压裂改造（共7篇）
压裂改造 篇1
一、存在的问题
江苏油田分公司井下作业处2004年投用1套2000型压裂机组, 包括双S公司的1台MC-75型混砂车和1台SEV5130TYB型仪表车, 江汉四机厂的5台2000型电控压裂泵车。手动泵控单元控制电控压裂泵车, 无网络控制功能, 仪表车和混砂车通过35芯RS-232串行接口通信, 使用DAS4软件采集数据 (图1) ;2009年, 投用皇冠公司的1台STL-00100型混砂车和1台STC-00024型仪表车, 江汉四机厂的2台2000型网络压裂泵车。STC-00024型仪表车安装网络泵控单元, 利用构建的控制网络, 同时控制2台网络压裂泵车。仪表车和混砂车通过39芯信号电缆实现信号连接, HP3852采集器采集、处理混砂车的原始数据信号, 然后发送给GPIB-488转接卡与计算机进行通信, 由SMARTS数据采集软件以图表和曲线的形式显示各路数据 (图2) 。
上述仪表车、混砂车使用的数据传输电缆和数据采集方式不相同, 因此施工时只能选择各自对应的机组进行控制、操作, 无法进行大型压裂施工, 影响设备使用效率。为此, 对压裂机组控制系统进行兼容改造, 使不同厂家的仪表车、混砂车可任意搭配、合并使用, 灵活操作压裂泵车。
二、改造方案
压裂机组控制系统兼容改造遵循原则: (1) 尽量不改变设备外观和内部线路。 (2) 在技术升级达标情况下, 保留设备原有系统。 (3) 器件选型要安全、耐久、可靠、环境适应性强。 (4) 增加的用电器要考虑现有设备输出功率。 (5) 增加的设备及软件操作方便。具体方案如下。
(1) 由于DAS4数据采集软件已被授权加密, 无法破译和再次安装使用。因此, 要实现机组交互控制和数据采集、显示, 重新编写一套数据采集软件 (SERVAVIEWFOR FRAC) 作为数据通信平台。将该软件安装在网络压裂泵车、MC-75型混砂车、STL-00100型混砂车、STC-00024型仪表车等设备的工业控制器上, 替代原有控制软件, 统一数据采集系统。
(2) 在SEV5130TYB型仪表车操作室内加装一套工业控制器及其支持软件, 再通过工业以太网Ethernet, 以TCP/IP协议格式通信, 利用新编写的数据采集软件采集, 处理和显示STL-00100型混砂车数据。
(3) 在SEV5130TYB型仪表车加装与网络压裂泵车相配套的网络泵控单元 (Rockwell SLC500系列泵车控制器和Rockwell Panelview Plus1500工业显示控制屏) , 实现对网络压裂泵车的控制。
(4) STC-00024型仪表车要控制两种压裂泵车, 首先在STC-00024型仪表车操作室安装与电控泵车配套的手动泵控单元, 再安装一套新的带有数据采集软件的网络泵控单元 (组成同上, 要与网络压裂泵车配套) 。
三、改造实施
1.SEV5130TYB型仪表车控制、数据采集系统
STL-00100型混砂车的绞笼信号比较特殊, 因此增加2个数字量转模拟量信号模块。增加网络泵控单元, 查阅技术资料, 分析确定39芯通信电缆的接口定义, 安装工业控制器。在SEV5130TYB型仪表车外部安装与网络泵控单元配套的6芯接口、与STL-00100型混砂车数据采集配套的39芯信号接口, 以及油压、套压接口 (图3) 。
2.STC-00024型仪表车控制、数据采集系统
在STC-00024型仪表车增加手动泵控单元 (5套) 和网络泵控单元, 加装工业控制器。在STC-00024型仪表车外部安装RS-232串行接口和网络泵车控制系统6芯接口、电控压裂车35芯控制接口, 油压、套压接口 (图4) 。
四、改造效果
压裂机组控制系统兼容改造后, 操作简单, 运行安全可靠, 兼容性好, 故障率低, 维修方便。提升了整套压裂设备的作业能力, 满足了油田深井、复杂井、水平井和页岩气井等油井的大型压裂施工, 为油田勘探开发和增储上产提供了强有力的装备保障。
泥页岩储层压裂改造技术初探 篇2
页岩气是从泥页岩层中开采出来的天然气, 主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中, 以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。与常规储层气藏不同, 泥页岩既是天然气生成的源岩, 也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此, 有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。
