多级分段压裂工艺配套工具研制

摘要

随着国内能源需求的不断增加和油田勘探开发的不断深入，为保证油气的稳定产量，非常规油气藏成为了未来勘探开发主要目标。其中，海上油气藏资源在我国油气资源的总储量中占有不可忽略的比重，而且随着海上新油气藏的发现，这个比重还在不断的增加。因此，越来越多公司企业的油气开发重心从陆地开始向海上转移，从浅海向深海发展。 海上油气藏储量中主要是低渗透、特低渗透油藏，此类油气藏具有油井产量低、压力等级高、开采难度大等特征。为了提高油气藏的单井产量和开发效益、减少压裂作业时间、降低储层伤害，多级分段压裂工艺已成为开发低渗透油气藏的主要手段。不同于陆地多级分段压裂施工，海上压裂施工需要将压裂设备和工具材料放置在三用工作船或压裂船上，更换压裂施工设备及实施压裂施工存在周期长、作业难度大等问题。而且，在更换压裂施工作业管柱时容易对储层造成二次污染，从而导致压裂施工成本的提高；以及在压裂返排作业中，返排上来的压裂球如果不及时取出，容易导致返排作业井口压力增加和返排效率降低，造成返排作业失败，甚至引起安全事故。鉴于此，展开了对高压防漏失阀和井口捕球器等多级分段压裂配套工具的研究。 本文对水平井多级分段投球压裂工艺进行了研究，并分析了该工艺所涉及到的配套工具的特点，总结防漏失阀和井口捕球器在该工艺中的工作特性。结合多级分段压裂施工条件，在现有产品的基础上设计出了耐高压防漏失阀和不停排沉降式井口捕球器。文章详细介绍了防漏失阀和井口捕球器的结构组成，利用软件对所设计工具的关键部件进行了有限元分析和强度校核。分析满足强度要求后分别加工出两套工具的试验样机，并对样机进行室内试验，通过试验来检验所设计的高压防漏失阀和井口捕球器的性能指标，为以后的现场应用提供依据。

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