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复合材料推进压裂桥塞技术发展
OILUP
发布时间：2019-06-04 10:24:01
在复合压裂桥塞的应用中，开发商逐渐认识到其在实际作业中面临的挑战。复合桥塞的应用主要分为三步：下入井筒、坐封和磨铣。相比于早期的压裂技术，当前压裂作业普遍采用桥塞封堵-射孔的方式，为此，Rubicon推出了RzrFRAC复合桥塞。RzrFRAC采用100％复合材料，在300°F条件下可提供10000 psi的锚固密封。此外，该桥塞原料用量比行业同类工具低70％，磨铣碎屑更少。压裂作业中，如果工具下入过程发生问题，那么后续作业将受到巨大影响，无法在预定时间内完成目标数量井筒的增产作业。所以，对于开发商来说，一款在复杂环境下能够顺利应用的桥塞是非常重要的。在作业过程中，压裂桥塞随射孔枪一起，通过作业电缆下入指定位置。在此操作期间，作业人员和开发商都期望桥塞和底部钻具组合（BHA）能够顺利的达到设计作业点。BHA外壁与套管间距仅为0.125in，而且井筒内还存在碎屑、砂子等杂质，会影响工具通过。为了使作业顺利进行，复合桥塞在这种环境下必须保持可靠的下入性能。传统的桥塞工具都是通过橡胶的膨胀建立密封，而RzrFRAC则采用了一种非橡胶材料。在特定的条件下，这种非橡胶材料膨胀为锥形，建立密封，但在下入过程中该元件不会受井液影响而膨胀，大幅降低了卡钻等问题发生的几率。大多数复合桥塞和封隔器类的工具都具有卡瓦设计，作业过程中卡瓦与套管接触锚定，实现密封。
卡瓦一般有两种类型，一是整体结构的铸铁环，二是通过复合带固定在一起的金属元件。压裂桥塞卡瓦的剪切坐封机制受到公差、疲劳和压力冲击等的影响，存在性能不稳定的情况。在一些作业中，卡瓦受井液影响在下入过程中会提前坐封，造成作业间断。与传统技术不同，RzrFRAC的卡瓦片彼此独立，分别位于工具的顶部和底部，防止下入过程中发生膨胀坐封等问题，保证桥塞不受剪切机制带来的风险。工具下入过程中的钻井碎屑、砂子等会对压裂工具造成负面影响。RzrFRAC是一种底部坐封型封隔器，其密封芯轴与BHA工具相连，通过其内径与底部连接。如果在下入过程中桥塞受力情况发生变化，这些作用力会转移至坐封元件，降低BHA的下入故障几率。另外，工具下入过程中水的应用也非常重要，得益于RzrFRAC的合理外形、尺寸设计，每个桥塞的应用可为开发商节约40bbl水。总之，RzrFRAC能够显著降低工具泵入风险，提高作业效率。众所周知，压裂桥塞的泵入、坐封性能是评价其应用的重要指标，但同时，我们也不能忽略桥塞在磨铣中的表现。磨铣时间是当前评价桥塞性能的主要指标之一，也是最为直观的可比较参数。RzrFRAC的设计制造过程中结合了新型设计和材料方案，平均磨铣时间为3-5min，处于行业领先水平。RzrFRAC材料使用量仅为同类工具的30%。
对于60级压裂完井作业，就可以节约复合材料1000lb，这意味着井筒中的磨铣碎屑大幅减少。RzrFRAC还拥有较大的内径（ID），可以进行由内向外的磨铣操作，提高钻头与桥塞接触面积，提高效率。同时，设计人员不仅减少了桥塞原料用量，还降低了固定锚的硬质材料使用率。RzrFRAC采用24个小型的陶瓷锚片，在磨铣中变为细小碎屑，不会影响BHA的性能。压裂密封球与桥塞完美接触，顶部、底部卡瓦的锁紧机制能够最大程度上磨铣的进行。而在同类产品中，密封球通常在上下卡瓦之间活动，起到轴承的作用，磨铣的强度和次数都要提高，不利于作业的进行。RzrFRAC消除了这种问题，磨铣强度降低，作业时间减少。在使用RzrFRAC的作业中，不仅单个桥塞的磨铣时间更短、效率更高，整个井筒的作业也响应得到优化，洗井时间更短，起下钻次数减少，作业效率提高。由于RzrFRAC磨铣产生的碎屑更少，移除时间更短。另外，由于复合材料对于钻头的磨蚀和冲击更弱，BHA和钻头等工具的完整性更有保障。未经允许，不得转载本站任何文章：
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