1.1 页岩气压裂机理分析
页岩气储层通常具有以下特点:储层渗透率极低, 天然裂缝、层理发育是主要的渗流通道。页岩在压裂过程中只有不断产生各种形式的裂缝, 形成裂缝网络, 气井才能获得较高的产气量, 实验结果标明, 岩石的脆性是泥页岩缝网压裂所考虑的重要岩石力学特征参数之一, 硬脆性泥页岩在压裂过程中越容易形成网状裂缝, 所以页岩气压裂改造的主要目的压出大的水力裂缝面积, 即要压出缝网, 并尽可能多的沟通天然裂缝。
1.2 压裂工艺
国外对于页岩气储层开发大多采用水平井, 然后分段压裂。若产层厚度大而采用直井开发则采用缝网压裂的方法尽量沟通天然裂缝。
1.3 压裂液
泥页岩压裂多采用低粘压裂液, 低粘液体更容易形成裂缝网络。常用的压裂液体体系有清水、滑溜水、压裂液基液、清洁压裂液、泡沫压裂液等。
1.4 支撑剂
支撑剂是实现裂缝具有一定导流能力的关键因素。支撑剂性能的好坏直接影响裂缝的长期导流能力。早期页岩气井压裂通常使用20/40目支撑剂, 由于减阻水压裂液粘度低, 携砂能力差, 支撑剂浓度极少超过0.3ppg, 仅在最后阶段, 支撑剂浓度由0.3p p g逐渐增加到1-2p p g。2000年以后, 开始尝试使用100目、30/50目和40/70目支撑剂, 20/40目砂作为尾追支撑剂, 结果支撑剂用量和产量都明显提高。
2 现场应用情况
2.1 基本情况
冀东油田Y-A井是黄骅坳陷南堡凹陷南堡2号潜山北断块较高部位的一口评价井。射孔后根据合层试油 (气) 结果进行4194~4220m的压裂。施工层位E s, 储层岩性为深灰色灰质泥岩。
2.2 压裂液优选
根据选用低粘压裂液的原则, 综合考虑储层伤害及压裂液携砂性能, 压裂液选取滑溜水和羟丙级瓜胶线性胶。通过储层全岩分析, 最终确定压裂液配方为:羟丙基瓜胶 (一级) +小阳离子高效粘土稳定剂+防、解水锁剂+氯化钾+发泡剂+助排剂。
2.3 支撑剂选择
滑溜水压裂阶段支撑剂选择80-120目B Z G C Y-Y-03抗高温降滤失剂, 线性胶主压裂阶段支撑剂选择40-70目陶粒支撑主裂缝, 提高压裂增产效果。
2.4 压裂方式
该井采用4″N8O外加厚油管注入施工, 采取投球选压的压裂方式。采取缝网压裂技术, 大排量大液量注入低粘压裂液, 设计施工排量为5.0m3/min左右。
在大排量下用滑溜水使得地层裂开, 并使微裂缝尽量张开。然后段塞式注入B Z G C Y-Y-0 3抗高温降滤失剂, 支撑微裂缝, 并降低滤失, 消除弯曲效应, 尽量形成一个主裂缝。然后停泵90分钟, 等所有裂缝闭合。重新起泵, 泵入线性胶, 由于原来微裂缝中已被支撑, 线性胶的较大粘度可能迫使新的微裂缝张开, 并有助于主裂缝的扩宽和扩张。交替注入线性胶, 以低砂比注入40-70目陶粒, 用于支撑较大微裂缝和主裂缝, 形成立体式裂缝网络。
2.5 压裂现场实施
压裂过程中, 为降低裂缝延伸压力, 首先泵入30m3处理酸进行储层预处理, 主压前期交替注入滑溜水与滑溜水携砂液后期交替注入羟丙基瓜胶线性胶与线性胶携砂液, 施工总注入液量2026m3。加砂前期注入80-120目 (0.125-0.18mm) 20m3, 后期注入40-70目 (0.425-0.85mm) 40m3, 最高加砂浓度123k g/m3。施工排量为5-5.4m3/m i n。该井现场压裂施工非常顺利, 压裂后排液累计出水821.4m3, 累计出油22.1m3, 有效的起到了改造目的层的效果, 进一步认识了泥页岩储层水力压裂。
3 认识与结论
(1) 泥页岩储层开发方式为, 对于探井采用直井, 开发井采用水平井, 直井主要认识纵向储层的产能, 水平井针对已认识的储层进行开发。直井压裂改造主要通过大排量大量液体携带支撑剂, 促使层理和天然裂缝撑开并互相沟通, 水平井国外主要采用可钻桥塞分段多簇射孔压裂工艺, 该技术国内还不成熟需要进一步研究。
(2) 泥页岩压裂针对的储层与常规储层不同, 储层室内评价技术与常规砂岩储层相差较大到, 评价所需仪器设备亦不同, 国内此方面的实验室还不完善, 有必要针对此类储层建立专业试验室。另外, 泥页岩压裂最终是否形成缝网需要进行裂缝检测进行验证。
