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1、水平井分段压裂改造技术水力桥塞分段压裂技术前言桥塞封层技术起源于20世纪60年代，我国在20世纪80年代末开始引进，经过近二十年的不断研制开发与配套完善，在耐高温、高压、多用途、可回收与可靠性等方面得到了一系列的进步，使得桥塞分层技术在直井分层压裂方面趋于完善。在水平井分段压裂施工中，常规桥塞分层压裂工艺遇到挑战，为解决桥塞的下入、座封以及解封回收等方面存在技术难题 ，通过水力泵入方式、射孔与桥塞联作以及快钻桥塞等工艺、工具的配套，形成了水平井水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术。提纲一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计四
2、、水力泵入式快钻桥塞分段工艺现场 施工五、结束语水平井水力泵入式快钻桥塞压裂技术具有封隔可靠、分段压裂级数不受限制、裂缝布放位置精准的特点，作为一项新兴的水平井改造技术最近年来在国外页岩气藏以及致密气藏开发中得到广泛应用。一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理水力泵入式电缆可钻式桥塞分压工艺示意图一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理水力泵入式快钻桥塞技术介绍p 井筒准备用合适尺寸通径规通井，保证井筒内干净，确保后续作业。2、工艺原理一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理2. 第一段射孔用连续油管或爬行器拖动射孔枪下入，进行第一段射孔一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理套管 射孔枪3. 取出
3、射孔枪，进行第一段压裂作业一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理4. 电缆作业下入桥塞及射孔枪水平段开泵泵送桥塞至预订位置一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理5. 点火坐封桥塞6. 上提射孔枪至预设位置，射孔7. 起出射孔枪和桥塞下入工具一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理8. 压裂作业- 投球至桥塞球座，封隔已压裂层，对此层进行压裂作业一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理9. 用同样的方式，根据下入段数要求，依次下入桥塞，射孔，压裂一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理9. 分段压裂完成后，采用连续油管钻除桥塞n 连续油管下入磨铣工具一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理n 桥塞完全磨
4、掉，排液求产n压后井筒完善程度高桥塞由复合材料组成，比重较小，钻磨后的桥塞碎屑可随油气流排出井口，为后续作业和生产留下全通径井筒。一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理p 水力泵入式可钻桥塞分段压裂工艺特点n 封隔可靠性高通过桥塞实现下层封隔，通过试压 可判断出是否存在窜层的可能性，在钻塞过程中，通过实测桥 塞位置，可判断桥塞是否移位。n 压裂层位精确通过射孔实现定点起裂，裂缝布放位置精准。可通过多级射孔，实现体积压裂，页岩气水平井现场应 用十分普遍。n 受井眼稳定性影响相对较小采用套管固井完井，井眼失稳段对桥塞座封可靠性无影响，优于裸眼封隔器分段压裂工艺。n 分层压裂段数不受限制通过逐级泵入
5、桥塞进行封隔，与多级滑套投球转向相比，分压级数不受限制，理论上可实现无限级分层压裂。n 下钻风险 小，施工砂堵容易处理与裸眼封隔器相比，管柱下入风险相对较小；施工砂堵发生后，压裂段上部保持通径，可直接进行连续油管冲砂作业。一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理p 水力泵入式可钻桥塞分段压裂工艺局限性n 分层压裂施工周期相对较长施工过程中，需通过电缆 作业逐级下入桥塞、射孔；施工完成后，需钻除桥塞；对于低压气井，压后需下入小直径油管投产。n 施工动用设备多，费用高分段压裂施工过程中，处正常压裂设备外，需动用连续油管作业设备 、电缆作业设备 以及井口防喷设备进 行配合作业。n 水平井水平段长度受限
6、分段压裂技术施工过程中需多次采用连续油管进行通井、射孔、钻塞作业，水平段长度受连续油管最大下深限制。一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理提纲一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计四、水力泵入式快钻桥塞分段工艺现场 施工五、结束语p井下工具n 水力泵入式快钻桥塞n 桥塞座封工具n 分级点火装置二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介p 地面设备n 连续油管作业设备n 电缆带压 作业设备n 压裂作业设备射孔枪座封工具水力泵入式快钻桥塞井下工具示意图复合桥塞（1）水力泵入式复合桥塞p 桥塞的分类n 按照封层方式：可钻式桥塞、
7、可取式桥塞n 按照下入方式：油管传输、电缆传输n 按照座封方式：液压座封桥塞、火力座封桥塞、机械座封桥塞、电动座封桥塞二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介p快钻式桥塞与常规可钻式桥塞主要区别为：n 桥塞本体大部分由复合材料组成，切割速率明显得到了改善；复合材料桥塞除锚定卡瓦和极少量配件外，均采用类似硬性塑料性质的复合材料制成，可钻性强；同时密度较小,很容易循环带出地面，避免了常规铸铁桥 塞磨铣后产生的金属碎屑沉淀。二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介涤纶纤维 聚四氟乙烯 丁腈橡胶 球墨铸铁二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介n 桥塞上下断面采用斜面尾翼啮合机理设计，防止钻磨桥塞时桥塞打转
8、，可以连续钻 除多个桥塞，实现水平井多段压裂桥塞上端 桥塞下端一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理n 桥塞下端加入泵入环（pump down ring）设计，提高了液体泵入效率，可以采用较小的泵注排量将工具串送入预定位置，最大程度上避免了泵送桥塞过程中对下层的过顶替现象；一、水力泵入式可钻桥塞分段压裂技术原理投球式复合桥塞单流阀式复合桥塞全堵塞式复合桥塞二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介目前常用快钻桥塞主要有三类：p 工具指标二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介（2）复合桥塞座封配套工具由于复合桥塞的密封系统、锚定系统以及锁紧系统的原理与常规可钻桥塞类似，因此投送座封工具与常规电缆传
