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1、石油机械56CHINAPETROLEUMMACHINERY2008年第36卷第2期应用技术可捞式桥塞在水平井分段隔离压裂上的应用11,211赵喜民张林陈建刚王新建(1长庆石油勘探局2西北大学)摘要针对国内各油田主要采用填砂+液体胶塞、限流法分段或合压裂工艺进行水平井分段压裂存在的问题,开展了机械桥塞隔离井筒试验。桥塞胶筒主要由内胶筒、端部接头、骨架心子、外胶筒组成。水平井机械隔离分段压裂管柱分为3类,分别是桥塞传送坐封、桥塞打捞和压裂管柱。坐封桥塞管柱结构为丝堵(单
2、流阀)+液压释放工具+油管,桥塞打捞管柱结构为JAY型回收工具+液压扶正器+油管,压裂管柱结构为喷砂器+油管+封隔器+水力锚+油管+井口。2口井压裂施工数据和桥塞打捞作业中可看出桥塞没有漏失和移位现象,说明桥塞起到了良好的封堵隔离作用。关键词可捞式桥塞水平井分段压裂分段隔离压裂管柱周向应变,周向应变由膨胀率决定,因此内胶筒橡引言胶必须具有较高的热延伸率和剪切强度。大多数桥[3]塞失效是由内胶筒破裂引起的。水平井分段压裂的关键在于井筒隔离,由于工具作业时存在很大的施工风险,国内各油田主要采用填砂+液体
3、胶塞、限流法分段或合压裂工艺。填砂+液体胶塞封堵工艺对胶塞的配制要求较高,冲胶塞/冲砂作业时间长,对油层污染较大;限流压图1桥塞胶筒结构示意图[1-3]裂的准确性、有效性较差。国外一般是在套管1、5端部接头;2内胶筒;3骨架心子;4外胶筒上预安装不同规格的内密封管,压裂时再对接,这(2)端部接头端部接头连接骨架心子和桥对前期的设计要求较高,且存在灵活性差的问塞中心管,并密封内胶筒两端。上端接头与桥塞中[4][5]题。最近国外又发展出水力射流压裂技术,心管连接便于上提管柱起出桥塞。下端接头为自由在国内部分油田
4、也进行过试验,但在应用中存在砂端,当桥塞坐封时,下端接头可沿中心管滑动以适比、加砂量有限等问题。对此,长庆工程院与应胶筒轴向缩短、径向膨胀。端部接头与内胶筒连Baker公司合作,开展了机械桥塞隔离井筒试验,接如果出现问题,会造成胶筒漏失、封隔失效。采用油管输送、液压坐封的可捞式桥塞在长庆塞平(3)骨架心子骨架心子是一个加强层,由5井、大庆双平1井成功地进行了现场试验,取得钢片叠层组成。其作用是把挤压应力传递到端部接了满意的效果。头上,在桥塞与套管间产生锚定摩擦力,保护内胶筒。骨架心子必须是高强度、抗腐蚀、断裂性好、技
5、术分析可热处理的材料。钢片叠层的设计制造工艺要求比较高,如质量不过关,在桥塞坐封时钢片叠层不均1桥塞胶筒及结构原理匀展开或肩突,会造成钢片叠层开窗,内胶筒被挤桥塞胶筒主要由内胶筒、端部接头、骨架心出,桥塞失效。子、外胶筒组成,结构如图1所示。(4)外胶筒外胶筒用来密封套管,控制钢(1)内胶筒注入液充填使内胶筒扩张,随片叠层均匀展开,决定骨架心子的膨胀形状。外胶之引起骨架心子和外胶筒膨胀。膨胀的内胶筒产生筒由具有较高热延伸率和剪切强度的弹性橡胶材料2008年第36卷第2期赵喜民等:可捞式桥塞在水平井分段隔
6、离压裂上的应用57制作。若外胶筒橡胶延展性差或剪切强度低,膨胀分别是桥塞传送坐封、桥塞打捞和压裂管柱。或坐封后外胶筒会被撕裂,造成骨架心子钢片叠层1坐封桥塞管柱结构不均匀错动而开口,内胶筒被挤出,从而引起桥塞通洗井合格后,按丝堵(单流阀)+桥塞失效。+液压释放工具+油管的管柱结构将桥塞下至2桥塞性能参数设计位置。从油管内泵入液体,按不同压力级加最大外径:86mm;压,带压液体经桥塞中心管上的进液孔推动桥塞自最小通径:16mm;锁阀下行。液体进入桥塞内胶筒使之向外扩张,致总长:3430mm;使外胶
7、筒密封套管,同时骨架心子叠片与套管锚坐封压力:9MPa;定,内胶筒在不同压力级稳压下缓慢扩张,直至最最大工作压力:58MPa(1143~1397mm高坐封压力。坐封后油管卸压,自锁阀立即复位,套管);将内胶筒中的注入液封闭,从而使桥塞始终处于密工作温度:150;封、锚定状态。额定拉力:270kN;2桥塞打捞管柱解封拉力:25kN。按JAY型回收工具+液压扶正器+油管(见图2)的管柱结构下打捞工具。打捞工具下至其他组件的性能参数鱼顶以上10~20m时,开始冲砂洗井,冲砂至鱼顶,下放管柱(悬重降至约1/3)对
8、接打捞,然后除过桥塞外还有其他组件协助桥塞传送坐封、上提管柱。由于胶筒不动,上提力经油管、回收工桥塞打捞和压裂。主要包括单流阀、液压释放工具、锁块接头带动桥塞中心管上移,剪断解封剪具、液压扶正器、JAY型打捞工具、灌浆接头、钉,密封活塞对准中心管上的溢流槽,内胶筒内液E4436膨胀式封隔器。体卸压,骨架心子叠片及外胶筒收缩,桥塞解