(3) 现场应用表明, 交替段塞式注入前置液、携砂液的加砂模式保证了加砂顺利, 滑溜水+降滤失剂保证了压裂裂缝体积, 线性胶+40/70目陶粒保证了缝网的形成, 从而保证了施工的圆满完成, 为今后页岩气压裂提供重要指导。
摘要：由于泥页岩孔隙度、渗透率很低, 水力压裂技术是成功开发泥页岩储层的关键技术。本文在研究水力压裂技术开发泥页岩原理的基础上, 分析了页岩气成藏过程及页岩气压裂机理, 并结合冀东油田Y-A井现场成功应用分析优化了泥页岩压裂过程中的工艺措施和施工参数, 为今后的泥页岩压裂改造提供重要参考。
关键词：泥页岩,天然裂缝,缝网,工艺措施,现场应用
参考文献
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储层体积压裂改造可行性分析 篇3
所谓体积压裂改造就是指在水力压裂过程中,使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移,从而形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络系统,增加储层改造体积,提高油井产量和采收率。
2 缝网形成条件
2.1 储层地质条件
(1)储层矿物成分(岩石脆性指数)。储集层的岩石矿物质成分对体积缝网形成的影响主要体现在其改变岩石力学的性质,从而影响裂缝的开裂方式,和裂缝开启后的延伸方向。研究和实验表明,岩石中硅质的含量越高,储集层越容易形成复杂网络裂缝,增大储层改造体积。而对于缺少碳酸盐夹层和硅质含量的储集层而言,便很难实现体积压裂。储集层的岩石矿物成分与裂缝网络系统形成的关系可以用脆性指数来表征,不同的储集层,岩石矿物组分相差很大,脆性指数也大不相同,实现体积压裂所用的压裂液体系和工艺技术也不尽相同。
(2)天然裂缝发育程度。一般来讲,体积压裂缝网的形成,主要是通过人工裂缝沟通天然裂缝而成,因而储集层中的天然裂缝发育程度及其方位都会影响着缝网的形成和延伸。一般来讲,人工裂缝和天然裂缝夹角越小,天然裂缝就更容易张开并改变原来的延伸路径,为裂缝网络的形成创造有利条件;若人工裂缝与天然裂缝夹角大于60度,则不论多大的水平应力差,都不能使天然裂缝张开,更不具备形成复杂裂缝网络的条件。
(3)地应力大小和方位。储层地应力各向异性越弱,越容易形成体积缝网;当各向异性较强时,很难在主裂缝的两侧形成分支的裂缝,则更难形成复杂网络系统。且储层水平主应力的差越小,则越容易形成复杂缝网系统。
2.2 施工工艺条件
(1)压裂液用量。大排量、多簇射孔压裂是增加缝网复杂程度的重要思路。对相同的储层而言,泵注排越高,缝内净压力越高,越有助于提高裂缝的复杂程度;增大压裂液总量能够增大目的层的改造体积。
(2)压裂液粘度。低黏度的流体能较快速地向天然裂缝内渗滤,可以起到一定的润滑作用,有利于天然裂缝的开启;中等粘度的压裂液可以提高携砂能力,形成中等复杂程度缝网。
3 缝网压裂实现途径
(1)提高净压力。根据公式可知,净压力的影响因素,除了相对固定的储层特征参数外,主要的可控因素还有压裂液的排量和粘度等。通过调节优化压裂液排量、粘度和支撑剂浓度等可以在一定程度上实现裂缝内净压力的提高,从而可以促进缝网的形成和延伸。
(2)缝内封堵技术。现场的试验和应用证明,在压裂施工的过程中,先在携砂液中加入常规粒径的支撑剂并逐渐提高支撑剂浓度,当形成一定形态的主裂缝之后,便加入大粒径支撑剂进行封堵,施工压力会有明显的提高,表明缝内净压力得到了有效提升,可能会压开新的分支裂缝,形成复杂缝网。
(3)端部脱砂技术。该技术的关键在于向井筒注入携砂液的过程中,要求主裂缝内的砂浆的前缘要比常规压裂提前到达裂缝端部的周边,实现在裂缝周边脱砂,这样可以限制裂缝长度的继续增加,使得缝内压力逐渐升高。
4 认识和建议
(1)复杂缝网的形成,可以很大程度上提高裂缝壁面与基质的接触面积,增大储层改造体积,提高油气采收率。
(2)体积压裂复杂缝网能否形成,取决于储集层地质特征和压裂施工工艺两个方面。
