不压井作业技术在庆深气田高压气井中的应用

摘 要： 常规气井压井作业,压井液污染堵塞地层,气井产能损失大。不压井作业技术是通过使用油管堵塞工具对井下管柱进行内封堵,在确保管柱封堵有效的前提下,利用防喷器组来控制油套环形空间的压力,然后依靠不压井作业机的液压举升系统和卡瓦系统,进行带压起下管柱等井下作业。由于不使用压井液,不会对地层造成污染。本文介绍了不压井作业设备的结构、工作原理、基本作业程序,并以庆深气田徐深1-1井为例,分析了高压气井不压井作业的施工要点和关键技术,提出了相应对策。本次作业使该井增产效果显著,对同类高压气井增产具有一定的借鉴意义。     

不压井作业技术在庆深气田高压气井中的应用——以徐深1-1井为例

常规气井压井作业,压井液污染堵塞地层,气井产能损失大。不压井作业技术是通过使用油管堵塞工具对井下管柱进行内封堵,在确保管柱封堵有效的前提下,利用防喷器组来控制油套环形空间的压力,然后依靠不压井作业机的液压举升系统和卡瓦系统,进行带压起下管柱等井下作业。由于不使用压井液,不会对地层造成污染。介绍了不压井作业设备的结构、工作原理、基本作业程序,并以庆深气田徐深1-1井为例,分析了高压气井不压井作业的施工要点和关键技术。提出了相应对策。本次作业使该井增产效果显著,对同类高压气井增产具有一定的借鉴意义。     

连续油管注入器液压系统

连续油管作业可节省大量的上卸扣时间,并能减少能量消耗,因此应用范围不断扩大．连续油管作业设备的核心是注入器,根据注入器的主要功能,提出一种新的注入器液压系统,并对其组成、工作原理和性能特点进行了详细的分析．该液压系统的主驱动回路与辅助驱动回路分开,主驱动回路主要满足负载特性的要求,辅助驱动回路主要保证灵活的操作性能,这样便于系统的调试和维护．在主驱动回路中采用闭式容积调速和节流调速相结合的控制方式,分别满足载荷扭矩为正和为负的负载特性要求．这种控制方式特别适用于大功率系统．分析表明：新的液压系统既满足负载和操作要求,又节能可靠,是一种理想的连续油管注入器液压系统．     

手拖配套犁、悬耕犁液压自动调控器

该发明公开了一种新型手拖配套犁、悬耕犁(以下简称犁)液压自动调控器。它是由液压油泵经高压油管将液压输送至有减压阀的调控器,操作手柄将液压经高压油管由调控器分配至主油缸,驱动犁产生左右行距的调控效果,主油缸内经3.5 cm,工作行程为20 cm,后端必须有弯头结构,它起到延长距离、节省距离的作用,操作手柄将液压由调控器经高压油管分配至副油缸,驱动犁产生深浅行距的调控效果,副油缸内径3.0 cm,工作行程为20 cm,前支点为可移动式,便于安装需要,油缸两端与其对应的前后力臂支点插入销子即完成安装,拨出销子即完成拆卸,所有部件无须拆卸,随机携带,操作简便,省力、省时、精准高效,各种犁都能使用。     

高压水射流与机械联合作用处理堵塞油管

在油田开发过程水泥浆堵塞油管现象时有发生。传统的处理方法是将这些堵塞的油管报废,结果造成很大的浪费。在系统研究高压水射流流动规律和动力特性基础上,深入分析了水力与机械联合破岩机理,根据不同使用条件和适用对象,对水射流参数进行了调整,对钻头切削齿和喷嘴布置进行合理的设计。首创了一种高压水射流处理水泥堵塞油管新技术,设计制造了清洗堵塞油管专用设备和工具,现场实验取得了突破性进展。     

连续油管注入器液压系统

连续油管作业可节省大量的上卸扣时间,并能减少能量消,因此应用范围淡民扩大。连续油管作业设备的核心是注入器,根据注入的主要功能,提出一种新的 器液压系统,并对其组成、工作原理和性能特点进行了详细的分析。     

连续油管长度激光多普勒在线测量系统

根据油田开发的实际需要,设计了一种基于激光多普勒测速原理的连续油管长度激光多普勒在线测量系统.该系统采用双光束型光路,以半导体激光器为光源、以光电倍增管作为光电探测器,通过接收运动油管表面的散射光,经数据采集和信号处理系统,测量出多普勒频移,最终得到下井油管的长度.该测量系统具有精度高、结构简单、性能稳定、适合现场作业的要求等特点,应用前景良好.     

