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TervAlloy可分解压裂球:化百炼钢为绕指柔

TervAlloy可分解压裂球:化百炼钢为绕指柔

压裂施工完成后,传统的工序是将压裂球返排至地面,但有时存在由于地层压力不足或球变形等导致压裂球卡死在通道内而无法返排至地面的情况,此时需要下钻磨铣球和球座,否则将严重影响油井产量。使压裂球具备可分解功能成为解决这个问题的有效办法之一,即压裂作业完成后压裂球可自行分解,从而可以免去返排或磨铣工序,消除了压裂球阻塞通道的可能性。

为适应投球滑套分段压裂需求,可分解压裂球需同时具备两方面特点:一是在地层水等电解质液体中可自行快速分解,二是在地层较高温度下具有较大的强度。

石油圈曾介绍过Phenom Innovations公司的一款Wraith可降解压裂球。该技术可在超过100℉的环境下,在任何一种水溶液中完全降解,降解速率可根据不同条件提前设定,为后续完井作业减少了大量的工序,节约了作业成本。

2014年,Terves公司推出了第二代TervAlloy可分解压裂球。近期该公司宣称,第二代TervAlloy可分解压裂球已经广泛应用,在北美的水平井压裂完井中得以施展拳脚。本文将对该技术的性能进行详细介绍。

与上一代可溶性压裂球金属相较,新一代的压裂球由TervAlloy™镁铝纳米复合材料制成,通过控制流体(例如电解质)、电激励或热激励进行分解。TervAlloy™纳米复合压裂球强度更高,且强度保持时间更长,以保证长时间压裂作业的实施,储存与处理更加方便,不容易发生过早退化,已在超过75000级的压裂作业中得以成功应用。

Terves公司创始人兼首席技术官Andrew Sherman,于2015年4月22日在卡尔加里召开的首届加拿大页岩技术大会上介绍了此次创新成果。该次会议由Gulf Publishing公司下属的世界油气杂志(World Oil magazine)和DMG Events传媒公司承办,是一届页岩气专业人士与专家深入探讨行业发展前景和最新技术进展的高层论坛。

高强度,可溶解

Sherman在演讲中会详细阐述了纳米复合金属材料的诸多技术特性:比铝更轻且更强韧,当暴露在井下高温完井液中时将以高度可控方式完成分解过程,化百炼钢为绕指柔,保证井筒“畅通无阻”。石油圈原创www.oilsns.com

迄今为止,高强度可分解压裂球主要应用于油田的滑动套筒完井作业中。最近,新型压裂球应用触角延伸至桥塞和射孔完井作业中。

依托新一代高强度、低成本的纳米复合金属技术,贯眼可溶解性作业工具研发步伐大幅加快。Terves公司具备专利性的纳米复合金属技术,在可溶解金属压裂球与类似特性的完井工具供应商内扮演着“领头羊”的角色。

与低强度可溶性聚合物或初代可溶性金属压裂球相比,新一代镁铝合金压裂球在投球到位过程中可保持外形稳定且不会发生分解,抗拉强度可达45000psi,当泵送压力超过10000psi后可有效驱动压裂滑套或密封压裂桥塞。

一旦投递到位,TervAlloy™镁铝纳米复合材质压裂金属球在完井液和井底温度(85℉-200℉)作用下可降解为可溶性微米颗粒,利于从井筒循环排出。压裂完井后经过1-5天,新型工具已经完全降解,井筒“畅通无阻”,后期无需连续油管作业。

TervAlloy™镁铝纳米复合压裂金属球由五种配方加工而成,在不同完井液体系和井底温度下的降解速率不同。两种涂层材料使得压裂球在降解阶段可联合开展酸化作业,或在触发媒介进入井筒前防止压裂球的完全降解。石油圈原创www.oilsns.com

“鉴于TervAlloy™镁铝纳米复合压裂金属球在油田中的成功应用,Terves公司乘胜出击,与多家油田服务公司合作,提供专利技术指导,研发出其他类似的可溶性完井工具,比如滑套球座、完全溶解性压裂暂堵剂、可分解桥塞、预射孔衬管以及厚壁短管等。”Sherman说道。

“Terves公司一直致力于研究新型材料及应用,包括防砂筛管、提高压裂导通性技术、遇淡水可分解的用于海上生产井的高比重盐水以及强度更高的小尺寸合金球(减小质量,从而降低成本)。”他又说道。石油圈原创www.oilsns.com

“可分解压裂球的应用降低了后续连续油管作业的必要性,可显著降低运营商的施工成本。”

Tervalloy合金在盐水、酸、淡水以及溴化钙(海上生产井所用媒介)中,可通过可控、可靠的方式完成分解。同时,可形成拱形支架或渗透到工具内部(防砂):

  • 可泵送应用;
  • 示踪剂/化学药剂释放;
  • pH值控制;石油圈原创www.oilsns.com
  • 液流转向。

Tervalloy系列工具能够与当前套筒配合使用,可加工成多种形状。金属球和其他完井工具的加工误差均可控制在0.003英寸的精度范围内。新型工具的应用可减少清理井筒及循环成本,显著节约成本并提高生产速度。

作业期间必需更高的压差?TervAlloy高强度压裂球和其他完井工具给出的答案是否定的。

  • 活性弹头和导弹应用;
  • 高强度压裂球;石油圈原创www.oilsns.com
  • 标准化高强度完井工具,比如套筒、筛管和气缸;
  • 桥塞、销子、阀门、杆、螺丝和油管;
  • 满足任意机械加工、挤压或冲压方式;可溶性增强型完井工具;
  • 利用压裂酸触发套管射孔;
  • 可溶性药型罩/爆炸成型穿透弹药(EFP,Explosively Formed Penetrator);
  • 高密度结构性能量。石油圈原创www.oilsns.com

“可降解压裂球的应用,可避免投球不到位问题并减少清理井筒及循环成本,从而为运营商显著节约成本。”Sherman说。

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来自/Tervalloy  译者/姚园  编辑/Leia

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