摘要：体积压裂技术通过使主裂缝与次生裂缝相互交织形成复杂的裂缝网络系统,使得储层基质与裂缝壁面的接触面积大大增加,极大地降低了油气从基质向裂缝的有效渗流距离,从整体上提高了目的储层的渗透率。然而,并不是所有的储层都可以实现体积压裂改造,复杂缝网的形成需要满足一定的力学条件和相应的施工工艺技术。储层矿物成分、天然裂缝发育程度、地应力等因素是形成复杂缝网的必要基础;施工压裂液量、压裂液粘度和砂浓度等也影响着复杂缝网的形成和延伸。
低渗透储层压裂改造技术进展 篇4
关键词：低渗透储层,压裂工艺
1 裂缝高度控制技术
压裂目的层上下有水层时, 裂缝穿透含水层会导致油气井水淹, 降低油气藏的采收率。同样施工规模下, 裂缝在垂向上过度延伸会降低裂缝的长度, 裂缝长度过短压裂后产量递减快且增产有效期短。针对十屋地区单层厚度薄、上下隔层泥岩发育, 为了形成更好的裂缝铺置剖面, 必须控制裂缝的高度, 尽可能将裂缝控制在油气层内。
1.1 建立人工隔层控制缝高
根据地层条件, 在压裂加砂之前, 通过携砂液注入轻质上浮或重质下沉暂堵剂, 使其聚集在新生成裂缝的顶部或底部, 形成一块压实的低渗区和人工隔层, 提高施工压力, 就能限制裂缝向上或向下延伸。
1.2 注入非支撑剂液体段塞控制缝高
在前置液和携砂液中间, 注入非支撑剂的液体段塞, 这种液体段塞由载液和封堵颗粒组成, 大颗粒形成桥堵, 小颗粒填充大颗粒间的缝隙, 形成非渗透性阻隔段, 达到控制缝高的目的。
1.3 施工排量控制缝高
合理的施工排量可控制压裂液在缝中的流动压力梯度口, 避免裂缝内净压力过高而穿层, 为控制裂缝在垂向的无效延伸, 采用中低排量和变排量控缝高技术, 抑制缝高过度增长, 增加动态缝长和裂缝宽度。
2 单层重复压裂工艺技术
油气井压裂之后, 人工裂缝具有高导流作用。受长时间支撑剂的承压破碎、压实及嵌入等因素的影响, 高导流能力会慢慢减弱, 满足不了开发中对产量要求。通过岩石力学实验可知该区最大水平主应力和最小水平主应力的差值在0.34~1.52MPa。根据理论研究, 差值在8MPa以内重复压裂时可能重新造缝, 增加裂缝控制面积, 有效扩大泄油面积, 使产量大幅度增加。
重复压裂时, 受储层原地应力、水力裂缝诱导应力场和地层孔隙压力诱导应力场等因素的综合影响, 储层地应力状态与第一次压裂时有了改变, 在重复压裂过程中, 可能引起裂缝的重新定向。重复压裂应用高砂比、大排量、大规模施工, 采用转向剂等压裂工艺技术, 压开新裂缝与前次人工裂缝不同的方向起裂和延伸, 能够在油气层中打开新的油气流通道, 更大范围地沟通老裂缝未动用的油气层, 使产量大幅度增加。
3 分层压裂技术
油井单井层数多、跨度大、物性差别大, 随着地层压力的下降, 层间差异越来越制约油藏纵向动用的平衡, 油井高渗透层动用程度大, 低渗透层动用程度小甚至末动用, 层间矛盾突出。合层压裂处理高渗和低渗透层, 同时处理较难, 某些低渗透层难以压开或压开程度有限, 导致压后增产幅度小。通过分层压裂技术, 使每个小层均得到有效改造, 克服了合层压裂小层改造不均的弊端, 改善了各小层流动条件, 提高了压后增产效果。针对十屋油田部分储层施工井段跨度较大, 采用封隔器分层压裂技术对目的层进行分段压裂, 不动管柱下入一个封隔器分压两个目的层, 可节约成本, 缩短作业周期, 降低油层污染。
4 纤维网络加砂工艺技术
在水力压裂施工后的排液过程中, 常出现支撑剂返排现象, 带到地面的支撑剂可能侵蚀油嘴、阀门和其它设备, 沉降在井筒中的支撑剂可能掩埋射孔孔眼甚至井筒。支撑剂返排导致潜在危害是支撑裂缝长度、宽度和导流能力下降, 影响压后油气井的产量, 增加不必要的作业费用。
该技术是把人造纤维混在携砂液中注入, 支撑剂是基体, 纤维是增强相, 将支撑剂稳固在原始位置, 而流体可自由通过, 达到预防支撑剂回流的目的。纤维的作用在于其防止支撑剂回流方面, 并体现在纤维在加砂压裂中的携砂作用、改变支撑剂的沉降速度、改善支撑剂铺砂剖面获得更好的裂缝形态、降低裂缝伤害等方面的作用, 即纤维网络加砂压裂技术, 该技术对闭合压力不高, 闭合时间相对较长的储层尤其适用。
将纤维加入到流体-微粒悬浮液中能改变微粒沉降的性质。没有纤维时, 微粒沉降过程遵循斯托克斯定律。即支撑剂颗粒在流体中的沉降速度正比于颗粒粒径和密度, 反比于流体粘度。加入纤维后, 支撑剂颗粒的沉降就不再遵循斯托克斯定律。若在加砂压裂过程中全程掺入纤维, 则纤维在压裂液中与支撑剂颗粒相互作用形成网状结构, 阻止微粒下沉, 大大改变支撑剂的沉降速度, 利用纤维对支撑剂的携带、运输和分布作用, 降低了压裂液粘度对颗粒沉降速度的决定作用, 可降低压裂液中聚合物的浓度, 降低压裂液的伤害。同时支撑剂沉降性质的改变、压裂液聚合物浓度的优化, 有利于形成更好的裂缝铺置剖面, 使裂缝高度得到相应的控制、获得有效的裂缝支撑长度。
