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        水平井篩管疏通加固修井技術(shù)

        2013-11-22 03:57:38劉云

        劉云

        【摘 要】稠油、特稠油、超稠油熱采水平井在注汽開(kāi)采中水平段套管、篩管損壞較嚴(yán)重。通過(guò)分析稠油熱采水平井特點(diǎn)、修復(fù)難點(diǎn),有針對(duì)性的研制了新型工具和工藝方法。形成了沖砂、打印、試壓找漏、疏通、篩管加固等工藝步驟。摸索出水平井大修施工合理的技術(shù)參數(shù);開(kāi)發(fā)出用于熱采水平井的打印工具、扶正降摩阻工具、疏通工具、試壓工具等,形成了稠油熱采水平井篩管疏通加固施工一套新的技術(shù)方法和操作規(guī)范,為于該類井的復(fù)產(chǎn)提供技術(shù)手段。

        【關(guān)鍵詞】水平井;沖砂;打?。皇柰?;下篩管加固

        文章編號(hào):ISSN1006—656X(2013)09 -0227-01

        稠油、特稠油、超稠油開(kāi)發(fā)都需要注高溫、高壓蒸汽開(kāi)采;因此很多井在熱應(yīng)力作用下,油層篩管出現(xiàn)破損、錯(cuò)斷、撕裂等現(xiàn)象較為嚴(yán)重。篩管破損后地層大量出砂,造成埋藏油層或卡泵等油井故障。采用篩管疏通技術(shù),使植入小一級(jí)篩管手段得以實(shí)現(xiàn),加固后的水平段井眼抗擠毀能力提高,防砂能力增強(qiáng)。三年來(lái)實(shí)施了三十多口井,成功率85%以上,恢復(fù)產(chǎn)油量10多萬(wàn)噸。

        一、遼河油田水平井現(xiàn)狀和特征

        遼河油田水平井?dāng)?shù)量多、種類多,套管種類差異大、井深差異大、油藏類型差異大、原油性質(zhì)差異大。根據(jù)水平井摸底結(jié)果顯示,調(diào)查的822口井中,各種原因關(guān)停井為172口,占20.9;其中,水淹井65口,低產(chǎn)低效井50口,其它原因57口,分別占8.0%,6.0 %,6.9%。主要特征如下:

        (1)多數(shù)為篩管完井。從裸眼礫石充填篩管完井、金屬纖維篩管完井發(fā)展到激光割縫篩管完井,近幾年基本上采用的是激光割縫篩管工藝。

        (2)熱采水平井的井身結(jié)構(gòu)類型較多,根據(jù)區(qū)塊工藝的不同,所采用的井身結(jié)構(gòu)也不同,一般中曲率以上井較多。

        (3)多數(shù)為砂巖地層,交結(jié)疏松,成巖性差,易出砂;原油粘度高,有的區(qū)塊原油在地層或井筒內(nèi)不能流動(dòng);儲(chǔ)層壓力系數(shù)低,作業(yè)中易漏失。

        (4)蒸汽吞吐開(kāi)采或汽驅(qū)開(kāi)采,溫度一般在300℃左右。作業(yè)中鄰井注汽易出現(xiàn)汽竄井噴。受熱應(yīng)力影響,隔熱封隔器以下套管、篩管受損嚴(yán)重。

        二、水平井篩管損壞原因及修復(fù)技術(shù)難點(diǎn)

        (一)篩管損壞原因分析

        稠油水平井存在著地層膠結(jié)疏松、采油井段長(zhǎng)、地層出砂較重、油質(zhì)稠等特點(diǎn),在開(kāi)采過(guò)程中頻繁注汽、起下管柱作業(yè),使得套管、篩管損壞,以及井下落物等事故較多。易出現(xiàn)套管、篩管錯(cuò)斷、撕裂、油層套管、篩管接箍脫扣、套管、篩管孔洞等現(xiàn)象。

        (二)水平井篩管疏通技術(shù)難點(diǎn)分析

        (1)鉆柱在水平段受摩擦力的影響嚴(yán)重。

        鉆壓難以掌握,地面顯示鉆柱的懸重與實(shí)際懸重相差較大,難以判斷工具受力狀態(tài);提升負(fù)荷損失大,受摩擦力影響,地面施加的拉力很難傳遞到水平段的魚(yú)頂位置,因拉力損耗大,不能最大限度的傳遞到卡點(diǎn)上;扭矩傳遞困難,磨銑轉(zhuǎn)速受限制;鉆柱中和點(diǎn)準(zhǔn)確掌握,造成多次起下鉆也無(wú)法在恰當(dāng)位置倒出鉆具。

        (2)井眼斜度大,打印鉛模沿程受損,破壞印跡,使魚(yú)頂印痕難以判斷。長(zhǎng)水平段尾端鉆壓消耗殆盡,難以形成印記。

        (3)熱采水平井疏通加固前后需要對(duì)篩管以上套管驗(yàn)證密封性。Ф244.0mm套管需要密封的空間大,封隔器膠筒承受的載荷成倍增加。在大斜度段、水平段靠鉆柱重量,壓縮式封隔器的軸向坐封載荷難以施加,密封性不能保證。通常的擴(kuò)張式封隔器坐封后,難以環(huán)空加壓和密封性驗(yàn)證,如果地層漏失嚴(yán)重封隔器解封困難。

        三、大修工具和施工技術(shù)參數(shù)研究與應(yīng)用

        (一)鉆柱降摩阻扶正器

        降低鉆柱與井壁摩擦阻力是水平井修井首先要解決問(wèn)題。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的扶正器工具,扶正器軸向滑動(dòng)體能夠在鉆柱上下過(guò)程中與套管壁接觸,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而減少了鉆柱與井壁的摩阻。在鉆柱旋轉(zhuǎn)磨銑過(guò)程中,它的軸心隨支撐鉆柱旋轉(zhuǎn),徑向旋轉(zhuǎn)套支撐在套管壁上不動(dòng),降磨阻扶正器經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)得平均降低上提磨擦阻力43.2 % ,提高鉆柱加壓力41.2 % ;減少反轉(zhuǎn)圈數(shù)55 %。

