油田水力喷射压裂工具现场推广与应用--培训教材.ppt

油田水力喷砂压裂工具推广与应用油田水力喷砂压裂工具推广与应用一、几个基本定义一、几个基本定义二、油田水平井水力喷砂压裂管柱及工具二、油田水平井水力喷砂压裂管柱及工具三、典型案例三、典型案例油层油层直井直井水平井水平井与油层接触面积成倍增加，可以连通多个不同地层，利于提高产量。可以避开地面障碍物（建筑物、河流）等限制。可以减少直井钻井数量。1 1、水平井、水平井水平井发展前景广阔水平井发展前景广阔直井直井定向井定向井水平井水平井2 2、压裂、分段压裂、压裂、分段压裂压裂设备压裂设备压裂管柱及井口压裂管柱及井口压裂：借助地面设备，将高压流体、支撑剂通过压裂管柱，泵入地层，压裂：借助地面设备，将高压流体、支撑剂通过压裂管柱，泵入地层，使地层产生裂缝的作业过程；使地层产生裂缝的作业过程；2 2、压裂、分段压裂、压裂、分段压裂人工裂缝人工裂缝油层油层分段压裂：在不同层段位置产生多条个裂缝的技术。分段压裂：在不同层段位置产生多条个裂缝的技术。压裂就是对地层产生的一种人为压裂就是对地层产生的一种人为“破坏破坏”。3 3、油田水平井作业整体流程、油田水平井作业整体流程地质定位，钻井；地质定位，钻井；钻井队搬走，试油队接替钻井队搬走，试油队接替钻井队负责钻井作业钻井队负责钻井作业钻井结束后的水平井钻井结束后的水平井3 3、油田水平井作业整体流程、油田水平井作业整体流程通井，洗井通井，洗井试油队进行通洗井试油队进行通洗井试油作业队负责测试原油产量试油作业队负责测试原油产量配送压裂工具给试油队；配送压裂工具给试油队；试油队下工具，做好压裂准备。试油队下工具，做好压裂准备。压裂队上井，进行压裂施工；压裂队上井，进行压裂施工；压裂结束，试油队起管柱，抽压裂结束，试油队起管柱，抽吸，试油，吸，试油，下采油泵及抽油机，投产。下采油泵及抽油机，投产。4 4、压裂管柱、压裂管柱压裂的通道压裂的通道；从井口到井底可以让流体从其内部流过的所有部件的总称，一般由从井口到井底可以让流体从其内部流过的所有部件的总称，一般由油油管和压裂工具管和压裂工具组成。组成。管柱是一个整体管柱是一个整体，工具或者油管失效都会导致管柱失效。，工具或者油管失效都会导致管柱失效。压裂工具压裂工具串联电路串联电路电线电线工具工具5 5、油管、油管短节、油管、油管短节油管油管是在钻探完成后将是在钻探完成后将原油和天然原油和天然气气从油气层运输到地表的管道，它从油气层运输到地表的管道，它用以承受开采过程中产生的压力；用以承受开采过程中产生的压力；一段公扣，一段母扣，一般整根长一段公扣，一段母扣，一般整根长8-9.7m，用于连接工具以达到指定，用于连接工具以达到指定深度；深度；油管短节油管短节是从油管中截取的是从油管中截取的部分，为实现准确将压裂工具部分，为实现准确将压裂工具下入指定位置。一般为下入指定位置。一般为0.5m，1m，2m，3m。6 6、压裂工具、压裂工具根据压裂技术的要求，可以实现某种根据压裂技术的要求，可以实现某种特定功能特定功能的工具。的工具。封隔器封隔器喷射器喷射器 射孔：形成高速水射流，射开套管、地层；射孔：形成高速水射流，射开套管、地层；主压裂阶段喷射器作用（油管加砂）。主压裂阶段喷射器作用（油管加砂）。封隔油套环空封隔油套环空7 7、套管、套管防止井筒坍塌；防止井筒坍塌；利于压裂施工以及后期工具起出。利于压裂施工以及后期工具起出。8 8、试油作业队、试油作业队 负责钻井结束后，到正式投产前所有技术的现场施工的队伍，负责钻井结束后，到正式投产前所有技术的现场施工的队伍，主要目的是测试原油的最高产量。