可固井的滴球式套管能使石油公司降低作業(yè)成本和施工風(fēng)險(xiǎn)，還有助于獲得壓裂液最佳泵送速度，以提高大位移水平井的生產(chǎn)潛能。
新冠病毒大流行期間，油價(jià)從 2020 年第四季度開(kāi)始復(fù)蘇，2022 年，西德克薩斯輕質(zhì)油自 2014 年以來(lái)首次突破 100 美元/桶的大關(guān)。但自 2022 年 11 月以來(lái)，油價(jià)徘徊在 80 美元/桶左右，大宗商品價(jià)格的波動(dòng)、人們持續(xù)關(guān)注的降低人工舉升采油成本的必要性，這些都提醒了石油生產(chǎn)商們。
對(duì)于完井設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這意味著可以降低壓裂作業(yè)成本，同時(shí)還能對(duì)一口水平井的整個(gè)水平段提供有效的增產(chǎn)處理，以最大限度地提高生產(chǎn)潛能。所有油井設(shè)計(jì)的共同趨勢(shì)是：盡量延伸水平段的長(zhǎng)度；增加壓裂級(jí)數(shù)；更緊湊的壓裂級(jí)間距。
加拿大市場(chǎng)正在采用幾種完井方法，隨著地質(zhì)構(gòu)造的變化，最佳的增產(chǎn)技術(shù)也在發(fā)生變化。壓裂速率的范圍為每分鐘 1-14 m
3，每米壓裂的沙液濃度和噸位也不相同。
可固井的滴球式套管完井方法
我們看到生產(chǎn)商們?cè)絹?lái)越多地采用可固井的滴球式套管完井系統(tǒng)作為一種混合完井方法用于足尖井段，或者將其用于整個(gè)油層井段，見(jiàn)圖1，Diffusor（擴(kuò)散器）和QuickPORT（快速端口）水泥滴球技術(shù)方法。通過(guò)擺脫堵塞射孔或連續(xù)油管作為油層套管的完井方法，生產(chǎn)商們可以更快地完成壓裂作業(yè)，提高壓裂速度，減少所需的后壓裂作業(yè)，從而降低成本，提高生產(chǎn)潛能。Packers Plus公司有兩種可固井的滴球式套管可供選擇，見(jiàn)圖2，具有可配裝尾管和多種管座尺寸、可固井的滴球式套管的功能參數(shù)。
· Diffusor套管：?jiǎn)吸c(diǎn)進(jìn)入壓裂處理（一次處理一個(gè)入口）
· QuickPORT IV套管：有限的入口壓裂處理（一次處理多個(gè)入口）。
此外，構(gòu)成大位移水平井完井戰(zhàn)略的其他關(guān)鍵技術(shù)包括：
· Packers Plus內(nèi)加裝抗侵蝕涂層：確保在高速率和大噸位壓裂促產(chǎn)期間完井設(shè)備的完好性
· SF903 可溶解球體：無(wú)需在壓裂后將其銑除
· Toe-AP 液壓套管：在特定的絕對(duì)壓力下打開(kāi)，節(jié)省時(shí)間和成本，可提供第一級(jí)壓裂的有效處理，提供可測(cè)試的足尖處理選項(xiàng)
· 氣動(dòng)浮選短節(jié)：可提供套管和鉆桿選項(xiàng)
· ePLUS Retina監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：驗(yàn)證所有的變化事件。
圖1
圖2
完井趨勢(shì)
下面將探討一下新的完井趨勢(shì)，并重點(diǎn)介紹一項(xiàng)可固井的滴球式完井技術(shù)是如何幫助石油公司有效提高其增產(chǎn)計(jì)劃的，以及最大限度地開(kāi)發(fā)每口井生產(chǎn)潛能的。
大位移水平段。在過(guò)去的10年中，北美非傳統(tǒng)油田水平井的數(shù)量顯著增加，完井的水平段長(zhǎng)度超過(guò)3000m。水平段越長(zhǎng)就意味著壓裂級(jí)數(shù)越多。從世紀(jì)之交早期采用的多級(jí)壓裂增產(chǎn)以來(lái)，個(gè)位數(shù)的壓裂級(jí)數(shù)已逐漸步入到了普遍的泵注50級(jí)的壓裂作業(yè)，而且，增產(chǎn)井采用100多級(jí)壓裂則變得越來(lái)越頻繁。
在大位移水平段完井時(shí)，形成足夠鉆壓銑除壓裂塞的后增產(chǎn)階段或發(fā)起足夠重量移動(dòng)連續(xù)油管滑套的過(guò)程是可能出現(xiàn)的兩個(gè)挑戰(zhàn)。在一口大位移水平井較低壓裂級(jí)的井段，將一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的足尖短節(jié)與滑動(dòng)套筒技術(shù)結(jié)合使用，可進(jìn)一步提高第一級(jí)壓裂的作業(yè)效率。