5 前置酸+常规压裂
为改善裂缝附近的地层渗透效果, 强化裂缝壁面的破胶和清洗裂缝中支撑剂, 提高裂缝的导流能力, 通过室内岩屑溶蚀实验进行酸液配方的调试及综合性能评价, 优化施工步骤, 形成了适合于十屋油田的“前置酸+常规压裂”技术。
该工艺技术是在压裂施工过程中, 通过在前置阶段注入酸液对储层进行预处理, 清除地层堵塞, 降低储层岩石扩张强度和加砂压裂施工泵压, 以提高改造效果的目的。在水力压裂前若采用含HF或其他通过反应生成HF的酸液体系作为前置酸可与粘土矿物反应, 减少易膨胀和易造成微粒运移矿物的含量, 前置酸液中的粘土稳定剂可防止粘土膨胀。前置酸中的助排剂, 可降低气、液表面张力和油、水界面张力, 减小地层毛细管阻力使液体顺利返排。前置酸中的破乳剂能使胶质、沥青质等物质分散, 并从界面上除去, 在油水界面上不形成牢固的界面膜, 能将固体粒子为油或水所润湿, 易于脱离界面进入另一相中, 破坏乳状液的保护层。前置酸常规压裂技术己完成室内实验研究, 岩心酸化实验结果显示岩心渗透率增大倍比分别为1.32、2.49倍, 前置酸的酸化效果明显, 达到了清除地层堵塞, 降低了储层岩石扩张强度和加砂压裂施工泵压的目的。
6 水平井水力喷射压裂技术
水力喷射压裂是集水力喷砂射孔、压裂、隔离一体化的增产改造技术, 是精确有效的分段增产技术, 能精确地对目的层位压裂施工。该技术是一项能有效控制裂缝起裂点的增产措施, 在指定的位置处进行压裂造缝, 由射流产生裂缝、环空增压和射流增压使裂缝延伸。适合分段、分层作业, 无须机械封隔。施工周期短、造缝位置准确、地层伤害小、作业成本低。
7 结论
压裂改造 篇5
一、水力压裂技术在油田开发中的作用
(1) 由于中、低渗透油田在钻井作业时受泥浆污染及储层条件限制, 使得自然产能低、效益差, 需要经过压裂处理方能正常投产, 故压裂技术是勘探开发中、低渗透率油田工程的重要手段; (2) 压裂技术通过对油水井内分层改造, 使得中、低渗透层的吸水效果与产量得到提升, 从而在非均质与多油层的油田开发中实现层间冲突、平面矛盾的有效调整, 是完成分层开发的重要技术措施; (3) 水力压裂作业能够在油气储层之中开辟出一条导流能力较高的缝隙, 减小井筒内油气流体的渗流阻力, 大大提升产量, 所以压裂还是油水井, 尤其是低渗透率的油水井, 增加产能、增加注水的重要技术手段; (4) 压裂技术是完井工程中对中低渗透油井作业的重要作业手段。其主要实现手段是控制油层的孔隙密度以及供给液体的排量, 从而形成足够大的炮眼摩阻, 在井筒内形成很大的压力, 进而实现对破裂压力近似的油层连续压开的目的。
二、压裂车组控制系统改进措施
(1) 、功能设计优化
在功能方面, 经过改造后, 压裂车组的自动控制系统应具有的基本功能有:数据实时监测功能和数据处理管理功能。控制系统硬件部分的核心是工业化控制一体机, 通过采集数据、实时监测、状态控制及显示最后数据结果等步骤, 最终实现整个系统的功能。控制系统的监控程序主要承担着实时控制井下压裂施工过程以及通过数据联系保持与主控计算机的通信, 主要由数据I O模块、光电隔离式数据传感器模块、网络数据管理模块和计算机系统等单元组成。控制系统软件部分的核心是Windows操作系统, 采用Delphi 5开发完成, 主要承担着实现压裂车组档位转换控制、转速调整控制以及油门控制等功能。通过硬件与软件系统的协同工作, 从而实现了整个控制系统对数据实时数据监测、管理与调整的功能, 其数据的来源主要是通过对井下压裂作业设计的各个参数进行的采集, 与此同时还有完成即时报警输出功能、数字与模拟信号互相转换功能、控制数据输出功能等, 并将发动机、柱塞泵、减速器以及液压系统等的控制信号全部集成到1939通讯协议之中, 从而通过网络数据进行控制。
(2) 、系统原理与结构改进
通过对国内外有关车组控制系统科学的设计思路以及先进的安装与连线方式的学习与借鉴, 考虑到压裂车组控制系统繁复程度和独立使用的要求, 可以将整个控制系统划分为几个相互独立又相互关联的子系统。主要结构有:井下压裂施工作业实时监测及调整系统、井下压裂车组远距离自动控制部分、井下混合砂砾车远距离实时控制系统、井下压裂作业设计数据反馈与调整系统、超高压自动保护系统、电源电路系统等。