主要目的是测试原油的最高产量。9 9、压裂队以及压裂机组、压裂队以及压裂机组专门负责提供设备和人员进行压裂作业的队伍。专门负责提供设备和人员进行压裂作业的队伍。1010、支撑剂、支撑剂支撑剂：一种在裂缝开启后，被泵入裂缝中，支撑裂缝，避免裂缝闭合，支撑剂：一种在裂缝开启后，被泵入裂缝中，支撑裂缝，避免裂缝闭合，提高流体在裂缝中的通过能力。提高流体在裂缝中的通过能力。支撑剂对工具有磨损。支撑剂对工具有磨损。石英砂石英砂低密度陶粒低密度陶粒1111、通井、通井试油队进行通井试油队进行通井目的：套管是否有变形、异物等堵塞，利于工具下入。目的：套管是否有变形、异物等堵塞，利于工具下入。现场现场5.5in套管内径套管内径124.3mm，经常使用简易通井规最大外径，经常使用简易通井规最大外径118mm，长度，长度1.5m。标准通井规标准通井规简易通井规简易通井规反循环洗井反循环洗井1212、洗井、洗井正循环洗井正循环洗井将井筒内的杂质、泥浆、污水等从井筒里顶替出来，保持井筒清洁。将井筒内的杂质、泥浆、污水等从井筒里顶替出来，保持井筒清洁。现场多以现场多以反循环反循环洗井为主。洗井为主。顺时针顺时针逆时针逆时针一、几个基本定义一、几个基本定义二、二、油田水平井水力喷砂压裂管柱及工具功能油田水平井水力喷砂压裂管柱及工具功能三、典型案例三、典型案例1 1、油田水平井作业对压裂管柱要求、油田水平井作业对压裂管柱要求井眼轨迹复杂，作业风险高，管柱安全性能要高，井眼轨迹复杂，作业风险高，管柱安全性能要高，耐磨、承压耐磨、承压要高，要高，回收能力要强；回收能力要强；油层油层直直井井水平水平井井5.5in套管中作业尺寸套管中作业尺寸8mm8mm套管内径套管内径124.3mm压裂工具最大外径压裂工具最大外径108mm单边间隙：单边间隙：8mm左右；左右；水平段不居中。水平段不居中。苹果苹果5S尺寸：尺寸：高度：123.8 毫米(4.87 英寸)宽度：58.6 毫米(2.31 英寸)厚度：7.6 毫米(0.30 英寸)倒角重要性倒角重要性所有水平段工具必须倒角，利于上提下放。所有水平段工具必须倒角，利于上提下放。下放管柱时下放管柱时套管结箍套管结箍上提管柱时上提管柱时套管结箍套管结箍25.4mm3 3、油田水平井水力喷砂压裂管柱工作原理、油田水平井水力喷砂压裂管柱工作原理动画动画3 3、油田水平井水力喷砂压裂工具功能、油田水平井水力喷砂压裂工具功能高效水力喷砂分段多簇压裂管柱高效水力喷砂分段多簇压裂管柱功能：起着保险丝的作用，一旦遇阻遇卡无效，可使油管与压裂工具脱开，功能：起着保险丝的作用，一旦遇阻遇卡无效，可使油管与压裂工具脱开，利于下一步处理。利于下一步处理。安全接头安全接头喷射器喷射器封隔器封隔器单流阀单流阀眼管眼管+堵头堵头GDS-100丢手接头丢手接头最大外径：最大外径：100mm最小内径：最小内径：46mm；投钢球：投钢球：50mm抗拉：抗拉：120t抗内压：抗内压：70MPa耐温：耐温：120度度3 3、油田水平井水力喷砂压裂工具功能、油田水平井水力喷砂压裂工具功能喷射器喷射器作用：射开套管和地层，使压裂液作用：射开套管和地层，使压裂液可以进入。可以进入。