全通徑酸壓管柱在塔河油田托甫臺區(qū)的應用

宋正聰 李 青 何 強 趙想安 張準行 王相召

（中石化西北油田分公司，新疆輪臺 841604）

全通徑酸壓管柱在塔河油田托甫臺區(qū)的應用

宋正聰 李 青 何 強 趙想安 張準行 王相召

（中石化西北油田分公司，新疆輪臺 841604）

塔河油田托甫臺區(qū)常規(guī)酸壓管柱封隔器、水力錨與?88.9 mm油管內(nèi)徑不一致，導致施工摩阻增大，影響酸壓效果，為此，進行了全通徑酸壓管柱研究。研發(fā)了Y241-146全通徑封隔器，在不影響封隔器外徑和坐封效果的前提下，將封隔器中心管內(nèi)徑由62 mm增至76 mm，水力錨內(nèi)徑由62 mm增至76 mm，該酸壓管柱實現(xiàn)整體通徑均為76 mm；關(guān)鍵零部件均采用42Cr高強度材料，膠筒材質(zhì)由丁腈橡膠改進為氫化丁腈橡膠，有效提高了工具抗拉和抗壓強度、耐溫性能及密封性能。在塔河油田托甫臺區(qū)進行了26口井的現(xiàn)場應用，管柱坐封、驗封、酸壓施工、解封均一次成功，平均單井降低酸壓施工摩阻4~5 MPa，試驗表明該壓裂管柱可滿足現(xiàn)場工藝要求。

全通徑；封隔器；酸壓；摩阻；塔河油田

塔河油田托甫臺區(qū)井深在5 500~7 000 m，地層破裂壓力梯度為0.018~0.021 MPa/m，井底最高破裂壓力達140 MPa左右。塔河油田托甫臺區(qū)主要采用?88.9 mm油管+伸縮管+水力錨（內(nèi)徑62 mm）+Y241-146封隔器（內(nèi)徑62 mm）普通酸壓管柱進行壓裂施工，由于該管柱配套封隔器、水力錨內(nèi)徑（62 mm）均小于?88.9 mm油管內(nèi)徑（76 mm），封隔器、水力錨起到一定截流作用，施工摩阻增大，施工時井口泵壓較高（有時大于95 MPa），一定程度影響酸壓效果。為最大限度降低施工摩阻，研制了與?88.9mm油管的內(nèi)徑76 mm相配套、不影響其他指標的全通徑酸壓管柱，較好地滿足了現(xiàn)場施工需要。

1 全通徑酸壓管柱

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

全通徑酸壓管柱由?88.9 mm油管、伸縮管（內(nèi)徑76 mm）、水力錨（內(nèi)徑76 mm）和Y241-146全通徑封隔器（內(nèi)徑76 mm）組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 全通徑酸壓管柱結(jié)構(gòu)

Y241-146全通徑封隔器結(jié)構(gòu)見圖2。上下扣型為上下接頭均為?88.9 mm EUE扣型，最大外徑146 mm，最小內(nèi)徑76 mm，承壓50 MPa，耐溫150 ℃。

圖2 Y241-146全通徑封隔器

全通徑水力錨結(jié)構(gòu)見圖3。上下接頭均為?88.9 mm EUE扣型，工具通徑為76 mm。

圖3 全通徑水力錨

1.2 工作原理

酸壓管柱下到位后，投球密封住球座，油管正打壓，錨爪張開錨定套管，防止管柱上竄。當油套壓差達到6 MPa時，坐封銷釘被剪斷，推動上活塞，釋放鎖緊鎖塊，上下活塞同時壓縮，卡瓦支撐套管壁，膠筒緊貼套管壁，繼續(xù)打壓至24 MPa時封隔器完全坐封，封隔油套空間，當壓力達到球座銷釘剪切值時，球座內(nèi)套被擊落，管柱實現(xiàn)坐封。

需要回收管柱時，解封Y241-146全通徑封隔器，緩慢上提觀察懸重變化，在原懸重上升160 kN左右，懸重突降到原懸重，顯示已解封，靜止1 h，讓膠筒充分回縮，再起管柱。

1.3 技術(shù)特點

（1）井下所有配套工具內(nèi)通徑均為76 mm，能很好地與?88.9 mm油管相配套，明顯減少管柱摩阻，降低施工泵壓，提高壓裂作業(yè)效果。

（2）自噴返排液量大、速度快，可有效防止壓裂殘液二次沉淀對油層造成污染，是一套完整高效、有利于保護油氣層新技術(shù)。

（3）所有工具關(guān)鍵零部件均采用42Cr高強度材料，提高工具抗拉及抗壓強度，并進行耐磨處理。

（4）膠筒材質(zhì)由丁腈橡膠改進為氫化丁腈橡膠，在外徑（146 mm）不變的情況下增大封隔器中心管內(nèi)徑，并且通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提高耐溫性能及密封性能。

1.4 技術(shù)參數(shù)

適用套管：?177.8 mm套管；適用溫度：150 ℃；最大外徑：146 mm；內(nèi)徑（生產(chǎn)通道）：76 mm；坐封壓力：24 MPa；解封上提力：160 kN；水力錨扣型：?88.9 mmEUE；Y241-146全通徑封隔器扣型：?88.9 mmEUE；膠筒工作壓力：50 MPa。