井下压裂施工作业实时监测及调整系统承担着对压裂车组作业工程的实时监测, 另外还装置了专门的施工作业实时监督系统, 并在控制中心通过显示器数字化显示出各个监控的参数;井下压裂车组远距离自动控制部分除了主要实现对压裂车组作业的自动化控制, 另外还将手动操作控制作业的功能保存了下来;井下混合砂砾车远距离实时控制系统, 在其操作面板上可以选择手动或自动控制功能, 可以完成对混砂车整套系统各个子单元的实时控制;井下压裂作业设计数据反馈与调整系统的主要功能是录入保存与调用转换压裂作业的各个设计参数;超高压自动保护系统主要承担着实时监控井下压裂作业过程当中管汇流体压力的任务, 一旦压力超过设定值时压裂车组立即转换到空挡并进行刹车;电源电路系统为压裂施工作业提供能量来源, 并通过电路实现电能向各部分的传递。
在压裂车组控制系统功能实现过程中, 要求系统的参数与作业实时监测到的数据要确保一致性与准确性, 各子系统单元在实现自身功能的同时, 相互之间也要有着一定的关联性。为此, 通过网络分配装置为每个联机的电脑网卡分配地址, 组成一个网络系统。
(3) 、功能执行机构优化
油田压裂车组控制系统实现其功能的执行机构主要包含有:车组油门调整机构、档位转换机构以及其它一些控制参数反馈调整装置等。
车组油门调整机构要设置有手动与自动两种可供选择的控制方式, 并且通过计算机将自动调节的控制程序和模式预先设置好, 以使油门调节达到对油田压裂车组系统各个发动机的最优控制效果。
档位转换机构也要设置有手动与自动两套可供选择的操作模式, 主要是通过编码控制程序和频率控制开关来实现对井下压裂车各个档位之间的转换。
控制参数反馈与调整装置应该将对各个执行机构的控制模式预先编制好, 通过计算机进行设置, 从而实现自动控制。如果需要转换到手动操作模式, 则可以利用控制数据输出模块、对面板电位器进行调节来实现对现场执行机构的控制。
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浅论水平井压裂酸化技术的改造 篇6
所谓的水平井就是指井的倾斜程度要达到或者是将近于九十度,井身沿着水平的方向再钻进去一定的程度之后所形成的井。其目的是为了开采出更多的油气。一旦水平井的面积裸露程度不够,就必须要采用一定的技术手段进行处理。采用裂牙以及酸化处理的工艺技术是比较多的,这在里主要是介绍两种:一种是利用水力的喷射压裂技术,另一种是通过机械桥塞式的分段裂压酸化进行处理。在最近几年的时间里面,压裂酸化改造技术得到了大量的运用,并将其优势充分的发挥了出来,为我国油气产量的提高贡献了许多力量,本文主要是从改造技术等方面进行介绍,通过此次分析,从而推动我国石油产业的发展与进步。
2机械桥塞式的分段压裂与酸化改造
第一,通过技术改造后的施工工序以及工作原理。对水平井的分段进行裂压,通常的情况之下都是利用机械桥塞技术设备进行处理,其主要的施工作业程序是:一是,对所需要的施工作业的水平进行冲洗;二是,将桥塞弄到事前规定的位置进行释放作业;三是,作业结束之后对整个井筒继续拧压力测试;四是,测试合格之后,开始射孔开发作业;五是,进行打捞作业。
第二,通过机械式分段压裂工艺所取得的成果。通过在封隔器的两边安装弹性扶正机器,可以保障封隔器在一个安全的环境才开展作业,还可以预防后期的损坏。对喷砂口位置进行调整,使其性能得到进一步的提升,将水平井的安全脱卡装置也进行升级优化。最后通过不但的优化设计,增强管柱的适应能力,并使其成为工作的重要内容。
第三,利用机械式分段酸化工艺之后取得的阶段性成果。分段酸化处理是安全可靠的;通过大量的测试结果分析,成功的将其配合比研制出来。这复合酸的配合比是正确的,能够起到一定的缓蚀作用,并达到了酸化指标的要求。
3水平井中运用水力喷射技术来分段压裂改造
第一,水力喷砂射孔其工作原理。在施工的时候,可以利用该技术,从而使水流产生一个重大的冲击力度,那么套管的表面就会在强烈的冲击下产生变形,其变形之后会因为砂子的原因而形成坑,坑的周围继续被冲击,部分材料就会遭受挤压,因此,坑的周围就会形成突起的部分。这样可以达到自动封闭的目的。