正循环水力喷砂喷砂射孔正循环水力喷砂喷砂射孔通过喷嘴形成高速水射流通过喷嘴形成高速水射流携砂流体携砂流体关闭环空闸门，地层起裂，裂缝延伸关闭环空闸门，地层起裂，裂缝延伸水枪除垢清洁水枪除垢清洁水枪洗车水枪洗车喷射器喷射器最大外径：最大外径：105mm最小内径：最小内径：38mm；抗内压：抗内压：45MPa耐温：耐温：120度度喷砂次数：喷砂次数：10次以上；次以上；过砂量：过砂量：80方以上方以上喷嘴喷嘴喷嘴压帽喷嘴压帽喷射器喷射器喷射器核心部件：喷射器核心部件：喷嘴和喷射器本体喷嘴和喷射器本体3 3、油田水平井水力喷砂压裂工具功能、油田水平井水力喷砂压裂工具功能封隔器封隔器封隔油管和套管之间的环空间隙，使段间裂缝独立产生并延伸。封隔油管和套管之间的环空间隙，使段间裂缝独立产生并延伸。最大外径：最大外径：108mm最小内径：最小内径：49mm；抗内压：抗内压：70MPa耐温：耐温：120度度重复坐封次数：重复坐封次数：10次以上；次以上；K344-110-K344-110-型钢带式封隔器型钢带式封隔器K344-110-K344-110-型钢丝式封隔器型钢丝式封隔器3 3、油田水平井水力喷砂压裂工具功能、油田水平井水力喷砂压裂工具功能作用：单向流动，单向封堵油管，确保所有流体从喷射器中流出。作用：单向流动，单向封堵油管，确保所有流体从喷射器中流出。单流阀单流阀正循环水力喷砂喷砂射孔正循环水力喷砂喷砂射孔通过喷嘴形成高速水射流通过喷嘴形成高速水射流最大外径：最大外径：105mm最小内径：最小内径：28mm；抗内压：抗内压：45MPa密封测试密封测试3 3、油田水平井水力喷砂压裂工具功能、油田水平井水力喷砂压裂工具功能结箍结箍+眼管眼管+导向丝堵导向丝堵过滤作用，防止堵塞喷嘴；过滤作用，防止堵塞喷嘴；导向作用，利于管柱下入。导向作用，利于管柱下入。封堵油管，确保反洗时，所有流体从眼管流过，使眼管起到过滤筛选封堵油管，确保反洗时，所有流体从眼管流过，使眼管起到过滤筛选作用。作用。正循环洗井正循环洗井反循环洗井反循环洗井不同作业过程流体流向不同作业过程流体流向最大外径：最大外径：73mm第一级第二级封隔器封隔器喷射器喷射器 射孔：形成高速水射流，射开套管、地层；射孔：形成高速水射流，射开套管、地层；主压裂阶段喷射器作用（油管加砂）。主压裂阶段喷射器作用（油管加砂）。封隔油套环空封隔油套环空多级水力喷砂分段压裂管柱多级水力喷砂分段压裂管柱水力喷砂分段多簇压裂管柱水力喷砂分段多簇压裂管柱管柱关键工具及性能要求管柱关键工具及性能要求管柱关键工具及性能要求管柱关键工具及性能要求喷射器喷射器封隔器封隔器过砂量大及耐磨性强过砂量大及耐磨性强承压高承压高密封长效密封长效重复坐封次数多重复坐封次数多 其中一个失效将导致管柱失效，两者性能应匹配。其中一个失效将导致管柱失效，两者性能应匹配。串联电路串联电路一、几个基本定义一、几个基本定义二、油田水平井水力喷砂压裂管柱及工具功能二、油田水平井水力喷砂压裂管柱及工具功能三、典型案例三、典型案例1 1、油田水平井作业涉及到的各方、油田水平井作业涉及到的各方水平井水平井产建项目组产建项目组工程技术管理部工程技术管理部井下作业公司（试油队、压裂队）井下作业公司（试油队、压裂队）水平井工具推广小组水平井工具推广小组（工具组织、质量控制、现场施工（工具组织、质量控制、现场施工j监控）监控）2 2、油田水平井压裂工具下入流程、油田水平井压裂工具下入流程项目组通知项目组通知油气院出压裂设计油气院出压裂设计准备工具，跟踪进度准备工具，跟踪进度与作业队联系，确认，送工具，并现场与作业队联系，确认，送工具，并现场装配，连接，下入装配，连接，下入施工过程风险控制，技术支撑以及遇阻遇卡问施工过程风险控制，技术支撑以及遇阻遇卡问题解决题解决更换工具更换工具回收工具回收工具3 3、喷射器失效现象以及关键预防措施、喷射器失效现象以及关键预防措施粘接过程质量控制，尤为关键，实现规范化，标准化。