大牵引力连续油管牵引器设计及仿真

针对水平井作业工具输送困难的问题,同时在满足钻磨作业的基础上,设计了基于液压伸缩原理的连续管牵引器。为满足井下牵引器对大牵引力、井下适应性、通过性、越障能力的要求,创新提出了自激式液压控制回路(无电缆),来实现牵引器协调控制相关动作,采用一种楔形燕尾滑槽弹性支撑结构,以适应井径变化同时满足障碍通过性,使用SolidWorks三维画图软件、 ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)运动仿真等软件建立连续油管牵引器的虚拟样机,验证其运动性能。结果表明:该牵引器在5~1/_2″套管中能够平稳行进,牵引力最大可达到10 000 N,满足设计标准。     

联合收割机液压油管空间弯曲成形的计算机辅助设计

本文研究了联合收割机液压油管空间弯曲成形的设计问题。建立了液压油管空间弯曲成形的数学模型,编制了计算与绘图程序。设计者只要输入液压油管中心线空间弯曲成形的节点(端点)总数及各点的坐标值和弯曲半径值,计算机便可自动计算出液压油管空间弯曲成形所需的全部参数,并绘制出液压油管中心线空间弯曲成形图。     

液压支架双伸缩立柱结构及控制形式

液压支架双伸缩立柱是液压支架承载与实现升降动作的主要液压部件,结构复杂,操作灵活、方便。文章主要分析了液压支架双伸缩立柱的结构及控制形式,为液压支架设计提供了一种新的设计思路。仅供参考。     

裂缝性地层承压堵漏模型研究及应用*

裂缝性地层承压能力低,承压堵漏难度高。为了解决该难题,从裂缝承压失稳机理出发,建立了考虑封堵层和裂缝扩展的承压堵漏新模型,分析了影响承压的关键因素,据此指导研发了高承压堵漏配方,形成了新型交联成膜堵漏技术,并开展了现场应用。研究表明,裂缝承压失稳包含封堵层失效和裂缝扩展两种形式;裂缝性地层承压能力由封堵层承压和裂缝扩展共同决定;提高承压能力要求堵漏材料抗压强度高,封堵层摩擦系数大、弹性变形率高、渗透率低,封堵层尽量封至缝口及封堵层厚度适中;新型交联成膜堵漏配方对1~5mm宽的裂缝,封堵层承压可达20MPa,抗返吐达3MPa以上,现场应用显著提高了地层承压能力。表明,承压堵漏模型具有较好的适用性,能够有效指导现场施工,为承压堵漏技术的研发提供了理论依据。     

伊拉克S油田碳酸盐岩油藏裂缝封堵

伊拉克S油田主力开发层系为中高孔、中低渗的孔隙-裂缝型碳酸盐岩油藏,酸化压裂是该碳酸盐岩储层改造的主要技术手段之一。由于储层裂缝溶洞发育,非均质强,酸液滤失量大,作用距离有限,需要结合裂缝暂堵技术,实现对非均质储层的均匀改造。根据该油田储层地质油藏资料,对裂缝尺寸进行分析,并将储层裂缝划分为微缝和常规缝。实验通过巴西劈裂,对储层标准岩心进行劈裂造缝,模拟了真实粗糙微缝(0.03 mm、0.05 mm、0.08 mm),然后采用3D打印岩板模拟了常规粗糙裂缝(1 mm、2 mm、3 mm),最后将粉末、纤维、颗粒合理配比作为暂堵剂对裂缝进行封堵,优选了裂缝封堵配方。实验结果表明：针对微缝,纤维和粉末均能有效封堵裂缝,纤维相比粉末更易封堵微缝,封堵后承压均超过30 MPa;针对常规缝,采用纤维或纤维与颗粒组合可有效堵裂缝,封堵后承压均超过30 MPa。通过裂缝封堵实验,探索了碳酸盐岩缝内封堵规律,优选了暂堵剂配方,可为现场裂缝封堵施工提供理论依据。     

基于坐封受力模型的暂堵球封堵效果影响因素与参数优化

暂堵球在射孔孔眼及压裂裂缝中的坐封状态影响其封堵稳定性,暂堵球封堵效果决定暂堵转向压裂技术的成败。通过建立暂堵球坐封受力计算模型,研究了压裂液排量、密度、暂堵球及孔眼参数对暂堵球坐封受力状态及其封堵效率的影响,实验模拟了不同射孔参数、压裂排量及暂堵球/压裂液性能对封堵效果的影响。结果表明：暂堵球受拖拽力、脱离力及持球力随压裂液排量的增加而增大,暂堵球更易坐封;压裂液及暂堵球密度对暂堵球坐封封堵效率影响不大;暂堵球粒径大于孔眼直径时,暂堵球坐封封堵效率随粒径增加而增大,当暂堵球直径小于孔眼直径时,暂堵球不容易坐封;射孔孔眼数增加影响暂堵球坐封封堵效率。实验评价暂堵球最佳直径为9.0mm,最佳泵送排量＞4.0 m3/min,有助于提高暂堵球坐封成功率,增强暂堵压裂设计的可靠性。     

