;acid fracturing;friction;Tahe Oilfield

宋正聪，李青，何强，等.全通径酸压管柱在塔河油田托甫台区的应用［J］.石油钻采工艺，2014，36（6）：83-85.

TE934

：B

1000–7393（2014） 06–0083– 03

10.13639/j.odpt.2014.06.020

宋正聪，1986年生。 2010年毕业于西南石油大学勘查技术与工程专业，现从事井下作业管理工作。电话：0996-4676581。E-mail：770569303@qq.com。