在長分支井完井中，一種全新的可溶解壓裂橋塞克服了常規(guī)挑戰(zhàn)，它能夠在各種井筒流體和溫度條件下，在整個分支井段快速完全溶解。這一技術(shù)進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)不干預(yù)完井的長期目標(biāo)，并提高了低壓、出砂油氣井的效率和設(shè)計(jì)靈活性，這種井仍然需要使用連續(xù)油管洗井。在現(xiàn)場，洗井時間減少到小于12分鐘/級，全井大約需要12小時。 

早期的可溶解橋塞成本較高且實(shí)用性有限，因?yàn)樗鼈儾皇峭耆�可溶解的。井�?nèi)仍然會殘留許多碎片，如帶有硬質(zhì)合金或陶瓷開關(guān)的卡瓦，造成鉆復(fù)合橋塞非常困難。雖然功能強(qiáng)大，但這些橋塞設(shè)計(jì)復(fù)雜且需要大量材料，無法有效降解，最后還要進(jìn)行井筒干預(yù)作業(yè)以清除未溶解的碎片。 

此外，這些可溶解橋塞設(shè)計(jì)也帶來了其他操作問題。通常，它們的性能受到井筒環(huán)境的限制，即使在特定濃度的鹽水流體和溫度范圍下，也不能完全溶解。由于這些問題都與時間相關(guān)，管理叢式井完井以優(yōu)化橋塞的溶解性通常增加了作業(yè)的難度和費(fèi)用。 

這些早期可溶解橋塞在設(shè)計(jì)和材料的結(jié)合上存在固有問題，就像橋塞不能完全溶解一樣，設(shè)計(jì)與材料之間的平衡問題也無法徹底解決。 

要想獲得可快速完全溶解的橋塞，需要徹底擺脫上述兩個因素的限制。Innovex Downhole Solutions公司開發(fā)的新型壓裂橋塞，是一種簡單的包含三個主要部分的橋塞，可膨脹至整個套管壁。新的橋塞去掉了常規(guī)橋塞不可鉆的部分，即傳統(tǒng)的卡瓦和膨脹元件。取而代之的是一個采用磨砂外表面的膨脹橋塞，既作金屬-金屬密封又作錨定裝置。極簡主義設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的可溶解橋塞使用的材料少75%，使其能夠在各種井筒條件下更容易溶解。 

這種設(shè)計(jì)采用了一種既可膨脹又可完全溶解的合金，它是壓裂橋塞中使用的唯一材料；無需膨脹體、黃銅、鋁、碳化物或其他材料。這種專有的熔化金屬材料，可以提供比粉末金屬更穩(wěn)定的參數(shù)和更高的溶解速率。相比之下，這種材料還表現(xiàn)出更好的彈性、延展性和韌性，而且比標(biāo)準(zhǔn)的粉末金屬更容易定制。在特定的井筒溫度和鹽水濃度條件下，材料的改變可以形成不同的溶解時間和速率。 

操作組件 

SWAGE橋塞采用業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的電纜工具坐封，沒有移動的外部組件，消除了提前坐封的風(fēng)險。在泵送完壓裂液后，轉(zhuǎn)向球離開球座，橋塞作為一個大通孔用于返排，如圖1。用于4 1/2-in到5 1/2-in套管的橋塞長8-in，外徑小于套管通徑。 

圖1.橋塞有一個大通孔，利于返排。 

圖2. 膨脹橋塞的外部用作金屬-金屬密封和錨定裝置。 

在為數(shù)不多的幾個組件中，包含一個可以坐封在套管內(nèi)的圓柱形膨脹體，以及一個環(huán)形膨脹錐，將膨脹錐壓入膨脹體使后者內(nèi)徑膨脹，并將其錨定以提供與套管內(nèi)徑之間的密封，如圖2所示。 