基于摩擦系数的连续油管钻桥塞力学特性研究

为明确摩擦系数对连续油管水平井最大钻塞深度的影响,对直井段采用软杆模型,弯曲井段采用刚杆模型,结合屈曲状态分析,设计了连续油管临界锁死判别准则,实现了不同摩擦系数情况下连续油管底部保持一定钻压的最大下入深度计算。研究结果表明:连续油管的屈曲一般发生在垂直井段。增加连续油管最大钻塞深度的有效办法是减小摩擦系数和减小底部钻压;同时会减小螺旋屈曲程度,但会一定程度上增加注入头载荷。研究内容和研究结果对连续油管钻塞作业提供一定的理论参考。     

页岩气地层纳微米孔隙结构特征及封堵实验评价

目前水平井段井壁失稳是制约页岩气资源钻探开发进程的主要技术难题之一。针对上述技术难题,采用低压氮气吸附与高压压汞实验,分析了硬脆性页岩的微纳米孔隙结构特征,探讨了微纳米孔隙结构特征对页岩气地层井壁稳定性的影响。利用压力传递实验,开展了页岩微纳米尺度裂缝封堵评价实验。研究表明,页岩气地层的井壁失稳与其自身的微纳米孔隙结构特征具有密切关系,微纳米尺度裂缝发育是导致页岩气地层井壁失稳的内在主要因素;在此基础上,提出了页岩气协同稳定井壁钻井液技术对策,其中强化封堵页岩微纳米尺度裂缝是解决页岩气地层井壁失稳的关键技术措施。进一步优选了新型微纳米封堵剂,其粒径在80~200 nm之间呈"单峰"分布,能够有效封堵页岩微纳米尺度裂缝,阻缓压力传递与滤液侵入,增强裂缝性页岩井壁稳定性。     

两级固结堵漏井筒压力的变化规律

常规固结堵漏浆体驻留性差、井筒留塞难。现场采用两级固结堵漏工艺,在固结堵漏浆体前向漏失层注入高黏稠浆体,以提高浆体驻留性。但对堵漏作业过程中井筒压力变化规律认识不清,井筒压力精细控制不足,工艺参数如排量、浆体体积等的确定缺乏理论指导,这些仍然是固结堵漏工艺优化面临的关键问题之一。基于浆体在裂缝中一维径向流动模型,建立了多级固结堵漏动力学模型,提出临界压差和压差比两个参数表征浆体的驻留性。以高黏稠凝胶浆+水泥浆两级固结堵漏工艺为例,分析裂缝宽度、排量、浆体体积及比例对井筒压力的影响,厘清堵漏过程中与环空液面高度变化与井筒压力的关系。研究表明：裂缝宽度越小,堵漏过程中井筒与地层压差、临界压差越大,浆体更容易驻留。增加浆体体积和高黏稠浆体比例,有助于浆体驻留,但实际堵漏应综合考虑浆体驻留、漏层裂缝封固以及成本等多因素。浆体排量越大,压差比越大,不利于浆体驻留。环空液面高度变化可以判断漏失地层井筒压力变化,现场应加强环空液面高度的监测。     

低渗地层堵塞特征及解堵技术研究

通过分析陇东低渗透油田地层堵塞的特征,提出不同的解堵技术,并取得了良好的现场效果.生产时间较短的油井堵塞物以有机物为主,蜡质、胶质、沥青的含量占70%～90%,而生产时间较长的油井堵塞物有机物和无机物并存,其中酸不溶物占23.8%,垢物的主要成分有CaCO3,CaSO4,BaSO4和SiO2,堵塞主要集中在近井带3～5m内;而水井以铁盐、亚铁盐和细菌以及由水敏、速敏造成的堵塞为主,并且堵塞半径达到5m以上.针对不同井况的堵塞特征,采用不同解堵配方体系、物理化学的复合解堵方式及压裂解堵工艺,并在现场取得了良好的施工效果.     

抗温高强度交联堵漏配方研究与应用

为解决常规桥接堵漏材料滞留能力较差,堵漏成功率低的问题,研制出交联封堵剂ZNP。优选了高强度架桥材料、填充材料和纤维材料,按1/3/~2/3架桥理论确定不同材料的粒径范围,按SAN-2工程分布理论确定了各种粒径的体积配比,形成了抗温高强度交联堵漏配方;对其承压能力、抗返排能力进行了评价,并进行了现场应用。研制的交联封堵剂ZNP具有良好的配伍性和高温稳定性,可提高封堵材料与地层的胶结能力,优化的抗温高强度交联成膜堵漏浆可封堵1~5 mm宽的裂缝,抗压可达30 MPa以上,封堵层抗返排压力达4.6 MPa以上。在FX4、SHB1~(-1)等井应用12井次,一次性堵漏成功率100%。结果表明,抗温高强度交联堵漏配方具有良好的承压及抗返排能力,堵漏成功率高,具有广阔的推广应用前景。