球觸發(fā)的套管通過(guò)連續(xù)泵送作業(yè)改變了井的完井方法。在單點(diǎn)進(jìn)入球觸發(fā)的滑套中，與連續(xù)泵送作業(yè)相關(guān)的縮短時(shí)間和降低成本的好處很快就被調(diào)整為允許一個(gè)球在一個(gè)級(jí)打開(kāi)多個(gè)套筒——模仿了堵塞射孔有限的泵注處理。這些方法很快就得到了進(jìn)一步的發(fā)展，用于已固尾管的完井作業(yè)。
球觸發(fā)滑套允許油公司連續(xù)泵送壓裂液，與堵塞射孔相比，消除了停工時(shí)間，減少了采用更多壓裂液的要求。為了補(bǔ)充壓裂促產(chǎn)期間減少的作業(yè)時(shí)間，開(kāi)發(fā)了SF903可溶解球，以消除壓裂后需銑除球體的工序。
高泵速壓裂促產(chǎn)。以更高的泵流速泵送大體積的壓裂液、更高負(fù)荷的支撐劑、更緊湊的壓裂間距以及更多的壓裂級(jí)數(shù)，這種壓裂促產(chǎn)趨勢(shì)有助于提高作業(yè)效率和原油產(chǎn)量。然而，同樣的提高產(chǎn)量的支撐劑，尤其是在大批量使用時(shí)，也可能會(huì)危害井下工具直至其出現(xiàn)故障，因而導(dǎo)致補(bǔ)救措施費(fèi)用昂貴或產(chǎn)量降低，甚至可能兩者兼而有之。
在采用堵塞射孔完井方法的過(guò)程中，支撐劑的侵入使射孔孔眼擴(kuò)大，導(dǎo)致第一壓裂集群的孔眼接受了大部分壓裂液，而同一間隔其他集群的孔眼接受了最少的壓裂液或沒(méi)有得到處理。油層測(cè)井還表明，在一個(gè)射孔集群中只有20%至50%預(yù)期的壓裂靶區(qū)是由裂縫刺激率生產(chǎn)的。這種支撐劑的低效使用導(dǎo)致了產(chǎn)量低于預(yù)期，投資回報(bào)率降低。
在球觸發(fā)滑套系統(tǒng)中，流體流過(guò)一個(gè)閥座的湍流會(huì)使壓力略有增加。這對(duì)一個(gè)閥座來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)緊要，但對(duì)于配有40至50個(gè)滑套的完井管柱來(lái)說(shuō)可能會(huì)在額外的摩擦作用下增加數(shù)千磅的壓力，這是操作問(wèn)題的根源。幸運(yùn)的是，通過(guò)減少流體摩擦以及減輕球/閥座和入口點(diǎn)的侵蝕，這些問(wèn)題已專(zhuān)門(mén)針對(duì)單點(diǎn)進(jìn)入和有限入口進(jìn)入的完井方法得到了緩解。
為了減少累積的流體摩擦，Packers Plus公司的滑套進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。采用計(jì)算的流體動(dòng)力學(xué)模擬，內(nèi)部流體路徑的重塑將壓降降低了60%以上，因而減少了流體摩擦。Diffusor套管和QuickPORT IV套管的這些增強(qiáng)性設(shè)計(jì)，與Packers Plus 公司內(nèi)加裝的抗侵蝕涂層相結(jié)合，確保了完井設(shè)備在高速率/大噸位壓裂促產(chǎn)期間的完好性。
Diffusor套管還包含了Packers Plus公司的StackFRAC HD-X球座。這些球座的增量低至
1/
64-in.，能以高達(dá)16 m
3/min 的速率提供高強(qiáng)度的壓裂處理，每一級(jí)壓裂可泵送 200 噸的沙子。甚至可在井筒的足尖井段實(shí)現(xiàn)高速壓裂，其中最小的閥座尺寸通常不小于 2-in.。
QuickPORT IV套管的噴嘴采用碳化鎢加固，這幾乎消除了壓裂過(guò)程中對(duì)入口點(diǎn)的侵蝕，而噴嘴的偏移間距有助于在入口點(diǎn)進(jìn)行均勻的分布處理。
QUICKPORT IV套管概述
QuickPORT IV 套管采用球觸發(fā)方式，液壓觸發(fā)的注入/采出端口，與 Packers Plus公司有限的入口系統(tǒng)一起使用。該套管允許使用相同尺寸的致動(dòng)球激活多級(jí)壓裂，以獲得有限的入口點(diǎn)進(jìn)行壓裂處理。有多種球尺寸可供選擇，允許按順序進(jìn)行多重壓裂促產(chǎn)處理。
