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电缆泵送桥塞射孔联作分段压裂技术
1、 适用范围
  该技术适用于套管固井完井的直井和水平井,具体适用的套管参数范围如下:

外径 in (mm)

磅级 lb/ft (kg/m)

最小内径 in(mm)

最大内径 in(mm)

4.5 (114.3)

9.5-17.1 (14.1-25.4)

3.754 (95.4)

4.090 (103.9)

5.0 (127.0)

11.5-18.0 (17.1-26.8)

4.276 (108.6)

4.560 (115.8)

5.5 (139.7)

15.5-23 (23.1-34.2)

4.670 (118.6)

4.950 (125.7)

7 (177.8)

23.0-32.0 (34.2-47.6)

6.094 (154.8)

6.366 (161.7)

9.625 (244.5)

40.0-58.4 (59.53-86.91)

8.435 (214.2)

8.835 (224.4)

2、 技术原理
  桥塞射孔联坐分段压裂技术第一段采用TCP(油管传输)射孔,而后进行套管压裂,第一层压裂完成后通过泵送方式将连接在一起的桥塞和射孔枪泵送至第二层坐封射孔位置,进行坐封和射孔作业,坐封压裂桥塞和射孔可实现由一趟电缆完成(其中可进行多级点火射多段孔),射孔后起出电缆进行光套管压裂,压后再进行下一级的桥塞和射孔枪泵送,重复以上步骤完成多有压裂段。


 

桥塞射孔联座技术井底示意图


 

桥塞射孔联座技术地面设备示意图

3、设备及工具
  压裂桥塞

共分三种:投球式压裂桥塞、带球笼式压裂桥塞、盲堵式压裂桥塞。

 
三种快钻桥塞结构示意图 



桥塞射孔联座技术地面设备示意图

 CPST桥塞坐封工具:

  我公司采用的CPST桥塞坐封工具通过电缆传输下井后,在地面送电引爆点火针,点火针再点燃火药桶,火药桶在密闭的空间燃烧后产生很高的气压,气压推送一个活塞将能量传递到液压部分,液压部分将能量转换成一个推力从而坐封桥塞,坐封时推力最大达到8300磅,坐封行程10.4英寸。
  CPST桥塞坐封工具能保证压力平衡,因为活塞A和活塞B处的面积一样(图1.4),这样仪器上下受到的井下压力是平衡的。由于井下每1000psi的压差就需要1000磅的力来克服,如果井下压差很大,就会出现桥塞坐封力不够导致无法脱手,而CPST坐封工具保证了压力平衡,所有的推力都用来坐封桥塞从而保证完全脱手。


桥塞坐封工具及火药桶

 射孔枪:

  我公司采用的射孔枪设计使用了安全射孔雷管,采用第四代安全系统,没有起爆药,更无需无线静默。该射孔枪使用多级选择开关,没有可动备件,大大提高了可靠性,每一个开关设定唯一地址,所有开关都在操作系统中设定地址,一次射孔作业最多可使用40个开关,适用于每次射孔段短但需要多次射孔的作业,并具有接近100%的点火成功率。

 井口设备:

  井口压力控制设备是在电缆和流管之间的缝隙内泵入至少高于1.2倍井口压力的密封脂,从而实现电缆可以在有井下压力时下井的动态密封,一旦动态密封失效后可以通过应急密封器或三臂防喷器的胶皮抱死而获得一个静态密封来临时封住井口压力。我公司应用的这套设备由Elmar公司生产,工作压力105Mpa,最大可封井口压力86Mpa,同时使用两个注脂头,使用实心流管,注脂泵的动力由柴油机提供,比普通的气泵动力强很多。

4、技术特点
    桥塞+射孔枪串经过特殊设计,配备选择点火开关,可依序进行桥塞座封及射孔枪串自下而上的点火操作,可实现灵活的分簇射孔。

(1) 防喷器和防喷管工作压力105MPa,最大可封井口压力86MPa,有效保证施工井口安全;
(2) 桥塞坐封工具的二级混合火药和压力平衡设计保证了桥塞坐封和脱手可靠;
(3) 桥塞耐压:83 MPa,耐温:177上下双向持压;
(4) 桥塞本体采用复合材质,具有较强的耐酸性能,在149 、20%盐酸浓度环境下100天不变形。且磨铣容易,磨屑细小易携带返出;
(5) 射孔枪使用多级选择开关,没有可动备件,提高了射孔的可靠性;
(6) 多层连续施工无需压井,降低伤害。 

5、服务业绩

    截止2015年06月,公司的桥塞-射孔联作分段压裂技术已在国内施工68口井,均顺利完成桥塞的钻铣工作,压后增产效果显著。单井最多分段压裂25段,最高停泵压力60.1MPa,其中张XX井压裂用液2100方,压后获152.7t/d 的高产油流;某页岩气井用液30000方,压后7mm油嘴生产,井口压力21MPa,日产气量20万方。

 

张XX井喜获高产 


桥塞磨洗