水平井冲砂技术的改进与应用资料

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考虑到水平井井筒体积大,冲砂液的漏失量大的特点,对于出
砂粒径较大的油井要求地面最少采用两台泵车联作,具体泵车型号
可以根据施工井地层压力进行设计。地面为了保证起下单根时井内 正冲砂循环不停,在地面连接两条入井管线,如下图所示,当接单
根时将两条入井管线汇合处的转向阀扳至通向冲砂封井器的一侧。
三、水平井冲砂工艺技术研究
常规水力冲砂技术解决水平井砂害,会遇到以下问题: ①冲砂管柱下放、上提过程中遇阻,冲砂管柱地面显示交替载荷变化大 难以判断井下状况; ②冲完一根管柱停泵接单根过程中,砂上返易在井斜大的部位重新堆积 造成砂卡堵的现象,严重的引起油井大修; ③采用常规冲砂笔尖,冲砂管柱进入水平段后,冲砂液易在流动阻力小 的上部形成循环通道,下部的砂床难以清理干净; ④老油区的地层压力普遍较低,水平井的油层裸露面积又大,水力冲砂 过程中冲砂液携砂漏入地层,无法将砂子带出井筒,油井投产后漏入地层的 砂子随产液重新进入井筒,不但造成反复冲砂,而且冲砂液的漏失会造成储 层伤害。
177.8mm 152.4mm 241.3mm 139.7mm(调长光管+筛管)
悬挂器位置:技套鞋以 上50m
127mm
215.9mm
二、井身结构及冲砂技术现状
水平段典型特点
上翘式
波浪式
下凹式
二、井身结构及冲砂技术现状
水平井冲砂技术现状
1、水平井的积砂特点
目前锦州油田部分水平井段为上翘式,油层出砂后,砂子随产
二、井身结构及冲砂技术现状
水平井井身结构
如图所示,水平井大体上
339.7mm 444.5mm
可以分为垂直段、造斜段、稳
斜段、水平段四个部分。垂直 段的井身结构与普通直井相同,
水泥返高
水平段采用裸眼完井后下入防
244.5mm
砂管投产。
215.9mm
悬挂器位置:技套鞋以上50m
177.8mm
二、井身结构及冲砂技术现状
我厂现有水平井典型结构
339.7mm 444.5mm
水泥返高
244.5mm 215.9mm
悬挂器位置:技套鞋以上50m
177.8mm
二、井身结构及冲砂技术现状
我厂现有水平井典型结构
339.7mm(或273.05 mm) 444.5mm(或346.0 mm) 水泥返高 339.7mm (或273.05mm) 444.5mm(或346.0mm) 水泥返高
效冲洗的目的。
旋转喷射笔尖结构图
三、水平井冲砂工艺技术研究
2、水平井冲砂工具的设计
④水平井液力驱动旋转式井下清砂器
针对水平段沉砂不能被充分搅动起来并悬浮于冲砂液中,造
成冲砂不净的问题。我们研制出砂水平井液力驱动旋转式井下清 砂器,解决井底砂充分搅动及悬浮的问题;同时设计反向冲砂机
构,在冲砂管柱起出时进行反向冲砂,将水平段管柱下部的沉砂
五、现场应用
至 2007 年底,我们利用水平井正循环连续 冲砂工艺技术和双泵反循环冲砂工艺技术,实 施水平井冲砂作业 42 井次,施工成功率达到了
100%,创经济效益409.3万元,取得了可观的经
济效益和社会效益。
五、现场应用
典型井:
锦16-于H19井,该井2006年6月投产,6月28日作业搬上检泵,探
又是满足井控要求的耐压密闭系统。因此,我们应用研究了双通道
冲砂器和配套的冲砂封井器。
三、水平井冲砂工艺技术研究
1、井口连续正冲砂工艺的研究
①双通道冲砂器
上图为正常冲砂时的工作状态,下图接 单根时的工作状态。
将该装置连接于油管上部,进行正冲砂
时,水流正常通过,见上图;冲完一根单根 后,通过高压换向阀使冲砂液换向,从换向 井口的侧孔进入油管内部,进行正洗井,见 下图;待接完单根后,再次通过高压换向阀 改变冲砂液流向进行正冲砂。重复上述过程, 实现不停泵连续正冲砂,防止砂卡冲砂管柱 事故。
①出细砂井尽量直接采用一泵车正冲;
②砂子粒径在5mm以上时采用双泵车正冲; ③出砂粒径在8mm以上直接采用双泵车反冲。
石英砂在水中的沉降速度(采油工艺原理)
