Der auflösbare Brückenstopfen besteht aus einem neuen Material und dient als temporäres Bohrlochabdichtungs- und Segmentierungswerkzeug für die Frakturierung und Umformung horizontaler Bohrungen.
Der auflösbare Brückenstopfen besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: dem Brückenstopfenkörper, dem Verankerungsmechanismus und den Dichtungen. Der Brückenstopfenkörper ist aus hochfestem, auflösbarem Material gefertigt und umfasst das Mittelrohr, den Konus, den Schutzring und die Verbindungsstücke. Der Verankerungsmechanismus besteht aus auflösbarem Material und ist mit Legierungspulver, Legierungspartikeln oder Keramikpartikeln beschichtet. Die Dichtungen sind aus auflösbarem Gummi oder Kunststoff.
1. Komponenten von lösbaren Brückensteckern
Auflösbare Brückenstecker werden hauptsächlich aus hochfestem Magnesium-Aluminium-Legierungsmaterial oder Polymeren hergestellt. Magnesium-Aluminium-Legierungen bestehen hauptsächlich aus Magnesium, haben eine geringe Dichte (ca. 1,8–2,0 g/cm³) und sind gleichzeitig chemisch reaktiv, wodurch sie sich in feuchter Umgebung leicht auflösen.
Die Auflösungsgeschwindigkeit der Magnesium-Aluminium-Legierung hängt hauptsächlich von der Flüssigkeitstemperatur und der Cl-Konzentration ab: Je höher die Temperatur, desto schneller die Auflösung; je höher die Cl-Konzentration, desto schneller wird der Passivierungsfilm auf der Legierungsoberfläche zerstört; je besser die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, desto schneller die Auflösungsgeschwindigkeit.
2. Abnehmbarer Brückenstecker-Verankerungsmechanismus
Der entfernbare Brückenstopfen-Verankerungsstein unterscheidet sich von herkömmlichen Gusseisensteinen und Verbundsteinen. Neben der Notwendigkeit, eine zuverlässige Verankerungskraft für das Gehäuse und eine Zylinderverriegelungskraft zu gewährleisten, muss er auch ein gutes Auflösungsverhalten aufweisen und die Fähigkeit besitzen, zum Auslass zurückzukehren.
3. Auflösbares Brückenstopfen-Sitzdichtungs-Entlüftungsventil
Das hydraulische Setzwerkzeug Baker 20 # wird einen lösbaren Brückenstopfen im Gehäusewerkzeug setzen. Der Testprozess des Brückenstopfens und des Setzwerkzeugs ist gut aufeinander abgestimmt. Der Brückenstopfen wird erfolgreich gesetzt und verliert an Kraft. Der Verlust des Kraftdrucks beträgt 12,3 MPa (entspricht einem Kraftverlust von etwa 155 kN). Die Setzkurve ist in der Abbildung dargestellt.
4. Druckdichtigkeit des lösbaren Brückenstopfens
Um die Dichtleistung des lösbaren Brückenstopfens bei hohen Temperaturen und hohem Druck zu überprüfen, wurde der Bohrlochverrohrungs-Einsatz in eine Hochtemperatur-Prüfvorrichtung eingesetzt und auf 93 °C erhitzt. Nach Stabilisierung der Temperatur wurde der Druck langsam auf 70 MPa erhöht. Dieser Druck wurde 24 Stunden lang stabilisiert und anschließend 15 Minuten lang gehalten. Es zeigte sich ein deutlicher Druckabfall; die zugehörige Druckprüfkurve ist in der Abbildung dargestellt. Die Testergebnisse belegen, dass die Dichtleistung des Brückenstopfens die Anforderungen für die Durchführung von Frac-Maßnahmen vor Ort erfüllt.
5. Arbeitszeit des lösbaren Brückensteckers
Die maximale Arbeitszeit ist der Zeitraum zwischen dem Einbringen des Brückenstopfens in das Bohrloch und dem Beginn der Frac-Behandlung. Gemäß dem bestehenden Modell für die Schiefergasförderung beträgt die maximale Arbeitszeit des lösbaren Brückenstopfens 24 Stunden. Dies erfüllt die Anforderungen der Vor-Ort-Bauweise von Schiefergasbohrungen, d. h. ab dem Zeitpunkt des Einbringens des lösbaren Brückenstopfens kann die Frac-Behandlung innerhalb von 24 Stunden durchgeführt werden. Jegliche Leistungstests für lösbare Brückenstopfen können unter Berücksichtigung dieser 24-Stunden-Arbeitszeit durchgeführt werden.
Veröffentlichungsdatum: 22. September 2023
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