新型水力喷砂割缝工具在辽河油田的应用
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(7)根据施工需要 , 投球打开 2 级割缝工具 。 (8)喷射结束后 , 反洗井内沉砂 , 见清水为止 。 (9)起出管柱 。 该井于 2001 年 11 月复产 , 初期日产油 6 .5t , 现 日产油 3 .5t , 产量提高明显 。
4 结论
(1)采用地面送进方式进行水力喷砂割缝 , 工具 的移动速度 、移动长度控制简单可靠 。移动速度0 .5 ～ 1cm/ min 较为合适 。
参 考 文 献 [ 1] 张永利 , 吴恩成 .水力喷砂割缝增产增注 技术的作用 原
理及展望 .钻采工艺 , 1998, 21(2) [ 2] 杨娟芳 , 郑爱军 , 何常德 .水 力喷砂 割缝 技术在 油井 增
产增注中的应用 .石油机械 .2001 , 29 (10):45～ 46 (收稿日期 2002-05-16) 〔编辑 薛改珍〕
表 1 匀速送进 绞车参数
参数
数值
图 1 水力喷砂割 缝工具结构示意图
钢丝 绳额定拉力(单股绳)/ kN
割缝工具送到预定位置 , 在泵压为 26 ～ 30MPa 钢丝绳 平均速度(单股绳)枪
钢丝绳直径/ mm
100 0 .02～ 0 .2
DO I :10.13639/j .odpt .2002.05.012
38
石油钻采工艺 2002 年(第 24 卷)第 5 期
新型水力喷砂割缝工具在辽河油田的应用
王 辅 升 (辽河石油勘探局工程技术研究院 , 辽宁盘锦 124010)
水力喷砂割缝技术主要应用于中低渗透砂岩油 藏井的改造 , 它可作为一种完井方法代替常规射孔 完井 , 打开油气层 , 建立油气流至井筒的通道 。该技 术克服了常规射孔孔眼数目有限 、孔眼堵塞 、油气层 与井筒连通面积小 、油流阻力大等缺点 , 可根据需要 在套管柱上切割出多条长 20cm 、深约 1m 的长缝 , 长 缝横剖面呈纺锤状 , 从而大大增加了油井泄油半径 、 油层缝隙开度 , 增大了油气渗流面积 , 减小了油流阻 力 。割缝可穿透近井地带由于钻井 、固井时的钻井 液 、水泥浆造成的污染带 。
以洼 15 井为例 , 洼 15 井施工前产量低 , 油层被 严重污 染 , 日产 油 1 .5t 。 施 工 地层 :S3 ;油层 厚 度 6m ;施工 压力 37 ～ 39MPa ;施工排 量 0 .4 ～ 0 .6m3/
min ;一级喷嘴 。施工过程如下 。 (1)首先下入冲砂管柱 , 用清水替出井筒内钻井
2 新型喷砂割缝工具的研制
2 .1 匀速送进绞车 为保证工具在井下喷出规则的长缝 , 工具的匀
速移动非常关键 。 为此设计 1 套地面自动匀速送进 绞车 , 该绞车由滚筒 、涡轮涡杆减速器 、电磁调速电 机 、电磁刹车等组成 。 电机通过减速器带动滚筒转 动 。通过电磁调速电机调速 , 实施对滚筒无级调速 和喷枪的匀速送进 。从而能够根据不同井况在地面 控制工具的移动速度 , 绞车参数见表 1 。
定 。 当停止输入高压水流时 , 受压的部位弹簧伸长 , 2 .2 .1 多级喷砂工具 由喷射体 、喷嘴 、内滑套 、钢
喷枪受弹簧弹力而复位 , 在上活塞空间的液压油流 球等组成 , 结构见图 2 , 分上下 2 级 , 每级各有 4 个喷
王辅升 :新型水力喷砂割缝工具在辽河油田的应用
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嘴 , 呈交错布置 , 分投不同直径的钢球 , 可分别使用 1 、2 级喷嘴 。 施工中 , 在 1 级喷嘴磨损过大时 , 可投 球剪断销钉 , 推动内滑套下行 , 打开 2 级喷嘴继续施 工 。 从而减少了起下管柱次数 。