第二,组成水力喷射压裂技术的工艺部分。通过实践操作可以证明,水里射孔与水力压裂技术是最好的工业组合。整个的工艺技术有三个阶段:一是,合理使用水力喷砂射孔技术;二是合理利用水力压裂技术;三是采用环空挤压技术。将利用到的设备安装到现场的管柱面上,当水力喷射之后,地层因为水流的冲击形成了孔道,距离油井比较近的地层就会形成一些细小的裂缝,裂缝会不断的往前延长,这样就完成了油层的压裂改造计划。
第三,水力喷射压裂技术改造的特点。该项技术是比较容易、比较简单、比较经济实惠的,值得大力的推广。其主要体现在这几个方面:一是,水力喷射压裂主要是采用水形成的冲击力来实现改造的目标,在不利用设备的前提下就可以完成对地层的封闭与阻断,因此节约了设备资金的投入以及人工的投入等;二是,利用该项技术可以节省很多的施工时间与施工成本,尽可能的减少对地层的伤害;三是,该项技术可以保障定向喷射与压裂,准确的对地层进行造缝;四是,该项技术可以减少地层所带来的伤害,不影响油层破裂之后的正常施工;五是,该项技术实施起来比较简单容易,对环境的破坏力较小,从而降低了开采的成本,进一步提高了经济效益。
4水平井裸眼在分段压裂酸化方面的工具及相关配套技术的研发
现阶段,我国在钻探开采的过程中,其基础性工作是钻井,其主要的步骤是固井,其关键的内容是改造。在该项技术的指导之下,其他相关的工具也不断的被开发出来,技术也得到不断的优化与升级,从而解决了过去遗留下来的石油开发问题。这些关键技术在我国的水平井开发中得到了广泛的应用,为我国石油的开发提供了坚实的基础。
通过对以上技术的分析与研究,可以得知,我国石油企业在水平井的开发技术层面上,是乐于学习先进的技术与知识的,我国也正在不断努力缩小与世界上先进国家采油企业之间存在的差距。通过广大石油工作者以及科技开发工作的共同努力之下,我国的石油行业将会得到更好更快的发展,我国的相关技术会得到更好的完善与优化。该技术在国内上取得了较大的成就,在它的指引之下,我国的石油工业的高科技工具与技术得到了不断的优化与提高,许多的问题也得到了解决。
水平井的酸化、分段以及压裂改造的技术在不断的发展与进步,并逐渐的趋于成熟,在不段成熟的过程中,油气的产量必定会得到有效的提高,我国石油工业也会得到更好的发展。
5结束语
总的来说,油气作为石化能源中的一种清洁性能源,在我国一直是处于比较紧张的状态,为了保证我国的能源安全,增加国内的产量,解决我国的能源需求是目前最重要的工作内容。通过对水平井压裂酸化技术的改造进行分析与研究,能够帮助我国相关的企业学习与引进先进的、科学的技术与最新的施工工艺,从而提高油气的产量。
参考文献
[1]赵耿顺.水平井压裂酸化技术的改造[J].石化技术,2015,22(09):161.
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[3]罗祖国,徐龙彬.浅论水平井压裂酸化技术的改造[J].中国新技术新产品,2013(01):98.
老式压裂车技术改造中的一些构想 篇7
1 超压保护功能
针对机械设备而言, 使设备始终运行在合理的工况是保护人员和设备安全的有效措施。因此超压保护、超温保护、过载保护等技术在油田设备中得到了大面积的推广。其中, 针对泵类特车开发的超压保护技术已经成为这些高压设备的标准配置。具体为:当作业压力超过当前设定压力, 动力系统自动降低输出功率或切断动力。
在老式压裂车中, 多数没有超压保护功能。在进行技改时, 增加该功能有实际意义。但具体设备的配置不同, 会有多种实施方案。以万国双机双泵压裂车为例:该车上装发动机为DDC 6V系列柴油机, 传动箱为ALLISON 6061液力变速箱。其中, DDC 6V系列柴油机油门控制方式为拉线控制ALLISON 6061液力变速箱换挡为手动或气动控制, 两种部件均没有电控功能。
在此类产品中, 均可用“电接点压力表+继电器+执行元件”的方案实现超压保护的要求, 但根据设备的实际情况的不同, 执行元件的类型及控制点可以有多种实施方案。
2 更换发动机
出于对成本的考虑, 通常会使用国产机械调速发动机替代进口发动机, 其调速形式为机械调速。由于调速形式的限制, 当超压信号发送后, 系统无法自动降速。
根据此项限制, 可以在发动机进油路上增加一个燃油电磁阀, 由配套继电器控制。当继电器接受到超压信号时, 控制燃油电磁阀动作, 切断燃油供给, 使发动机熄火。此方案的优点:总体成本低, 系统原理简单, 对操作人员素质要求低。缺点:对发动机寿命有一定损害。