QuickPORT IV套管的流入口有多種尺寸可供選擇，意在優(yōu)化有限的入口壓裂處理。壓裂促產(chǎn)后，油井可立刻投入生產(chǎn)，如果需要，可以根據(jù)石油公司的完井要求將球座銑除，圖3示意了QuickPORT IV套管的原理圖和特征標(biāo)注。
圖3
QuickPORT IV套管可根據(jù)油井完井工具管串的要求進(jìn)行裝配，下入到井筒內(nèi)直至計(jì)劃的深度。將適當(dāng)尺寸的球置入完井管串內(nèi)，向下泵送到受限入口處理層最上面的套管。然后將工具管串加液上壓，套管轉(zhuǎn)為打開(kāi)方式。然后，球穿過(guò)套管并繼續(xù)沿尾管向下行進(jìn)，激活處理區(qū)域內(nèi)其它的 QuickPORT IV套管。
一旦QuickPORT IV套管被打開(kāi)，就可達(dá)到設(shè)計(jì)的壓裂速度。利用逐漸變大的球來(lái)激活套管，處理每個(gè)后續(xù)儲(chǔ)層。較大的球體尺寸還能將較低的儲(chǔ)層與上方井眼的泵送作業(yè)隔離開(kāi)來(lái)。壓裂處理后，如果需要，可以將球座銑除。
案例研究
全井筒中的Diffusor套管。加拿大阿爾伯塔省中部的一家石油公司計(jì)劃以高速浮水或滑水對(duì)三口井進(jìn)行增產(chǎn)處理。這些井未處于鉆井平臺(tái)上，因此堵塞射孔作業(yè)的效率不是一種選擇。尾管接在鉆桿上，固井就位在Packers Plus PrimeSET尾管懸掛器下方。第1級(jí)的壓裂促產(chǎn)通過(guò) Packers Plus Toe AP液壓端口來(lái)進(jìn)行，其余的第35、38和 55壓裂級(jí)用擴(kuò)散套筒進(jìn)行壓裂促產(chǎn)處理，見(jiàn)圖4，可固井的滴球Diffusor套管。
圖4
球體以全壓裂速度進(jìn)行投射，每分鐘泵送的壓裂液保持在10 m
3，直到球著陸前5 m
3，當(dāng)泵速降低到每分鐘泵注2 m
3直到端口移動(dòng)。緊跟在球后面的酸液幫助松動(dòng)地層使縫隙開(kāi)裂，接著操作人員能夠快速提高泵速開(kāi)始?jí)毫选４诉^(guò)程減少了對(duì)流體體積的要求，提高了作業(yè)速度。壓裂參數(shù)如下：
· 壓裂速率每分鐘10m
3，包括所有壓裂級(jí)
· 每級(jí)30噸沙子
· 含12%氮?dú)獾母∷?br />
在這個(gè)案例中，所有的壓裂級(jí)都成功實(shí)施了壓裂促產(chǎn)，很快這幾口井就投入了生產(chǎn)。
Diffusor套管克服了管具變形問(wèn)題。一家石油公司在繞性壓裂套管和堵塞射孔壓裂作業(yè)中都遇到了套管變形帶來(lái)的挑戰(zhàn)。在三口平臺(tái)井試驗(yàn)了可固井的滴球式套管的性能表現(xiàn)，試驗(yàn)成功地完成了所有壓裂級(jí)。在嘗試使其損壞時(shí)，堵塞射孔壓裂作業(yè)也存在一些復(fù)雜問(wèn)題。采用滴球方法，可將球投射下井，跟著加入酸液，可立刻見(jiàn)到分解效果。這家石油公司又繼續(xù)在一個(gè)平臺(tái)的四口井進(jìn)行了嘗試，在3300m長(zhǎng)的水平段、級(jí)間距60m、平均布有55級(jí)可固井的球滴式套管。尾管管柱接在鉆桿上，固井后將PrimeSET尾管懸掛器設(shè)置在技術(shù)套管內(nèi)。
第一級(jí)壓裂促產(chǎn)通過(guò)Packers Plus Toe AP端口開(kāi)始進(jìn)行。其余壓裂級(jí)由球觸發(fā)激活，所有的球投射和換檔過(guò)程都通過(guò)Packers Plus ePLUS Retina監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。壓裂促產(chǎn)后，這幾口井都投入了生產(chǎn)，無(wú)需鉆除可溶解球。
80根QuickPORT IV套管的混合式完井。一家石油公司通過(guò)為其堵塞式射孔完井的足尖級(jí)壓裂采用的球觸發(fā)滑套技術(shù)，成功地解決了大位移水平段的完井施工。這種混合完井工藝在該井的前20個(gè)壓裂級(jí)的四套管集群中部署了QuickPORT IV套管。