回原来的空间 。 由于高压水流的喷射 , 使喷枪内的 喷嘴磨损较快 , 1 个喷嘴 只能割 1 口井 。 根据国外 提供的数据和资 料 , 科研 人员在现场进行 了试验 。 但在应用中发现了一些问题 :工具密封系统和溢流 阀易被砂子或其它污物堵死造成工具无法移动 ;割 缝速 度 、长 度 地 面 无 法 控 制 ;最 高 工 作 压 力 达 30MPa , 限制了割缝 深度 ;只有 一级喷枪 , 不适应较 厚油层施工[ 1] 等 。 针对这些情况 , 在辽河油田对割 缝工具 、工艺进行了改进 , 将工具的井下自行移动改 为由地面绞车匀速送进 , 设计了多级水力喷砂工具 、 水力扶正器 、井下套管接箍定位等工具 , 使之更易于 适应现场应用 , 施工条件要求 简单 , 最 高工作压力 40MPa , 使得割缝深度有了显著增加 , 该套工具经井 下试验获得成功 , 取得良好效果 。
1 技术现状
水力喷砂割缝技术最早是由前苏联研究并发展 完善的一项提高油气产量的新技术 。实施水力喷砂 割缝技术需要压裂车 、混砂车及井下工具 。 根据国 外经验一般水压为 25 ～ 30MPa , 喷枪沿井深 方向由 上向下以 3 ～ 5mm/min 速度移动 , 喷射水中掺有 4 % ～ 5 %、直径 0 .4 ～ 0 .8mm 的纯净石英砂 , 将套管割 开 2 个 互成 180°的长缝 , 套 管两 侧各 形成 1 个 宽 2cm , 长约 18 ～ 20cm , 方向与套管轴向方向平行的长 缝 。水力喷砂割缝工具由移动器 、复位器及喷枪组 成 , 其结构如图 1 。
图 4 套管 接箍探测器
3 施工工艺
3 .1 施工准备 (1)加砂前应用清水充分循环清洗油管及地面
加砂车组 , 避免污物堵塞水眼 。 (2)地面设备(压裂车组)状况良好 , 应避免施工
不必要停车 , 导致水眼的堵塞 。 (3)喷射中必须进行停车时 , 应用备用车充分循
环或直接起出管柱 , 防止砂埋管柱 , 造成井下事故 。 3 .2 施工过程
(2)多级割缝工具结构合理 , 使工作压力提高到 40MPa , 增加了割缝深度 。 对于中厚油层 , 能一次完 成施工 , 减少起下管柱次数 , 节约施工周期 。
(3)水力扶正器能有效避免割缝工具的振颤 , 保 证了割缝的质量 ;套管接箍探测器可使喷射工具准 确定位 。
(4)整套工具设计合理 , 使用可靠 , 工艺可行 , 成 本低 , 增产效果显著 。
达到设计排量时开始加砂 , 砂比保持在 7 %～ 9 %。 下放管柱 , 下放速度根据 地层特点调整 。 一般 0 .5 ～ 1cm/min 。 割缝 长 度 根据 设 计 确 定 , 一 般 20 ～ 30cm 。 在射孔过程中可根据泵压随时调整排量 , 一 般泵压接近 40MPa 较为合适 , 但不要大于 40MPa 。
图 2 多级喷砂工具
2 .2 .2 水力扶正器 由本体 、扶正条 、小活塞等组 成 , 结构见图 3 。在泵压作用下扶正条靠向井壁 , 保 证喷射管柱的稳定 , 避免割缝时工具振颤 , 保证喷缝 的质量 。
图 3 水 力扶正器
2 .2 .3 套管接箍探测器 由本体 、探测块 、限位条 等组成 , 结构见图 4 。在水压作用下 , 探测块伸出本 体外 , 寻找套管接箍 。 使喷射工具准确定位 。 省去 校深 , 节省施工周期和施工成本 。
液并冲砂至人工井底 。 (2)用 62mm 高压油管下入接箍探测器 、多级
割缝工具 、水力扶正器等喷砂割缝工具 。 (3)下到预定深度 , 清水开泵 , 泵压 10 ～ 15MPa ,
进行找接箍 。接箍位置确定后重新核对割缝位置 。 (4)将地面匀速送进绞车连接好 。 (5)投球 。 (6)用压裂车组向地面管线中打入清水 , 当排量
21 .5
端部被 25mm 的钢球密封 , 水流只能从喷枪两侧的 喷嘴射出 , 形成方向相反的高压水射流 。 在水压作 用下 , 喷枪随同有关部件向下移动 , 其向下移动速度
滚筒的容绳量/ m 电动机型号
电动机功率/ kW
164 YCT225 -4B
