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北海油氣井開采需要多級(jí)壓裂，通常使用膠橋 塞 射 孔 連 作 完 井技 術(shù) Plug and PerfCompletion。這種方法由于有歷史先例而被廣泛使用，但其增產(chǎn)效率有時(shí)達(dá)不到預(yù)期效果，而且這個(gè)過程也是耗時(shí)的。北海油氣田項(xiàng)目每個(gè)壓裂階段的典型周轉(zhuǎn)時(shí)間從三到七天不等。作業(yè)時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和投資回收期均產(chǎn)生不利的影響。因此，國(guó)民油井（NOV）設(shè)計(jì)了 i-Frac 系統(tǒng)。北 海 某 主 要 作 業(yè) 者 正 在 使 用一種標(biāo)準(zhǔn)增產(chǎn)工藝，其中涉及每隔±250 英尺進(jìn)行 10 個(gè)孔的射孔群，用于完井。酸液以每分鐘 40~60 桶的速度擠入，且投球用于套筒群間的機(jī)械分隔。這種方法意味著無法實(shí)現(xiàn)限流射孔增產(chǎn)設(shè)計(jì)。

 

油氣井使用每個(gè)壓裂階段五到八個(gè)套筒群進(jìn)行完井，從而導(dǎo)致大量的酸液溶解每個(gè)壓裂階段套筒群上部中的白堊粉，通常是較淺的套筒群。在這種在淺套筒群中周圍的溶解白堊粉， 消除了對(duì)套管的支撐，這使得套管能夠壓入所形成的大型洞穴。作業(yè)者針對(duì)這個(gè)問題嘗試幾種解決方案。首先，單次射孔用來設(shè)法改進(jìn)酸處理，使其在儲(chǔ)層并均勻分配射孔。使用連續(xù)油管和跨式雙封隔器進(jìn)行選擇性酸化增產(chǎn)也被嘗試。最后，嘗試?yán)镁潞偷孛嬖O(shè)備“智能井”。

 

最終，所有這些方法被證明是耗時(shí)的、昂貴的，且無法滿足作業(yè)者的需求。 作業(yè)者應(yīng)用NOV的技術(shù)，來確定投球滑動(dòng)套筒是否能提供更好的效果。該系統(tǒng)的主要目標(biāo)是優(yōu)化射孔間距和顯著節(jié)約作業(yè)時(shí)間，第二個(gè)目標(biāo)是消除以前技術(shù)相關(guān)的一些井控問題。

 

從智能井技術(shù)轉(zhuǎn)變
 

內(nèi)襯層上的封隔器和滑動(dòng)套管，允許外層井壁射孔內(nèi)部實(shí)施分段壓裂作業(yè)。作業(yè)者在現(xiàn)場(chǎng)安裝大量的地面控制智能井系統(tǒng)。這種完井工藝旨在使滑套和封隔器安裝在傳送射孔 7 ?-in 儲(chǔ)層襯管中。每個(gè)壓裂階段的表面控制閥允許多級(jí)分段壓裂增產(chǎn)、生產(chǎn)管理和帶狀再激發(fā)等操作。問題在于，由于井下和地面硬件所需的投資以及完井所需的額外鉆機(jī)時(shí)間，這種系統(tǒng)在油井活動(dòng)中的成本較高。許多井還遇到了早期損失和功能失效的問題。

 

作業(yè)者與 NOV 合作確定一種智能井系統(tǒng)機(jī)械選擇方案。作業(yè)者認(rèn)為，具有多啟閉（MOC）功能的投球套筒系統(tǒng)將是一種折中方案，將消除對(duì)更多智能井的需求。針對(duì)這個(gè)方案設(shè)計(jì)， 沒有功能上的限制，因?yàn)樵霎a(chǎn)仍然可以通過表面投球無干預(yù)來實(shí)現(xiàn)。盡管各個(gè)單層需要鋼絲繩牽引干預(yù)用于儲(chǔ)層管理和再刺激，但這一過程被認(rèn)為引入其中具有足夠高的成功率，才能被引入其中。然而，缺乏重要的數(shù)據(jù)是機(jī)械解決方案的一個(gè)問題。

 

