连续油管环空加砂压裂工艺在煤层气中的应用研究

在煤层气压裂应用中以常规水力喷射压裂为主,为避免其存在对井下工具磨损严重的现状,多采用环空注入支撑剂来支撑喷射裂缝。受限于连续油管的性能应用范围,多采用普通油管进行环空作业。近年来,连续油管的制作工艺、材料、屈服强度等性能不断提高,使用范围也越来越广,这为煤层气压裂应用中采用连续油管压裂管柱进行环空加砂压裂施工的实现提供了保障。将连续油管应用到煤层气压裂增产上,在连续油管水力压裂的前提下,采用环空加砂的方式进行压裂作业。该压裂工艺集合了下放连续油管管柱施工迅速、薄互煤层的精确定位等优点,环空加砂避免喷射工具磨损、大排量施工作业缩短施工时间等优点。连续油管环空加砂压裂工艺在煤层气中的应用上具有很广阔的前景。本文将煤层气常用的水力压裂工艺与连续油管压裂工艺相结合,采用环空加砂压裂工艺,对工艺流程进行了方案设计。根据流程中各种工具的应用,设计了压裂管柱,优选了井下配套工具及对关键工具进行了结构设计。其次,计算了连续油管下入煤层的最大下入深度,喷嘴压力与排量关系的计算,连续油管管内及环空注入压裂液两种情况下,不同压裂液从井口到井底的压力损失,为地面排量和地面压力的确定提供依据,为压裂施工参数的选择提供借鉴。然后,利用Fluent软件对环空加砂压裂工艺中对连续油管内外管壁的冲蚀情况进行了数值模拟,分析了不用情况下压裂液对管壁的冲蚀规律。最后,针对煤层较薄连续油管精确定位存在的问题,分析了现有定位器存在的不足,对机械式套管接箍定位器进行了结构改进,利用ADAMS软件对所设计的定位器进行了动力学仿真,分析了不同定位块角度、不同下放速度、不同弹簧刚度等条件对定位精度的影响规律,为确保连续油管在井下实现精确定位起到借鉴作用。