粘接过程质量控制，尤为关键，实现规范化，标准化。喷射器喷嘴脱落是人为因素影响最大的一个关键点；喷射器喷嘴脱落是人为因素影响最大的一个关键点；喷嘴喷嘴喷嘴压帽喷嘴压帽喷射器喷射器粘接强度高，密封效果要好！正反向承压，粘接强度高，密封效果要好！正反向承压，反向承压反向承压20MPa。螺纹密封效果好，增加螺纹密封剂。螺纹密封效果好，增加螺纹密封剂。压帽与喷射器主体之间配合间隙好，无凸现象。压帽与喷射器主体之间配合间隙好，无凸现象。每年年初以及高峰期每年年初以及高峰期都会出现一批井因为喷嘴粘接质量控制差导致管都会出现一批井因为喷嘴粘接质量控制差导致管柱施工能力从最高的柱施工能力从最高的10段左右下降到段左右下降到1段段甚至几乎没有施工能力，且导致管甚至几乎没有施工能力，且导致管柱遇阻遇卡现象发生。柱遇阻遇卡现象发生。起出工具中起出工具中合金喷嘴是否脱落合金喷嘴是否脱落是证明喷是证明喷射器质量是否合格的直接证据。射器质量是否合格的直接证据。质量合格喷射器质量合格喷射器质量不合格喷射器质量不合格喷射器喷射器喷嘴失效很可能导致射孔深度较浅，或者无射孔能力，导致封隔器承受喷射器喷嘴失效很可能导致射孔深度较浅，或者无射孔能力，导致封隔器承受压差增加，压差增加，封隔器失效或者变形严重，导致遇阻遇卡封隔器失效或者变形严重，导致遇阻遇卡；喷嘴脱落导致部分喷嘴脱落导致部分喷嘴甚至压帽脱落在环形空间喷嘴甚至压帽脱落在环形空间，导致管柱遇阻遇卡。，导致管柱遇阻遇卡。制定标准的质量控制程序制定标准的质量控制程序，加强，加强喷嘴粘接的标准化、机械化喷嘴粘接的标准化、机械化流水线作业，尽量避免人为因素影响流水线作业，尽量避免人为因素影响；喷射器质量是我们最能控制的，也是管柱最核心的部件！喷射器质量是我们最能控制的，也是管柱最核心的部件！选取选取责任心强、工作细致的人责任心强、工作细致的人进行作业控制和质量检测，严进行作业控制和质量检测，严格要求；格要求；选取好的胶，控制室内温度选取好的胶，控制室内温度，避免低温情况下作业，防止粘，避免低温情况下作业，防止粘接胶因温度低、粘度大导致间隙配合困难，并引起粘接质量差；接胶因温度低、粘度大导致间隙配合困难，并引起粘接质量差；喷嘴压帽加工精度以及质量控制喷嘴压帽加工精度以及质量控制，与，与硬质合金喷嘴、喷射器硬质合金喷嘴、喷射器主体主体之间配合紧密。之间配合紧密。耐磨涂层4 4、封隔器失效现象以及处理、封隔器失效现象以及处理封隔器主要经历阶段：封隔器主要经历阶段：地层起裂地层起裂：压力高，时间短，以：压力高，时间短，以冲击伤害冲击伤害为主；为主；裂缝延伸裂缝延伸：压力较低，时间长，以：压力较低，时间长，以疲劳伤害疲劳伤害为主。为主。封隔器有效作用阶段封隔器有效作用阶段封隔器损坏是管柱卡钻的主要原因。封隔器损坏是管柱卡钻的主要原因。主要原因：主要原因：反复憋压、超压引起的封隔器失效；反复憋压、超压引起的封隔器失效；加工质量不合格加工质量不合格导致胶筒膨胀无法回收。导致胶筒膨胀无法回收。预防措施：预防措施：加强加强喷射器质量控制喷射器质量控制，保障喷射器工作性能以及射孔效果，以达到降低施工压力；，保障喷射器工作性能以及射孔效果，以达到降低施工压力；严禁严禁超压超压。设计中限制值。设计中限制值45MPa，不能超过该值。，不能超过该值。