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是由移动器中的液压油向上活 塞移动的速度 而决 2 .2 井下工具
4 结论
(1)采用地面送进方式进行水力喷砂割缝 , 工具 的移动速度 、移动长度控制简单可靠 。移动速度0 .5 ～ 1cm/ min 较为合适 。
参 考 文 献 [ 1] 张永利 , 吴恩成 .水力喷砂割缝增产增注 技术的作用 原
理及展望 .钻采工艺 , 1998, 21(2) [ 2] 杨娟芳 , 郑爱军 , 何常德 .水 力喷砂 割缝 技术在 油井 增
产增注中的应用 .石油机械 .2001 , 29 (10):45～ 46 (收稿日期 2002-05-16) 〔编辑 薛改珍〕
表 1 匀速送进 绞车参数
参数
数值
图 1 水力喷砂割 缝工具结构示意图
钢丝 绳额定拉力(单股绳)/ kN
割缝工具送到预定位置 , 在泵压为 26 ～ 30MPa 钢丝绳 平均速度(单股绳)枪
钢丝绳直径/ mm
100 0 .02～ 0 .2
DO I :10.13639/j .odpt .2002.05.012
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石油钻采工艺 2002 年(第 24 卷)第 5 期
新型水力喷砂割缝工具在辽河油田的应用
王 辅 升 (辽河石油勘探局工程技术研究院 , 辽宁盘锦 124010)
水力喷砂割缝技术主要应用于中低渗透砂岩油 藏井的改造 , 它可作为一种完井方法代替常规射孔 完井 , 打开油气层 , 建立油气流至井筒的通道 。该技 术克服了常规射孔孔眼数目有限 、孔眼堵塞 、油气层 与井筒连通面积小 、油流阻力大等缺点 , 可根据需要 在套管柱上切割出多条长 20cm 、深约 1m 的长缝 , 长 缝横剖面呈纺锤状 , 从而大大增加了油井泄油半径 、 油层缝隙开度 , 增大了油气渗流面积 , 减小了油流阻 力 。割缝可穿透近井地带由于钻井 、固井时的钻井 液 、水泥浆造成的污染带 。
以洼 15 井为例 , 洼 15 井施工前产量低 , 油层被 严重污 染 , 日产 油 1 .5t 。 施 工 地层 :S3 ;油层 厚 度 6m ;施工 压力 37 ～ 39MPa ;施工排 量 0 .4 ～ 0 .6m3/
min ;一级喷嘴 。施工过程如下 。 (1)首先下入冲砂管柱 , 用清水替出井筒内钻井
2 新型喷砂割缝工具的研制
2 .1 匀速送进绞车 为保证工具在井下喷出规则的长缝 , 工具的匀
速移动非常关键 。 为此设计 1 套地面自动匀速送进 绞车 , 该绞车由滚筒 、涡轮涡杆减速器 、电磁调速电 机 、电磁刹车等组成 。 电机通过减速器带动滚筒转 动 。通过电磁调速电机调速 , 实施对滚筒无级调速 和喷枪的匀速送进 。从而能够根据不同井况在地面 控制工具的移动速度 , 绞车参数见表 1 。
定 。 当停止输入高压水流时 , 受压的部位弹簧伸长 , 2 .2 .1 多级喷砂工具 由喷射体 、喷嘴 、内滑套 、钢
喷枪受弹簧弹力而复位 , 在上活塞空间的液压油流 球等组成 , 结构见图 2 , 分上下 2 级 , 每级各有 4 个喷
王辅升 :新型水力喷砂割缝工具在辽河油田的应用
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嘴 , 呈交错布置 , 分投不同直径的钢球 , 可分别使用 1 、2 级喷嘴 。 施工中 , 在 1 级喷嘴磨损过大时 , 可投 球剪断销钉 , 推动内滑套下行 , 打开 2 级喷嘴继续施 工 。 从而减少了起下管柱次数 。