砂粒径(mm) 沉降速度(m/s) 11.9 0.393 10.3 0.361 7.3 0.303 6.4 0.289 5.5 0.260 4.6 0.240 3.5 0.209 2.8 0.191 2.3 0.167 1.85 0.147 1.55 0.127
水平井冲砂技术的研究与应用
汇 报 内 容
概述 水平井井身结构及冲砂技术现状 水平井冲砂工艺技术研究 技术创新点 现场应用
经济效益分析
结论
一、概述
水平井以油层渗流面积大、产出率高的特点,在油田开发中 获得越来越广泛的应用,从2004年开始,水平井、侧钻水平井作为 老油区改造的重要措施之一获得了规模应用。锦州采油厂在97年6 月就钻成了辽河油田第一口侧钻水平井。2001年我厂在锦27块西部 成功完钻了锦27-平1井,从此步入了水平井新的应用领域。但是, 由于水平井井身结构的特殊性,给油井维修作业带来了一定的困难, 尤其是出砂水平井,致使油井停产、利用率低,严重地影响了油田 的正常生产。
(2)30°~60°时,上返的地层砂容易再次沉降形成砂卡,冲洗时将 排量提高到1000~1200 l/min 为宜,并管柱要上下起放,一般下放50m , 上提一次,没有负荷大幅度增加现象和憋压情况,才能继续冲洗。
(3)60°~90°时,冲砂管柱磨阻最大阶段,加压下放速度小于0.3
m/min ,并每单根上下移动2~3次为宜,以破坏“固化的砂床”,冲洗排 量不低于1000 l/min ,如遇憋压情况,立即增大排量,上提管柱。
充分清除。
水平井液力驱动旋转式井下清砂器
三、水平井冲砂工艺技术研究
2、来自百度文库平井冲砂工具的设计
⑤采用分级管柱组合,保证强度及液流上返速度 为了保证上返冲砂液速度,并考虑地层存在漏失,冲砂管柱 匹配时,尽可能减小环套空间,对通径水平井一般采用二级管柱 组合,对变径的侧钻水平井、分支水平井最多可设计三级管柱组 合,冲砂管材质全部采用韧性好的N80级钢材。 ⑥采用大倒角油管接箍 为了减少油管壁外接箍与套管及完井筛管的刚性刮削作用, 延长水平井的寿命周期,对油管接箍进行改进,加大导斜面面积,
三、水平井冲砂工艺技术研究
1、井口连续正冲砂工艺的研究
②冲砂封井器(专用自封)
该封井器的密封耐压压力7MPa,同时通过卡瓦连接的两个250型
闸门提供冲砂器侧向工作通道。
三、水平井冲砂工艺技术研究
2、水平井冲砂工具的设计
③旋转喷射冲砂笔尖的设计
如图,在冲砂管柱底端安装特制旋转喷射笔尖,在冲砂
液的带动下,产生旋转运动,并将冲砂液沿工作管柱轴向 60°夹角方向加速冲出,最大出口速度达到 30m/s,达到高
三、水平井冲砂工艺技术研究
4、冲砂液的选择
水平井冲砂液必须具有高携砂能力、抗剪切、低磨阻和低伤 害的特性,在现场应用还要尽可能选择容易获得、性能容易控制 和对环境污染小的冲砂液。最初,我们在设计第一口水平井锦27平1冲砂时,考虑水平井裸漏地层面积大,可能存在一定的漏失现 象,为了保护油层我们自己设计配置了专用的携砂液,携砂液采 用加有防膨剂、聚丙烯酰胺等药剂具有一定粘度的化学溶液,但 费用较高,第二次冲砂时,直接选择欢西油田锦16兴隆台油层脱 气原油为基质的油基冲砂液。
对此,我们经过多年的研究、实践、改进完善了一套水平井冲
砂技术。通过冲砂液的设计、冲洗工具设计及冲砂工艺设计,实现 了比常规连续油管作业更安全有效的冲砂方法。
三、水平井冲砂工艺技术研究
1、井口连续正冲砂工艺的研究
对于水平井冲砂,采用正循环连续冲砂工艺技术,主要解决水
平井冲砂施工过程中,由于接单根停泵砂子回落造成的砂卡管柱问 题。基于正冲砂要求,管柱能在起下单根时保持冲砂液循环,同时
砂1106m遇阻,采用热污水正常冲砂,冲出大量砂子,其中有3mm 以上砂粒,冲到1178m洗井,洗2小时仍有砂,停,6月30日回探1090 m阻,采用双泵车正冲砂,冲洗近8小时,冲出细砂2.5m3以上,其 中仍有大粒砂。最大粒径在8mm以上,大部分在2-3mm。7月4日探 砂面1055m阻,鉴于前面冲砂粒径较大,决定使用双泵车反冲砂,在 垂深最低点1226m、1428m处反复冲洗,返出大量砂子。多为4mm以上 砂粒,最大达到10mm,共冲出约有2m3大粒砂。7月8日下螺杆泵生产, 8月20日不出,采用水平井冲砂工艺继续冲砂后注汽投产。该井正常 生产150天,累产油1558吨,现注汽。 该井采用水平井冲砂工艺将井内沉砂清净,恢复了该井产能,冲 砂效果较好。