如有条件更换电喷发动机, 则只需在油门电路中增加继电器即可, 可使发动机直接降为怠速。
如设备中保留的变速箱是气动控制则可以考虑将变速箱控制气路中安装一个电磁换向阀, 继电器控制此换向阀放空, 可以使变速箱直接转换为空挡, 从而切断动力。由于气路放空和变速箱动作需要1.5~2s的时间, 所以此方案的缺点是系统动作滞后。但综合考虑, 个人推荐使用该方案。
3 更换变速箱
国产液力变速箱控制已升级为电控方式, 并具有直接空挡功能。只需在变速箱控制电路中增加继电器, 就可达到目的。
如条件允许同时更换发动机和变速箱, 则建议采取机械变速箱+电控变速箱的方式来实现, 具体方法同上。可使投入最低, 装置性能不降低, 满足设备使用工况。
4 整机功能拓展
随着压裂设备的装机功率日益提高, 很多老式压裂车在输出功率上已不能满足高压大排量的注入要求。虽然不能作为压裂施工的主力装备, 但仍可完成套管平衡、试压、碰压等作业。在完成上述作业时, 均要求设备以稳定压力和小排量泵送液体, 在老式压裂车中基本都是通过调整针型阀开度、调整发动机转速和变速箱挡位等三种手段实现。在实际作业中, 这三种手段需要配合调整, 不能仅依靠一种方法。因自动化程度较低, 对于操作者的技术水平要求较高, 且劳动强度大。
鉴于上述情况, 在更换变速箱时应多考虑新变速箱的相关功能。在小排量工况下, 常见的液力变速箱因发动机转速低, 实际工作在变扭工况, 会有传递效率低、温升快的缺陷。如让液力变速箱工作在闭锁工况, 则会因发动机转速高、变速比小的原因超出作业要求。
解决方案:采用具有缓速功能变速箱。在重型汽车底盘安装的液力变速箱, 通常会加装液力缓速器。该缓速器主要在车辆起步或低速行驶中发挥作用, 相当于变速箱有一个大减速比的挡位。如在改造时选用的变速箱配套加装液力缓速器, 可以使整机在高压小排量工况长期工作。另有的变速箱通过软件控制, 使变速箱具有“蠕动”功能, 如ZF系列变速箱, 可以通过软件控制摩擦片在一定频率下结合与分离, 可以使压裂泵在极低的输入转速下运转, 非常适合试压或碰压作业要求。
5 冷却系统的自动控制
在压裂车中, 安装了多个由液压系统驱动的冷却器, 分别用来冷却发动机、变速箱、柱塞泵动力端中的液体。在现有设备中多数使用“定量泵+定量马达”的形式来驱动风扇, 即风扇转速与定量泵的驱动转速成正比, 与系统被冷却部件的温度没有关系。
我国油藏分别较广, 由于地域的不同, 设备的冷却要求也不尽相同。在高温地区, 要求冷却气流大, 提升冷却速度;低温地区, 则要求冷却速度不能过快, 否则会因冷却油液在低温下粘度增大, 降低传动效率, 同时增大油耗。
技改时可以使用“温控开关+电磁溢流阀”方案对液压系统进行改进, 在温控开关上设定被冷却部件温度的上限和下限, 触电开关和电磁溢流阀的控制电路相连。作业起始阶段, 部件处于冷车状态, 电磁溢流阀处于卸荷状态, 使液压泵空转, 不输出动力, 降低油耗;当温度超标时, 温控开关控制电磁溢流阀关闭卸荷, 液压马达转动, 冷却风扇开始工作;当温度降低至系统下限时, 温控开关控制电磁溢流阀开启卸荷, 冷却风扇停止工作。
此方案原理简单、设备投入及安装难度小, 是冷却系统具有自动启动/停止功能。但由于没有转速控制, 系统只有0或额定转速两个工况, 如需中间工况, 需要配合调整液压泵的驱动转速来获得, 相对而言操作并不简便。有条件的厂家可以用“温度传感器+PLC+电控变量泵+定量马达”的方案进行改造, 以获得更好的改造效果。
冷却系统自动控制的最终评价结果在于驱动风扇的液压马达能否因温度变化而改变转速, 因此使用PLC作为控制核心较为理想。在压裂车中的数据采集系统已安装了PLC, 使用其剩余的通道为冷却系统进行控制, 无需增加额外成本。
6 结语
多数老式压裂设备已进入报废期, 但多数设备中其核心部件 (柱塞泵、变速箱等) 仍具有利用价值, 尤其在一些对设备要求不高的作业中, 仍可以充当主力。为节约设备投资, 可以通过技术改造的方式延长设备的使用寿命。
摘要：为发掘设备潜力, 针对老式压裂车进行技术改进, 使其继续在作业中发挥作用。改进中, 将一些部件的性能特点利用在老式压裂车上, 以达到提升设备技术水平和安全性能的目的。
关键词：压裂车,技术,改造
参考文献