反复憋压次数不能超过反复憋压次数不能超过3次次，超过后立即采取挤酸等预处理措施，降低地层破裂压，超过后立即采取挤酸等预处理措施，降低地层破裂压力；力；要求作业队按照设计、工具说明书进行操作，要求作业队按照设计、工具说明书进行操作，严禁违规操作严禁违规操作；分批生产，控制质量，严格执行，分批生产，控制质量，严格执行，“一旦出现不合格产品，立即召回一旦出现不合格产品，立即召回”制度。制度。5 5、管柱遇阻遇卡处理一般措施、管柱遇阻遇卡处理一般措施放喷不控制，地层放喷不控制，地层吐砂吐砂；反循环反循环冲砂冲砂不彻底，导致管柱砂卡；不彻底，导致管柱砂卡；施工出现异常，例如设备突然停止工作，导致管柱被砂埋；施工出现异常，例如设备突然停止工作，导致管柱被砂埋；携砂流体携砂流体关闭环空闸门，地层起裂，裂缝延伸关闭环空闸门，地层起裂，裂缝延伸遇阻遇卡主要原因：遇阻遇卡主要原因：憋压次数太多，憋压次数太多，封隔器失效封隔器失效，且损坏严重；，且损坏严重；施工过程中压力波动导致封隔器损害严重；施工过程中压力波动导致封隔器损害严重；工具质量不合格，回收困难或者在正常情况下损害严重工具质量不合格，回收困难或者在正常情况下损害严重;喷射器喷嘴脱落或者压帽脱落以及其他异物卡在环空间隙里。喷射器喷嘴脱落或者压帽脱落以及其他异物卡在环空间隙里。5 5、管柱遇阻遇卡处理一般措施、管柱遇阻遇卡处理一般措施制定工具操作规范，落实到作业队，明确各方责任制定工具操作规范，落实到作业队，明确各方责任。一旦一旦发现管柱悬重上升，立即停止起管柱发现管柱悬重上升，立即停止起管柱作业，作业，坐井口，大排量反洗作业，将砂子带出地面，强坐井口，大排量反洗作业，将砂子带出地面，强制封隔器回收彻底；制封隔器回收彻底；活动管柱，正洗作业活动管柱，正洗作业；正反洗交替进行正反洗交替进行；活动解卡，不得强行上提管柱活动解卡，不得强行上提管柱，能下放尽量下，能下放尽量下放在活动，上提吨位不能超过正常悬重的放在活动，上提吨位不能超过正常悬重的50%；边反洗边活动，若仍无效，则由项目组决定是边反洗边活动，若仍无效，则由项目组决定是否否启动丢手接头启动丢手接头，将工具遗留在井底，然后进，将工具遗留在井底，然后进行打捞作业。行打捞作业。第一时间到现场录取资料第一时间到现场录取资料，提供解决方案，同，提供解决方案，同时为事后责任划分提供证据（时为事后责任划分提供证据（试油日志、施工试油日志、施工曲线曲线）。）。严禁强行硬拔严禁强行硬拔 知道现场出现异常，必须主动联系项目组，并第一时间到施工井收集知道现场出现异常，必须主动联系项目组，并第一时间到施工井收集资料，提供解决方案。资料，提供解决方案。指重表指重表油田水平井工具推广应用几个关键点油田水平井工具推广应用几个关键点工具准备阶段，工具准备阶段，喷射器质量控制是最关键点喷射器质量控制是最关键点;全程监控工具从组织到回收各个阶段全程监控工具从组织到回收各个阶段，特别是入井后的施工情，特别是入井后的施工情况，制定工具服务方案，特别是针对一些异常遇阻遇卡井，况，制定工具服务方案，特别是针对一些异常遇阻遇卡井，制制定合理的处理程序定合理的处理程序，积极收集第一手资料，实现积极，积极收集第一手资料，实现积极与井下作与井下作业队伍、项目组业队伍、项目组之间的顺畅沟通，为之间的顺畅沟通，为事故处理、责任划分事故处理、责任划分等后等后续流程奠定基础。续流程奠定基础。项目组责任明确项目组责任明确，分工细致，可以，分工细致，可以解决解决工具配送、施工过程工具配送、施工过程中的中的常见问题常见问题（工具组、技术组工具组、技术组）。）。谢谢！谢谢！问题或交流？问题或交流？