天然气是化石能源中的高效洁净燃料和优质的化工原料,我国一次能源消费天然气的比例低于10%,远低于世界的平均水平,开采潜力巨大。随着我国天然气勘探开发工作的不断深入,低渗透、非常规气藏所占的比例越来越来越多,储层渗透率极低,必须对储层进行分层/分段改造。通过科技攻关,“增产改造工具自主研发及应用”项目自主研发了水力喷射分段压裂、裸眼封隔器分段改造、快钻桥塞分层压裂等增产改造工具,取得国家发明专利1项,国家实用新型专利21项,制定企业标准2项,为非常规气藏的规模效益开发提供技术支持。 项目完成了水力喷射工具关键部件喷嘴的几何参数优化,形成了17mm和24mm两个系列的喷嘴,其流量系数达到0.91,3小时连续冲刷扩径率小于10%,射孔效率高、抗冲蚀强度强,能满足不动管柱水力喷射压裂高浓度、大砂量压裂施工需要。首次将滑套和水力喷射工具结合,自主研发了滑套式水力喷射工具,工具耐温120℃、耐压差70MPa,并形成系列化,满足41/2″、5″及5 1/2″、7“等套管尺寸使用要求,解决了国外同类工具因拖动管柱造成的井控风险,形成了不动管柱水力喷射压裂工艺技术,提高作业时效3～4倍,为不动管柱水力喷射压裂工艺在气井中的大规模应用创造了条件。 自主研发了裸眼封隔器、悬挂式封隔器、投球压裂滑套、可取式压裂滑套等关键工具,工具耐温120℃、耐压差70MPa,满足6“裸眼使用要求。可取式压裂滑套球座可取、滑套可开关,实现了裸眼井分层改造后管柱的全通径,解决了国外同类工具压后无法生产测井及关闭水层等难题。 自主研制了适合41/2″、5″及5 1/2″套管的复合桥塞工具,耐温120℃,耐压差70MPa,桥塞钻磨时间小于30min,其部分性能指标超过国外同类产品,可完全替代国外工具。开展了水平井桥塞+射孔枪下入工艺、桥塞坐放工艺、多簇射孔联作工艺、桥塞钻磨工艺技术攻关,形成了水平井桥塞分段压裂施工工艺技术,总体达到国内领先水平;尤其在页岩气水平井分段压裂上的大规模成功实施,奠定了川渝气田在国内页岩气水平井分段改造领头羊的地位。 截止2014年12月,自主研发的可钻式复合桥塞、裸眼封隔器、滑套式喷射器等增产改造工具累计现场推广应用100余口井。其中,可钻式复合桥塞工具打破了国外工具垄断市场的格局,迫使国外工具从最初10万元/只降至3.5万元/只,累计节约工具费用988万元,为致密油、页岩气等非常规气藏的经济效益开发提供了技术支撑;裸眼水平井分段改造工具在四川油气田开展60余井次的现场应用,单井节约工具成本200余完元;水力喷射工具在四川、新疆、大庆等油田推广应用40余井次,取得良好的增产改造效果。增产改造累计节约工具费用达1.7亿左右,累计增加产量42.3亿方,累计创造产值44.8亿元,工具整体性能可靠,为碎屑岩、致密油、页岩气等非常规气藏的经济效益开发提供了技术支撑。