可溶压裂球座在石油开采过程中的应用

可溶压裂球座在石油开采过程中的应用

作者：李海霞

单位：延长油田股份有限公司定边采油厂

摘要

目前，石油工业中的压裂球座基体大多数是采用有利于钻除的球墨铸铁材料，因在压裂工序结束后，压裂球座会受到冲蚀和挤压变形，需要对其进行钻除。钻除过程中所耗费的时间较长，所需成本比较高，其操作更是繁琐，严重影响石油工业的产量。因此，在水平井分段压裂技术的不断进步情况下，井下压裂工具的材料已经从可钻性转向可溶性，可溶性材料制作的压裂工具可在压裂完成后自行溶解，省略了钻除工序，节省时间的同时大大提高油田的产量。

关键词：石油开采，压裂球座，技术

引言

近年来，水平井分段压裂技术在石油开采过程中被广泛的应用，该技术促进了石油的高效生产。在压裂过程中，井下石油压裂工具起着至关重要的作用，影响着石油的生产效率。压裂球座作为压裂工具之一更是不容忽视，传统的压裂球座是多为可钻的球墨铸铁制作而成，压裂后需对其进行钻除，耗费时间长，成本高，操作复杂，对石油的生产造成了一定的影响。因此，压裂球座已经从可钻除发展为可溶解，可溶压裂球座在完成工作后会自行溶解，无需钻除，节约时间，降低成本的同时提高了石油生产效率。目前，可溶压裂球应用较为广泛，而可溶球座的发展较为缓慢，因此研究可溶性压裂球座有着极其重要的作用。

1可溶压裂球座的工作原理

由于井下环境复杂，球座需要承受大的压力和流体的冲蚀磨损，所以利用可溶材料制作的球座首先要满足施工所要求的支撑强度和硬度，在达到施工要求的时间后又能自行溶解至完全溶解。目前，可溶压裂球应用较为广泛，可溶材料制作的井下工具已满足施工要求的支撑强度，而由可溶材料制作的球座还需要研究其受到流体冲蚀磨损的规律。

可溶球座要满足压裂完成的同时，还要进行自行分解。首先要避免球座内流道表面受到冲蚀破坏，需要采取防护措施，如可以喷涂耐磨涂层；其次，为避免球座整个表面与液体接触而发生溶解，还需要对整个球座表面进行防护。在满足施工需求的时间后，注入特制液体来去除防护层和耐磨涂层，使球座材料接触到液体并发生反应，从而开始进行分解至完全溶解。

目前，与可溶球座配合的可溶压裂球发展较为迅速，其中金属基可溶性压裂球应用

2可溶压裂球座的发展现状

较为广泛，该压裂球是由可溶金属材料粉末根据冶金法制作而成，并在室内模拟实验中确定了可溶压裂球的密度为1.9g/cmg左右，可承受的温度和压力分别为150℃和70MPa，此时的模拟环境相似于井下环境，则利用金属基可溶性材料加工制造的井下工具可以满足井下环境的要求。因此本章研究由该材料制作的可溶球座无须考虑其材料方面力学性能的问题，只需从其结构形状方向进行研究和探索。

在水平井分段压裂技术中，采用的是多组压裂球与球座的配合，而根据压裂需求每组的球座尺寸都不同，称之为压裂级数。因此作为压裂技术的重要部件之一，压裂球座需要有一系列的结构尺寸。自2010年以来，分段压裂技术使压裂级数从10级提高到40级并且持续在增加。

3可溶压裂球座的特点

由可溶材料制作的井下工具优点：（1）工具较轻，使用方便。（2）兼顾高的强度的同时还耐高温，满足压裂条件的需求。（3）可溶井下工具能够溶解于特定温度的溶液中，省去对其进行磨洗、反排等工序，节约了时间，降低了投入成本。（4）压裂施工完毕后，由于可溶材料制作的井下工具可自行降解，井下管道则可以保持大的管径，有利于油气的生产效率。

例如利用可溶性材料制成的分段压裂球座，压裂后会进行溶解，不用进行后期的钻铣工序，这种可溶解的压裂球座可以保证采油通道拥有较大内径的流道，从而可以增进石油的开采效率。

4可溶压裂球座在石油开采过程中的应用

水平井分段压裂的工作流程：在分段压裂过程中，井下的压裂工具会把一条采油路径分为若干段，并在所需优化的部位安装压裂球座，压裂球座的尺寸不一，根据压裂球座的内径而投入压裂球，压裂球的尺寸从小到大以便打开球座开关，开启所需进行压裂层段的采油通道，而关闭上一段采油通道，通过这样的逐级压裂采油，从而能够大幅度的提高采油效率。压裂过程中的压裂工具对石油的产量起着极其重要的作用，其中整个工艺过程中重要的井下封堵工具之一是压裂球座，压裂球座工艺的好坏关系到压裂效果，从而影响着油气田的产量。

在分段压裂过程中，每段都有压裂球与压裂球座的配合，因此球与球座的配合程度决定压裂工艺过程中采油的工作效率。通常情况下，非常规井在开采过程中压裂液的排量较普通压裂井的排量高，压裂液中的支撑剂是压裂球座受到冲蚀的主要因素之一，支撑剂的作用不可避免的对压裂球座的锥面造成损伤，使得压裂球与球座的密封锥面造成了冲蚀变形。因球座在锥段处内径的尺寸变小，流体中的颗粒在惯性作用下不断撞击锥面，从而对球座造成了冲蚀磨损。同时压裂球会对压裂球座产生压力作用，使得压裂球座变形，所以在压裂过程中，若压裂时，压裂球和球座的密封存在问题，这样压裂滑套会无法打开，会严重影响分段压裂的正常施工。因此，作为重要的压裂工具之一，需要对压裂球座进行不断地研究、制造、优化，才能促进石油企业的迅速发展。

5结语

在当代社会，人们的生活中不可缺少对油气资源的使用，其使用量更是与日俱增，从而促使油气开采的规模也越来越大。人们对油气资源的大量使用，也促进了各大石油企业的快速发展，而石油设备在石油企业发展过程中起着至关重要的作用，其性能的优劣对石油开采效率的影响也在不断地增大。在石油的开采过程中，主要包括四个环节：勘探、开采、运输和加工，每个环节都有很多的工艺，且各个环节的工艺对于石油工业都具有重要意义。

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