2 施工摩阻模擬計算

分別采用?88.9 mm油管×4 500 m+伸縮管+水力錨（內(nèi)徑76 mm）+Y241-146封隔器（內(nèi)徑76 mm）全通徑酸壓管柱和?88.9 mm油管×4 500 m+伸縮管+水力錨（內(nèi)徑62 mm）+Y241-146封隔器（內(nèi)徑62 mm）普通酸壓管柱進行酸壓施工摩阻模擬計算，同時以1~10 m3/min的排量注入普通膠凝酸、滑溜水、變黏酸，利用美國卡博陶粒公司研發(fā)的FracproPT壓裂軟件模擬兩種酸壓管柱施工摩阻，確定兩種壓裂管柱在注入相同液體、排量的情況下的摩阻值，為塔河油田碳酸鹽巖儲層酸壓方案設(shè)計提供基礎(chǔ)參數(shù)（圖4、圖5）。

通過現(xiàn)場實踐及施工數(shù)據(jù)模擬計算，大通徑壓裂管柱在壓裂施工中可降低施工摩阻4~5 MPa，在其他參數(shù)一定的條件下，井底壓力相應增加4~5 MPa，同時可以提高注入排量及液體效率，延長裂縫延伸距離。

圖4 滑溜水注入摩阻對比

圖5 普通膠凝酸注入摩阻對比

3 現(xiàn)場應用

TP1井于2010年3月裸眼酸壓完井，完井層位O2yj，完井井段6 288~6 365 m。酸壓管柱組合為：?88.9 mm喇叭口+球座+?177.8 mmMCHR套管封隔器（內(nèi)徑62 mm）+?177.8 mm水力錨（內(nèi)徑62 mm）+伸縮節(jié)（內(nèi)徑62 mm）＋?88.9 mmEUE油管×4 538 m+?88.9 mmEUE調(diào)整短節(jié)+?88.9 mm雙公接頭+?88.9 mm油管掛，?177.8 mmMCHR封隔器坐封位置4 541 m，注入井筒總液量772 m3，施工最高泵壓94 MPa，最大排量6.6 m3/min，停泵測壓降20 min，油壓24.5 MPa降至23.0 MPa。

該井完井酸壓后僅產(chǎn)液7 900 m3就呈現(xiàn)嚴重供液不足、注水困難等問題。采油廠決定進行重復酸壓。

2012年3月對該井進行重復酸壓施工，管柱組合：?88.9 mm喇叭口+球座+?177.8 mmY241-146封隔器（內(nèi)徑76 mm）+伸縮節(jié)（內(nèi)徑76 mm）+?177.8 mm水力錨（內(nèi)徑76 mm）+?88.9 mm油管×4 533 m+?88.9 mm EUE調(diào)整短節(jié)+?88.9 mm雙公接頭+?88.9 mm油管掛，Y241-146大通徑封隔器坐封位置4 537 m，施工擠入井筒總液量1 820 m3，滑溜水1 172 m3，壓裂液200 m3，變黏酸300 m3，普通膠凝酸100 m3，最高施工壓力90.1 MPa，最高施工排量8.6 m3/min，施工主要參數(shù)均達到了施工要求。

通過該井兩次施工情況對比，兩次施工塞面、管柱組合、下深基本一致，僅酸壓管柱內(nèi)徑不一樣（完井酸壓管柱通徑為62 mm，重復酸壓管柱通徑為76 mm）。由于封隔器和配套工具通徑由62 mm提高76 mm，過流面積增加50%，在同等排量下（8 m3/ min），摩阻下降12.3%（37.3 MPa降至33.2 MPa），井底壓力上升4.1 MPa，施工最高泵壓由94 MPa降至90.1 MPa，在同等泵壓下（80 MPa），施工排量由6.4 m3/min提高至8.0 m3/min。

4 結(jié)論

（1）全通徑酸壓管柱配套封隔器內(nèi)徑與?88.9 mm油管內(nèi)徑一致，解決了常規(guī)酸壓管柱在酸壓施工時水馬力消耗在封隔器和水力錨上的問題。

（2）全通徑酸壓管柱可增加過流面積50.2%，降低施工摩阻4 ~5 MPa，施工排量可提高20%左右，能滿足托甫臺區(qū)酸壓施工要求。

（3）全通徑Y(jié)241-146封隔器因裝配需要，上下接頭與中心管連接部位為平式扣型，抗拉強度低于兩端接頭EUE扣型，容易導致強提解封時從該連接部位脫扣，下步應考慮改進扣型，提高整體抗拉強度。

（4）全通徑酸壓管柱中帶有Y241-146全通徑封隔器和球座，該封隔器坐封時鋼球落入井底，后期處理井筒、掃塞時容易造成卡鉆等事故，下步可考慮研發(fā)無需投球坐封的Y211-146大通徑封隔器。

［1］劉鵬，高斌，羅建偉，等.大通徑高強度過電纜封隔器的研制與應用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（3）：126-127.

［2］張義，趙海洋，張燁.超深高溫高破裂壓力儲層酸壓關(guān)鍵技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2012，34（2）：74-76.

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［4］鄧云嬌，甘旭紅.大通徑壓裂封隔器及管柱研究［J］.江漢石油職工大學學報，2008，21（2）：84-86.

［5］劉練，張佳，王峰，等.高溫高壓裸眼封隔器的改進及應用［J］.鉆采工藝，2012，35（5）：77-79.

（修改稿收到日期 2014-10-15）

〔編輯 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 ?88.9 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

宋正聰，李青，何強，等.全通徑酸壓管柱在塔河油田托甫臺區(qū)的應用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（6）：83-85.

TE934

：B

1000–7393（2014） 06–0083– 03

10.13639/j.odpt.2014.06.020

宋正聰，1986年生。 2010年畢業(yè)于西南石油大學勘查技術(shù)與工程專業(yè)，現(xiàn)從事井下作業(yè)管理工作。電話：0996-4676581。E-mail：770569303@qq.com。