        (二)套(篩)管打印檢測(cè)工具

        通過(guò)分析鉛模的印痕形狀,可以比較清楚地反映出魚(yú)頂?shù)某叽绾托螤?、套管變形狀況等,進(jìn)而確定下一步措施。常規(guī)鉛模胎體裸露、鉛體長(zhǎng),起下時(shí)易在造斜段、水平段造成嚴(yán)重磨損、脫落,印記易被破壞。為了解決這些問(wèn)題,研制了液壓伸縮式鉛模端面打印器和套(篩)管壁破損打印器。

        (三)套(篩)管磨銑疏通工具

        研制了Ф177.8mm篩管疏通系列鉆銑、磨銑工具。水平井磨銑、沖砂過(guò)程中碎屑、砂的上返速度非常重要,在保證泵的排量和上返速度的前提下還不能將泵壓提的過(guò)高?,F(xiàn)場(chǎng)取得的數(shù)據(jù)顯示,泵壓控制在8.0MPa 時(shí),泵排量能達(dá)到800-1200 l/min,在這樣的參數(shù)下打通道,能滿足井液攜帶鉆屑,平穩(wěn)鉆進(jìn)。二是布齒方式、結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),磨銑工具在造斜段以下緊貼套管底部工作,其鑲嵌的硬質(zhì)合金最多不能大于工具本體外徑,這樣既能起到領(lǐng)眼、扶正作用,又可以對(duì)變形部分加以磨銑。三是提高了鉆銑速度10-20%。

        (四)打撈解卡技術(shù)

        液壓增力器的改進(jìn)在原增力器的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)兩次改進(jìn)形成了現(xiàn)有的液壓增力工具。

        液壓可退式撈矛,水平段打撈時(shí)如果撈獲后不能解卡,需要退出打撈工具。該工具可通過(guò)液壓方式退出打撈矛,實(shí)現(xiàn)解卡功能。避免通過(guò)鉆柱動(dòng)作實(shí)現(xiàn)脫手。

        鉆柱液壓安全接頭,鉆桿在大斜度井段和水平段實(shí)施旋轉(zhuǎn)磨銑作業(yè)時(shí),當(dāng)鉆具一旦出現(xiàn)遇卡,使用常規(guī)的機(jī)械式安全接頭難以順利實(shí)現(xiàn)脫手;研制的“水平井鉆柱液壓安全接頭”通過(guò)鉆桿內(nèi)打壓的方式實(shí)現(xiàn)脫手,不需要鉆具動(dòng)作的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)脫手。與油管液壓安全接頭相比,其具有傳遞高扭矩的功能。

        四、水平井大修施工的體會(huì)和認(rèn)識(shí)

        (一)水平井大修鉆柱組合要遵循的設(shè)計(jì)原則:

        水平井鉆柱遵循“避免或減小對(duì)套管的損壞” 的原則。水平井鉆柱遵循“下得進(jìn)、起得出” 的原則。水平井鉆柱遵循“在滿足施工要求的前提下結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好” 的原則。

        (二)水平井打撈遵循的原則

        水平井打撈應(yīng)遵循“下得去、抓得住、起得出、有退路”的原則。要保證工具、鉆柱能夠順利地通過(guò)造斜段、水平段,并保證其技術(shù)性能不變。對(duì)于曲率較大、井眼較小的井,工具下井前要認(rèn)真地研究井斜數(shù)據(jù)、井眼軌跡,分析計(jì)算大直徑工具能否自由通過(guò)。打撈過(guò)程中如果遇卡,應(yīng)能夠有一個(gè)足夠的解卡力解卡;如果不能解卡要確保能順利退出,萬(wàn)不得已,才能從安全接頭退出。盡量避免發(fā)生新的落物。打撈工具的中心線要與落物的的中心線基本一致,易于撈獲。

        (三)水平井打通道(鉆、磨、銑)作業(yè)遵循的原則

        水平井鉆、磨、銑作業(yè)需要鉆柱在90°甚至大于90°的井眼內(nèi)旋轉(zhuǎn)作業(yè),參數(shù)選擇不合理會(huì)造成鉆柱損壞或套管損壞,應(yīng)遵循“高排量、低轉(zhuǎn)數(shù)、控制反扭矩、不損壞套管”的原則。鉆、磨、銑過(guò)程中循環(huán)液的排量對(duì)碎屑、砂的攜帶能力至關(guān)重要。鉆、磨、銑過(guò)程中控制轉(zhuǎn)數(shù)以確保地面和井下的安全,也是非常必要的。根據(jù)井況,在鉆柱與曲率較大的位置、水平段、鉆頭上部安裝降磨阻扶正器是減少反扭矩的有效手段之一。水平井井眼軌跡復(fù)雜,鉆磨銑工具極易將造斜段或水平段套管損壞或開(kāi)出套管,造成大的技術(shù)事故。因此,對(duì)于磨銑工具的要求十分嚴(yán)格。在選擇磨銑工具時(shí)首先要考慮能否傷害到套管,只有在不破壞套管的前提下,才能考慮它的其它功能。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉喜林 難動(dòng)用儲(chǔ)量開(kāi)發(fā)稠油開(kāi)采技術(shù) 北京:石油工業(yè)出版社 2005.

        [2]汪志明.油氣井流體力學(xué)與工程 北京:石油工業(yè)出版社 2008.

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