該石油公司一直采用堵塞射孔完井方法，但在堵塞設(shè)定、射孔以及為測(cè)量深度大于6096m的油井提供足夠鉆壓銑削堵塞時(shí)電纜和連續(xù)油管的操作遇到了問(wèn)題。該公司開(kāi)始在超過(guò)這一深度的所有井運(yùn)用了QPIV套管，每個(gè)短節(jié)安置了一個(gè)端口。他們將井的作業(yè)深度擴(kuò)展到了7102m的測(cè)量深度，水平段長(zhǎng)度3719m。
共有80根QuickPORT IV套管運(yùn)用在了四套管集群中，設(shè)計(jì)用來(lái)覆蓋該井的前20個(gè)壓裂級(jí)，水平段最深為1,189m。該井的其余部分將采用堵塞射孔完成方法。所有這20個(gè)壓裂級(jí)都在70小時(shí)泵送時(shí)間內(nèi)完成壓裂，在此期間，ePLUS Retina 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)證了球的投射和套筒的驅(qū)動(dòng)。此次完井的成功證明了QuickPORT IV套管的有效性，不僅降低了足尖井段干預(yù)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)以及節(jié)省了與停工有關(guān)的成本投入，而且，作為多級(jí)數(shù)壓裂完井方法，在其執(zhí)行能力方面也獲得了顯著成效。
12根Diffusor套管組合部署在混合完井的井筒中。采用繞性壓裂套管，一家石油公司在Charlie Lake地層使完井延伸到了更長(zhǎng)的水平段長(zhǎng)度，超出了連續(xù)油管完井的范圍。在一口2300m垂深的井，連續(xù)油管可抵達(dá)6500m的測(cè)量深度，而該公司計(jì)劃鉆至7350m的測(cè)量深度。
12級(jí)的Diffusor套管。12級(jí)Diffusor套管采用滴球式壓裂，其余59級(jí)采用連續(xù)油管在一個(gè)850m的井段進(jìn)行壓裂。12級(jí)的滴球井段在設(shè)計(jì)的壓裂速度、低于最大壓力下進(jìn)行了壓裂。在井內(nèi)無(wú)連續(xù)油管時(shí)可獲得更高的速率，而無(wú)需銑除球體。在這種情況下，最小的球座直徑為76.2 mm。該公司已經(jīng)以這種方式部署了多個(gè)系統(tǒng)，并制定了更多計(jì)劃，將在不久的將來(lái)使這種完井達(dá)到更深的深度。
技術(shù)進(jìn)展
在過(guò)去的二十年里，隨著各石油公司不斷開(kāi)發(fā)新油田，最大限度地提高回收率，增加壓裂級(jí)數(shù)和處理規(guī)模，完井技術(shù)也在不斷地發(fā)展，以滿(mǎn)足石油公司的生產(chǎn)需求。
近二十多年前，滑套技術(shù)幫助改造了完井行業(yè)，多年來(lái)，創(chuàng)新一直在穩(wěn)步進(jìn)行，以幫助最大限度地提高效率。從單點(diǎn)進(jìn)入滑套到液壓激活的足尖套管以及有限進(jìn)入、可固井的滴球式完井方法，每一次技術(shù)進(jìn)步都能以更高的速率泵注更多的支撐劑和壓裂液，處理更長(zhǎng)的水平段和更多的壓裂級(jí)，提升完井能力和生產(chǎn)效率。見(jiàn)圖5，水平井多級(jí)完井的地下表述。
圖5
這些技術(shù)的演變和選擇為生產(chǎn)商們提供了開(kāi)發(fā)其特定地質(zhì)構(gòu)造的靈活性，考慮到當(dāng)今的完井趨勢(shì)，如大位移水平段和高速率壓裂促產(chǎn)，提供了以較低成本增加產(chǎn)能的潛力。
Packers Plus公司享有首屈一指的滴球式完井技術(shù)供應(yīng)商的聲譽(yù)，在全球完成了超過(guò)250,000個(gè)壓裂級(jí)，近年來(lái)擴(kuò)大了其技術(shù)應(yīng)用范圍，包括各種技術(shù)應(yīng)用以及一口井多分段完井壓裂的技術(shù)創(chuàng)新。所有這些產(chǎn)品組合的共同目標(biāo)是幫助生產(chǎn)商提高生產(chǎn)效率、降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、改進(jìn)完井方法和提高石油產(chǎn)量。
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