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滑套技术助力降低增产作业风险及成本

滑套技术助力降低增产作业风险及成本

在北美地区,随着人们将多级完井和水平钻井技术结合来开采丰富的非常规油气资源,滑套完井技术应运而生。

来自 | E&P
编译 | 白小明 影子

在过去的20年间,随着作业公司不断提高采收率,增大压裂级数和处理规模,滑套技术不断发展以满足需求。从早期的采用投球滑套的几级压裂完井,到超过100级的压裂系统,滑套技术的功能和应用有了长足发展,包括投球固井滑套、液压滑套、连续油管(CT)开关滑套,以及使用其他方法开关的滑套。

最新一轮的滑套技术创新具有广阔的应用前景,给操作人员带来了更高的增产效率,更少的干预和增产风险,减少了操作时间和成本。

投球滑套系统

通过连续泵送操作,投球滑套大幅减少了作业时间和成本,彻底改变了完井方式。使用从地面泵送的逐级增大的球,操作人员可以隔离并单独处理每一级,不会在两级操作之间花费大量等停时间,在冲洗前一级的同时将后一级所需的球泵送入井。

在投球激活系统中,最常用的球尺寸增量为1/8-in和1/16-in。为了进一步增加级数,还研发了比1/16-in更小的球和球座尺寸增量。为了确保每个滑套能按设计实现其功能,需要进行大量的质量保障和控制流程。

在北达科他州的Bakken页岩,作业人员将Packers Plus公司65级的StackFRAC HD-X系统(球和球座选择了更小的尺寸增量)成功下入井内,平均每级使用32 T支撑剂,泵送排量为50~80L/s。所有增产作业在2.5天内完成,总泵送时间少于55小时。

限流滑套

使用投球滑套进行连续泵送作业在减少作业时间和成本方面有着巨大优势,因此这项技术很快便应用于尾管固井。

在研发尾管固井滑套时,行业也在关注可以投单个球打开多个滑套的技术,模仿桥塞射孔(PNP)作业的限流作用。Packers Plus公司的TREX QuickPORT IV滑套便代表着这种技术的发展。与之前的限流滑套设计相比,这种滑套更简单、零件更少,且具有抗腐蚀喷嘴以使增产流体均匀进入流通孔。

最近,在二叠纪盆地,一家作业公司将80个Packers Plus限流QuickPORT IV滑套一次性下入井内。该井采用混合完井方式,共有20级,每级使用4个滑套组,采用滑套的最深一级位于水平段1179m处(总水平段长3719m),其余各级采用PNP完井。在不到70小时的泵送时间内,完成了使用QuickPORT IV限流滑套的增产作业,节省了等停相关的成本,降低了水平段末端干预作业的操作风险。

液压滑套

液压滑套或趾端滑套,用于完成第一级作业,是整个滑套系统中不可或缺的组成部分。如果没有第一级作业建立与油藏的通道,那么就无法泵送球或其他工具来进行后续的增产作业。趾端滑套可以结合PNP等其他完井方法,以避免采用CT进行尾部射孔。

滑套技术助力降低增产作业风险及成本

水平段末端的投球限流QuickPORT IV滑套与PNP连用,作为混合完井的一部分。

趾端滑套也设计成可用于压力测试。北美一些地区需要对套管进行试压,通常达到最大预期工作压力。业内可进行试压的趾端滑套通常提供单一和多重试压选项。Packers Plus Toe-XT液压滑套采用双压力周期,可实现单一试压(测试压力可达到最大套管压力或工具极限压力),然后进行低压操作打开滑套,这些操作独立于增产作业,没有时间限制。

德克萨斯州东部的一家作业公司,在系统安装并固井后数周,使用Toe-XT液压滑套成功对套管进行了试压,测试压力达到79MPa。泄压到0MPa后,在下一个压力周期,泵入排量为50L/s,压力为33MPa的低压下,滑套被打开并进行了增产作业。

CT激活滑套

滑套技术的另一种应用形式是采用连续油管CT下入一个开关工具来激活滑套系统。采用这种系统可实现更高的作业级数,级数仅受到CT长度的限制。

目前,有几家服务公司可以提供CT开关滑套的技术,通常使用开关工具上的封隔器来开关滑套,并为每一级增产作业提供隔离环境。近期重新设计的Packers Plus Quadrant系统,开关工具不含封隔器,以简化操作并将降低卡工具的风险。这种开关工具采用了可与滑套剖面啮合的可收缩键来开关滑套。在前一级增产作业完成关闭后,再打开后一级,Quadrant滑套这种可关闭功能降低了作业风险。这种功能也帮助实现流体转向和增产作业。

其他滑套激活方法

目前,一种使用从地面泵入的闩锁工具来开关滑套的全新激活方法正开始引起大家的注意。该方法可实现井眼全通径(ID),在增产过程中无内径限制,可最大限度地提高处理排量,同时保持投球系统的连续泵送效率,还可实现更高的作业级数。

今年早些时候,Packers Plus超高级数(UHSC)系统开始进行现场试验,从地面泵入一个滑套激活工具,锁定在一个特定的滑套内并将其打开,用于裸眼井或尾管固井完井的单点增产作业。使用滑套激活工具下入一个球,可为流体转向和增产提供隔离环境。滑套激活工具上的球和球座均可降解,无需进行磨铣。

今年早些时候,在一口大位移井作业中,操作人员下入了一套60级的Packers Plus完井系统进行增产作业,含50个UHSC级,9个FracPORT投球滑套和一个FracPORT液压滑套。每一个UHSC级都成功完成了增产作业,最大处理排量为241 L/s,平均排量为212 L/s。该井共用了约87742 m3流体和5942 T支撑剂。所有60级压裂共耗时约10天,而之前类似参数井采用PNP完井大约需要35天,节省了昂贵的泵送费用,使油井提前20多天投产。

结论

未来石油行业将采用具有自动完井技术的井下工具,可以从地面进行操作,不需要井下干预,虽然实现这种技术可能并不遥远,但在此期间,使用从地面泵送闩锁工具的最新创新型滑套,可以在保持井眼全通径的情况下进行增产作业,并尽量简化干预作业。该技术还有助于连续泵送操作,从而带来时间和成本效益,这在当前作业大环境下显得至关重要。

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