回原来的空间 。 由于高压水流的喷射 , 使喷枪内的 喷嘴磨损较快 , 1 个喷嘴 只能割 1 口井 。 根据国外 提供的数据和资 料 , 科研 人员在现场进行 了试验 。 但在应用中发现了一些问题 :工具密封系统和溢流 阀易被砂子或其它污物堵死造成工具无法移动 ;割 缝速 度 、长 度 地 面 无 法 控 制 ;最 高 工 作 压 力 达 30MPa , 限制了割缝 深度 ;只有 一级喷枪 , 不适应较 厚油层施工[ 1] 等 。 针对这些情况 , 在辽河油田对割 缝工具 、工艺进行了改进 , 将工具的井下自行移动改 为由地面绞车匀速送进 , 设计了多级水力喷砂工具 、 水力扶正器 、井下套管接箍定位等工具 , 使之更易于 适应现场应用 , 施工条件要求 简单 , 最 高工作压力 40MPa , 使得割缝深度有了显著增加 , 该套工具经井 下试验获得成功 , 取得良好效果 。
1 技术现状
水力喷砂割缝技术最早是由前苏联研究并发展 完善的一项提高油气产量的新技术 。实施水力喷砂 割缝技术需要压裂车 、混砂车及井下工具 。 根据国 外经验一般水压为 25 ～ 30MPa , 喷枪沿井深 方向由 上向下以 3 ～ 5mm/min 速度移动 , 喷射水中掺有 4 % ～ 5 %、直径 0 .4 ～ 0 .8mm 的纯净石英砂 , 将套管割 开 2 个 互成 180°的长缝 , 套 管两 侧各 形成 1 个 宽 2cm , 长约 18 ～ 20cm , 方向与套管轴向方向平行的长 缝 。水力喷砂割缝工具由移动器 、复位器及喷枪组 成 , 其结构如图 1 。
图 4 套管 接箍探测器
3 施工工艺
3 .1 施工准备 (1)加砂前应用清水充分循环清洗油管及地面
加砂车组 , 避免污物堵塞水眼 。 (2)地面设备(压裂车组)状况良好 , 应避免施工
不必要停车 , 导致水眼的堵塞 。 (3)喷射中必须进行停车时 , 应用备用车充分循
环或直接起出管柱 , 防止砂埋管柱 , 造成井下事故 。 3 .2 施工过程
(2)多级割缝工具结构合理 , 使工作压力提高到 40MPa , 增加了割缝深度 。 对于中厚油层 , 能一次完 成施工 , 减少起下管柱次数 , 节约施工周期 。
(3)水力扶正器能有效避免割缝工具的振颤 , 保 证了割缝的质量 ;套管接箍探测器可使喷射工具准 确定位 。
(4)整套工具设计合理 , 使用可靠 , 工艺可行 , 成 本低 , 增产效果显著 。
达到设计排量时开始加砂 , 砂比保持在 7 %～ 9 %。 下放管柱 , 下放速度根据 地层特点调整 。 一般 0 .5 ～ 1cm/min 。 割缝 长 度 根据 设 计 确 定 , 一 般 20 ～ 30cm 。 在射孔过程中可根据泵压随时调整排量 , 一 般泵压接近 40MPa 较为合适 , 但不要大于 40MPa 。
图 2 多级喷砂工具
2 .2 .2 水力扶正器 由本体 、扶正条 、小活塞等组 成 , 结构见图 3 。在泵压作用下扶正条靠向井壁 , 保 证喷射管柱的稳定 , 避免割缝时工具振颤 , 保证喷缝 的质量 。
图 3 水 力扶正器
2 .2 .3 套管接箍探测器 由本体 、探测块 、限位条 等组成 , 结构见图 4 。在水压作用下 , 探测块伸出本 体外 , 寻找套管接箍 。 使喷射工具准确定位 。 省去 校深 , 节省施工周期和施工成本 。
液并冲砂至人工井底 。 (2)用 62mm 高压油管下入接箍探测器 、多级
割缝工具 、水力扶正器等喷砂割缝工具 。 (3)下到预定深度 , 清水开泵 , 泵压 10 ～ 15MPa ,
进行找接箍 。接箍位置确定后重新核对割缝位置 。 (4)将地面匀速送进绞车连接好 。 (5)投球 。 (6)用压裂车组向地面管线中打入清水 , 当排量
21 .5
端部被 25mm 的钢球密封 , 水流只能从喷枪两侧的 喷嘴射出 , 形成方向相反的高压水射流 。 在水压作 用下 , 喷枪随同有关部件向下移动 , 其向下移动速度
滚筒的容绳量/ m 电动机型号
电动机功率/ kW
164 YCT225 -4B
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是由移动器中的液压油向上活 塞移动的速度 而决 2 .2 井下工具