冲砂液的油基特性可获得较高的携砂能力,对冲砂管柱、套管和完井 筛管的接触面起到较好的润滑作用,可以有效改善水平井冲砂作业高磨阻 的状况。 目前,考虑稠油水平井漏失较小,且注蒸汽开采,在携砂能力达到的 条件下,多采用热污水或软化水(泥质含量高)作为冲砂液,减少投入费 用。
三、水平井冲砂工艺技术研究
5、地面动力系统的设计
三、水平井冲砂工艺技术研究
4、冲砂液的选择
冲砂液入井前要达到以下几项指标:
参数 粘度(mpa.s) 胶质含量(%) 密度(g/cm3) 温度(℃) 含水率(%) 固相含量(%) 凝固点(℃) 适用范围 ≤180 ≤30 0.8-0.95 ≥50 ≤15 ≤0.5 ≤-15 推荐范围 100-180 5.0-25.0 0.88-0.93 60-70 5-10 0.05-0.3 同左
6、现场施工工艺的设计
水平井冲砂施工过程中必须保证连续作业,杜绝意外造成停泵循环的 现象,如果要停泵,必须上提冲砂管柱至井斜小于30°的直井眼内。另外 根据井身倾角的不同,排量设计和工具的运动有所不同,具体分为如下几 个阶段: (1)0~30°基本与直井冲砂方式相同,冲砂过程中不要急于求成,
以0.5m/min 稳定的速度下放管柱。
液进入井筒,较大颗粒的砂子首先沉降在水平段的低位形成砂床, 较小颗粒的砂子随产液进入垂直井段后,由于过流面积增大造成流 速下降,使得部分砂粒进一步沉降,在造斜段处形成砂桥。产液携 砂造成抽油泵磨损、砂卡,管柱砂卡,砂埋油层,导致油井无法正
常生产。
二、井身结构及冲砂技术现状
水平井冲砂技术现状
2、水平井冲砂存在的问题
二、井身结构及冲砂技术现状
水平井冲砂技术现状
3、国内外水平井冲砂技术
国内外水平井冲砂管柱大多选择连续油管、反冲砂方式进行作 业,不论冲砂管柱如何移动都能保证冲砂液连续循环,从而达到高 效安全的冲砂目的。但是我国使用的连续油管依赖进口,随着我国 各油田水平井的不断投产,目前所持有的连续油管设备不能满足水 平井修井工作量的需求。
四、技术创新点
水平井冲砂工艺技术经过多年的实践与改进,我们 主要在以下几方面进行了创新:
改进应用了双通道冲砂器及井口专用自封,并取得成功,完善了
水平井连续冲砂技术; 完成了水平井冲砂工具的研究与设计,主要完成了旋转冲砂笔尖、 液力驱动旋转式井下清砂器的研制、设计以及现场应用。 通过理论研究与实践,我们完成了水平井冲砂工艺的研究与设计, 根据油井出砂状况,采取相应的水平井冲砂工艺,达到水平井冲砂 要求; 逐步完善、改进了水平井冲砂液,现场取得较好的使用效果; 通过摸索,逐步形成了适合我厂水平井的冲砂现场施工工艺,包 括泵车排量、管柱组合、管柱下放速度等现场施工参数。
正冲流速(米/秒) 0.984921 反冲流速(米/秒) 3.12443
三、水平井冲砂工艺技术研究
3、冲砂工艺的设计
根据经验公式,当冲砂液流上升的速度大于3倍砂子下沉的速度时,沉
砂才能冲出到地面。由此可以得到,理想状态下正冲砂最大携带砂子粒径可
大7.3mm,反冲冲出的砂子粒径更大。但是实际冲砂时考虑冲砂速度、地层 漏失、冲砂管内径、泵车排量损失等多方因素,尽量选择较大排量冲砂,来 保证冲砂效果。因此我们掌握以下原则:
并使倒角的角度大于45°,在一定程度上降低了管柱上下行程中
的载荷差。
三、水平井冲砂工艺技术研究
3、冲砂工艺的设计
水平井冲砂工艺受多种因素制约,应以安全快速、不损害油气层、有利 于砂屑运移为目标。冲砂前我们尽可能了解地层出砂的粒径,从而选择合适 的冲砂方式,我们通过计算可以得到正冲与反冲可以携带的最大砂粒粒径。 通过公式计算出上升的冲砂流速: Vmin=Q/3600*F 其中Vmin-液体上返速度 Q-泵车排量 F-过流面积 设定泵车排量0.85m3/min,Φ178mm套管,Φ89mm油管,则计算出冲砂 液流的最大流速如下表。
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