性能驗(yàn)證 

在性能驗(yàn)證測試中，橋塞經(jīng)歷了各種溫度和流體條件，根據(jù)選擇的材料，它可以承受10,000 psi的壓力12小時或24小時，如表1。 

表1.測試實(shí)驗(yàn)顯示了新型橋塞在不同壓力和溫度下的耐久性能 

降解測試的目的是準(zhǔn)確地預(yù)測在常規(guī)井眼條件下橋塞的溶解性，工作人員使用了試樣測試和全尺寸測試來創(chuàng)建預(yù)測模型。溶解圖表準(zhǔn)確預(yù)測了各種流體下橋塞的溶解性，從淡水到氯化物含量為3%的液體，溫度范圍120~350℉。在大多數(shù)常規(guī)應(yīng)用中，當(dāng)溫度處于120~350℉，在從淡水到含氯化物含量3%的液體中，橋塞可在3~5天內(nèi)完全溶解。 

現(xiàn)場研究 

在德克薩斯州南部和西部的幾個完井項(xiàng)目中，工作人員對SWAGE橋塞的溶解性進(jìn)行了研究。這些研究涉及多種應(yīng)用情形，有使用連續(xù)油管的，有未進(jìn)行洗井作業(yè)的。在一些應(yīng)用中，操作人員在橋塞未完全溶解之前便開始了洗井作業(yè)。盡管如此，鉆塞作業(yè)也確認(rèn)絕大多數(shù)橋塞確實(shí)溶解了。剩余的橋塞也基本溶解，如果時間再長點(diǎn)，橋塞肯定將徹底溶解。在這些應(yīng)用中，橋塞很容易被鉆掉，大大減少了連續(xù)油管的使用時間，而且鉆塞作業(yè)更高效，特別是在難以處理的水平段末端，如圖3。 

圖3.尺寸和體積上存在明顯的差異 

在德克薩斯州西部Permian盆地，Midland的一口井中，在水平段始端共下入23個可溶解的壓裂橋塞，在其下部下入另外23個復(fù)合橋塞，直到井底。在壓裂后48小時，使用連續(xù)油管清理分支井眼，確認(rèn)壓裂橋塞已溶解。 

在23個可溶解橋塞中，只探測到3個，鉆3個未完全溶解的橋塞的平均時間不到1.5分鐘，表明橋塞大部分已經(jīng)溶解，而且如果時間足夠，肯定可以完全溶解。相比于復(fù)合橋塞的27分鐘，使用可溶解橋塞，鉆掉每一級橋塞、清理砂子和碎屑的平均時間僅為14分鐘。鉆塞和清洗時間的減少，相當(dāng)于減少了干預(yù)作業(yè)的總成本，如圖4所示。 

圖4-5. 與復(fù)合橋塞相比，可溶解橋塞所需的鉆塞和清洗時間更短。 

在西德克薩斯州進(jìn)行的鉆塞作業(yè)對比中，分別在整個分支井段下入40個可溶解橋塞和40個復(fù)合橋塞。由于分支井段全長3048 m，對于使用連續(xù)油管來說，存在將橋塞下入到井底的挑戰(zhàn)�？扇芙鈽蛉�的下入更快，且無需鉆塞作業(yè)。使用可溶解橋塞，最后15級的連續(xù)油管使用時間僅為4小時，而復(fù)合材料橋塞需要9小時。 

作業(yè)時間的減少和操作的簡化說明未來可以使用成本較低的鉆塞BHA，減少了磨銑作業(yè)量和碎屑量，使操作人員可以考慮僅使用配有沖砂噴嘴的成本低廉的BHA。 

如果將可溶解橋塞應(yīng)用于所有壓裂作業(yè)，節(jié)省的費(fèi)用將更可觀。作業(yè)公司通常每月完井12口，每口井節(jié)省12小時相當(dāng)于6天的鉆塞時間，這將大幅降低成本。此外，可溶解橋塞減少了碎屑量，從而降低了粘卡風(fēng)險。 

結(jié)論 

測試和現(xiàn)場應(yīng)用表明，使用少量高強(qiáng)度、完全可溶解組件的壓裂橋塞設(shè)計(jì)，為水平井和垂直井壓裂期間的臨時層位隔離，提供了可靠、耐用且經(jīng)濟(jì)的解決方案。SWAGE壓裂橋塞的應(yīng)用表明，該產(chǎn)品設(shè)計(jì)簡單溶解可預(yù)測，實(shí)現(xiàn)了無需鉆塞作業(yè)的行業(yè)目標(biāo)。值得注意的是，在仍需要干預(yù)作業(yè)的應(yīng)用中，完全可溶解橋塞還可以大幅提高鉆塞效率并降低相關(guān)風(fēng)險。

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