9、送座封桥塞通用，可采用的座封工具有：n 威德福的HST或AH座封工具n 贝克休斯的E-4、NO.10、NO.20座封配套工具性能的稳定性对整个施工具有决定性的意义二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介拉力棒挤压套筒二级液压缸一级液压缸火药筒p坐封工具及配件示意图1转换接头2点火器3滑套4引火接头5火药筒6药柱7动力转换接头8剪切销9油缸盖10上缸体11活塞杆12下缸体13下活塞14连接附件 15挤压套筒 16拉力棒17并帽18拉力棒工装二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介（2）桥塞座封配套工具n 通电点火引燃火药,燃烧室产生高压气体,上活塞下行压缩液压油；n 液压油通过延时缓冲嘴流出,推动下
10、活塞,使下活塞连杆推动推筒下行；n外推筒下行,推动挤压 上卡瓦,与此同时,由于反作用力使得外推筒与芯轴之间发生相对运动；p 坐封工具工作原理二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介n 芯轴通过中心拉杆带动桥 塞中心管向上挤压下卡瓦；n在上行与下行的夹击下,上下锥体各自剪断与中心管的固定销钉,压缩胶筒使胶筒胀开,达到封隔目的；n 当胶筒、卡瓦与套管配合完成后，当压缩力继续增加将剪断释放销钉,使得投送坐封工具与桥塞脱开。p 坐封工具工作原理二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介型号工作压力（MPa）主通径（mm ）侧通径（mm）连接法兰钢 圈规格KQ103/65-707010365.1BX155（3
11、）压裂井口n 组成（自上而下）：上法兰+闸阀+针阀2+闸阀2+主压裂四通+闸阀2+下法兰井口装置组成二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介连续油管防喷装置组成（自上而下）：连续油管标配鹅颈管注入头防喷盒连续油管防喷器防喷管双闸板防喷器泵入三通主压裂四通+闸板阀连续 油管井口装置组成（4）连续油管防喷系统配置注脂及液压控制系统电缆 防喷系统组 成（5） 电缆防喷配置电缆防喷配置组成（自上而下）：闸板阀注脂密封头防喷管防喷接头（转换三通）快速试压接头液压三闸板防喷器液控球阀转换法兰提纲一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介
12、三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计四、水力泵入式快钻桥塞分段工艺现场 施工五、结束语三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计以苏东13-65H2为例（一）苏东13-65H2井钻完井简况（二）关键施工环节论证 与设计（三）现场分段压裂施工介绍（四）应急处理措施三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计n 苏东13-65H2井基本资料u 储层：盒8u 深度（TVD）：28802900mu 孔隙度：5.514%u 渗透率：0.031mdu 含气饱和度：20%60%u 储层压 力：23.2MPau 储层温度：90Cu 7技术套管：3136mu 4气层套管：4506mu 水平段长度：1370m三、水力泵入
13、式快钻桥塞分段压裂工艺设计主应力方向：东西三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计q 压裂各段沿井筒均匀分布15段 q 射孔段选择在本级中间GR读数小于70的区域，射孔长度为1.0m三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计苏东13-65H2井压裂段数设计：改造层上桥塞位置射孔段GR第一级436644054406.55154第二级428443254326.56878第三级419642404241.55362第四级411141504151.54148第五级402940704071.55863第六级393639853986.54968第七级383438853886.55262第八级37363780378
14、1.55154第九级365136903691.54950第十级357136103611.53351第十一级348635303531.53235第十二级340134403441.53239第十三级330933603361.54549第十四级321132553256.56872第十五级31653166.55156三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计方案设计确定的射孔位置与桥塞座封位置：提纲一、水力泵入式快钻桥塞分段压裂技术原理二、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工具简介三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计四、水力泵入式快钻桥塞分段工艺现场 施工五、结束语（二）关键施工环节设计 与论证1、管柱受力分析
15、与套管选型2、射孔方案论证3、连续油管作业可行性评价4、泵入式桥塞和射孔联作设计三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计No.参数数值1地层闭合压力5153MPa2地层压力(2900m)23MPa3砂堵时砂浓度600kg/m34砂堵时井口最大压力70Mpa5砂堵时液体密度1.36Kg/L1、管柱受力分析与套管选型水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺压裂施工作业需要通过套管进行，因此对套管的压力级别要求较高，需对气层套管不同深度进行套管强度校核。管柱受力分析参数：三、水力泵入式快钻桥塞分段压裂工艺设计测深 (m)垂深 (m)静液柱 压力 (MPa)液体摩阻 (MPa)管柱内压 力 (Mpa)管柱内 外压
16、差 (Mpa)安全系数41/2“ 7.37mmN8041/2“ 7.37mmP11041/2“ 8.24mmN8000 2500.00.050.650.61.231.691.4325000 28824.56.568.644.11.411.941.6431369 28928.38.270.842.41.472.021.7037011 28928.39.669.336.71.692.331.974506328.411.767.234.61.802.472.09测深 (m)垂深 (m)静液柱 压力 (MPa)液体摩阻 (MPa)管柱内压 力 (Mpa)管柱内 外压差 (Mpa)安全系数41/2“ 7.37mmN8041/2“ 7.37mmP11041/2“ 8.24mmN80000.00.047.447.41.311.811.532500250024.54.067.643.11.441.981.683136288928.3
