1、工艺概述
(1)管柱结构
水平井套管固井预置滑套多级分段压裂完井工艺管柱主要由套管串、工作筒、多个预置可开关滑套和液压扶正器等工具组成，其结构见下图。
图 完井工艺管柱示意图
图 连续管液控开关工艺管柱结构图
(2)工艺原理
水平井多级预置滑套固井分段压裂完井技术是将水平井预置可开关滑套配接的套管串下入后固井，通过连续管配接液控开关工具作为启闭滑套的钥匙，下入套管串内，当启闭滑套的钥匙到达第1个预置可开关滑套内，往油管内加压，启动液控开关工具，使启闭滑套的钥匙开始工作，开启预置可开关滑套，进行压裂。压裂完成后，再启动液控开关工具，关闭预置可开关滑套。如此动作反复对每一级进行开启、关闭，完成每一级的压裂工作。
(3)主要技术参数
Φ139.7mm规格的完井管柱整体耐压差70 MPa，耐温150℃;分段级数可根据需要下入多个预置可开关滑套，数量不受限制;预置可开关滑套的内通径121 mm，打开后滑套的过流面积大于。Φ139.7mm规格套管的过流面积，施工排量〕10 m3/mi;后期可实现选择性生产控制和重复压裂。
(4)主要技术特点
采用套管固井完井方式，预置可开关滑套随套管一同下人井内。完井管柱对井眼质量要求低，能够满足薄互层泥沙交互、页岩等储层钻井难度大以及井眼质量难以保证的复杂井况要求。
水平段可根据分段压裂优化设计安置多个预置可开关滑套，每个预置可开关滑套的内通径和套管内径都一致，分段级数不受限制。
采用套管压裂方式，预置可开关滑套打开后，压裂通道的过流面积大，能实现大规模、大排量压裂改造工艺，达到形成网状裂缝和体积改造的口的，满足滩坝砂薄互层油藏多层改造以及页岩油网缝压裂的需要。
2、关键工具研制
(1)预置可开关滑套
工作原理
预置可开关滑套下井时处于关闭状态，与配接套管一同下入井内固井完井，压裂时依靠专用工具自下而上打开或关闭预置可开关滑套上的压裂通道，实现多级分段压裂。
结构设计及特点
预置可开关滑套结构优化设计：设计了开关滑套定位凹槽机构，只有使用专用开关工具，且在一定提拉或下压载荷下才能开启或关闭，避免常规作业管柱起下对开关状态的影响;设计了组合密封结构，密封压力高，且满足多次工作后的密封要求;设计了滑套工作状态到位显示机构，到位后开关工具自动脱开，便于地面操控;设计了无阻压裂流通结构，打开后滑套的过流面积大于连接套管的过流面积，满足大规模压裂的需要。
滑套防固镜面涂层技术设计：研制了复合材料镜面涂层，避免固井水泥对滑套启闭影响。
主要技术参数
Φ139.7mm规格的预置可开关滑套最大外径180 mm，内通径121 mm，耐压差70MPa，耐温150℃，启闭载荷20kN。
(2)液控开关工具
工作原理
液控开关工具配接连续管下入井内，在压差作用下伸出启闭操控机构，上提或下放来打开或关闭预置可开关滑套完成压裂施工。
结构设计及特点
采用液压机构和弹簧控制配合来启闭操控机构，有压差时操作块伸出，无压差时操作块收回，伸展尺寸大，伸缩驱动力小，灵活可靠;设计与滑套相配的启闭台阶，保证伸出的操作块能顺利进入预置可开关滑套启闭台阶内，完成滑套的启闭动作，到位后又能自动脱开，有明显的载荷变化显示。
主要技术参数
启闭Φ139.7mm规格预置可开关滑套的液控开关工具外径110mm，工作压力5MPa，耐温150℃。
3、室内模拟试验
(1)预置可开关滑套与液控开关工具配合启闭及密封试验
将预置可开关滑套与液控开关工具配合后，安放到卧式拉压试验装置上，连接传感器及试压泵，进行预置可开关滑套的开启、关闭配合及密封试验。
预置可开关滑套与液控开关工具启闭配合百余次，密封良好，性能稳定，实现了运动过程中密封性及开启、关闭的可靠性。
试验结果表明，预置可开关滑套的开启、关闭载荷20kN，液控开关工具的工作压力5 MPa，整体密封压差70MPa，各项指标符合设计要求，能够满足现场需求。
(2)预置可开关滑套防固镜面涂层试验
模拟水泥固井将预置可开关滑套与液控开关工具配合，进行开启、关闭试验。
试验结果表明，预置可开关滑套内部设计的防固镜面涂层技术不受水泥影响，能正常启闭，与进行水泥固井时的各参数指标相符，满足设计要求。
(3)水泥环对压裂破裂压力影响试验
将预置可开关滑套放入相应规格的打孔套管中，将水泥按现场规格进行配比并灌入套管环空中凝固，配接试验泵，对预置可开关滑套加压，观察套管有无水溢出，确定管内水泥环破裂压力。
试验结果表明，25.4mm厚的固井水泥环增加的破裂压力小于2MPa，水泥环对压裂破裂压力影响很小。
4、结论
(1)水平井套管固井预置滑套多级分段压裂完井技术可满足大排量、大规模分段压裂的需要，具有施工工艺简单、费用低廉和压裂级数不受限制等特点，在油田非常规勘探开发中具有较大的技术优势和较好的经济性。
(2)预置可开关滑套在模拟固井状态下开启和关闭可靠，密封压力达到70MPa，能够满足现场需求。
（来源：科技情报组）