由此，NOV 設(shè)計(jì)了 i-Frac 系列投球滑動(dòng)套管，以提供增強(qiáng)功能和較低的成本。 溶液組分在關(guān)閉位置全部運(yùn)行，通過從表面投溶解球打開：MOC滑動(dòng)套管是一個(gè)全刺激、生產(chǎn)和注入套管，它可以在井的壽命周期內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)位工具進(jìn)行多次機(jī)械操作，以分隔無需產(chǎn)或執(zhí)行單層射孔再刺激；啟閉滑動(dòng)套筒可以使用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)位工具將其轉(zhuǎn)動(dòng)到關(guān)閉位置，以分隔不必要的生產(chǎn)；單次滑動(dòng)套筒在增產(chǎn)階段投球后仍處于打開位置。

 

滑動(dòng)套管的可溶性球是該操作的另一個(gè)重要組成部分。大量的壓差和溶解測(cè)試顯示， 在這種情況下，最佳投球在打開多個(gè)滑動(dòng)套筒時(shí)能夠承受沖擊力；在 70℃時(shí)，壓差額定值至少為 8,000psi，可持續(xù) 6 小時(shí)，能夠在各種不同流體和溫度組合中溶解，并以優(yōu)化的速率溶解。作業(yè)者表示，除了功能增強(qiáng)和降低成本之外，使用新技術(shù)的預(yù)期結(jié)果是縮短井開采期限封水的靈活性和關(guān)閉、分層再刺激的時(shí)間。在驗(yàn)證測(cè)試程序完成后，滑套系統(tǒng)作為兩個(gè)試井部分進(jìn)行安裝，隨后實(shí)施。

完井效率
 

與常規(guī) plug and perf 相比，使用較少的增產(chǎn)套管進(jìn)行作業(yè)，安裝時(shí)間和操作風(fēng)險(xiǎn)明顯降低。 同時(shí)，滑動(dòng)套筒系統(tǒng)消除了對(duì)鉆機(jī)上處理射孔槍爆炸物的需要，并且套筒的隔離條件允作業(yè)者在常規(guī)條件抑制鉆水中而非加重鹽水中進(jìn)行井。此外，它還消除了對(duì)深層隔離塞的需求。

增產(chǎn)效率
 

試井和隨后的施工活動(dòng)已經(jīng)證明，無干擾多區(qū)增產(chǎn)比常規(guī)方法更具有時(shí)間和成本效益。目前 plugand perf 技術(shù)在北海油氣井每個(gè)壓裂增產(chǎn)階段通常可能需要三到七天時(shí)間。對(duì)于作業(yè)者來說，使用襯管下入系統(tǒng)在 36 小時(shí)內(nèi)可進(jìn)行七段壓裂增產(chǎn)，四段襯管系統(tǒng)在 48 小時(shí)內(nèi)受到刺激。但使用 plug and perf技術(shù)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行增產(chǎn)活動(dòng)容易受到氣象和環(huán)境的危害。

 

北海引入可溶解壓裂球也為作業(yè)者提供了更好的施工效果與傳統(tǒng)的復(fù)合壓裂球相比，可溶解壓裂球減少了阻擋下面區(qū)域產(chǎn)生的危險(xiǎn)。生產(chǎn)管理在初始井增產(chǎn)之后關(guān)閉并重新打開套筒時(shí)，高含水區(qū)的不必要生產(chǎn)會(huì)被關(guān)閉，并可以選擇多層再增產(chǎn)措施，在具有三個(gè)區(qū)的襯管系統(tǒng)中完成井安裝水和油觸發(fā)跟蹤系統(tǒng)，以確定每個(gè)區(qū)的貢獻(xiàn)。采水區(qū)的有效識(shí)別和隔分證實(shí)了完井系統(tǒng)作為生產(chǎn)管理工具的穩(wěn)定性。此外，使用 MOC 套筒可以進(jìn)行再增產(chǎn)措施以提高生產(chǎn)效率。通過無干擾井增產(chǎn)，多級(jí)投球壓裂系統(tǒng)已經(jīng)被證明是有效的。隨著北海石油和天然氣工業(yè)的不斷進(jìn)展，創(chuàng)新的完井和生產(chǎn)解決方案將進(jìn)一步提高作業(yè)效率。