海洋石油奥帝斯完井服务有限公司连续油管技术

Hydra-Blast® Pro是我公司从哈里伯顿引进的利用高压流体清除管壁积垢的新一代工具。

其主要特点为：

•利用流体压力的变化，通过棘轮装置改变冲洗头的角度，每次可以旋转30°。

•利用计算机模拟计算，通过多程并改变冲洗头角度达到冲洗整个360°范围的生产管柱。•使用聚合物可以达到更有效的冲洗效果。

•可根据需要更换喷嘴。

•独立的井下马达及齿轮减速装置。

功能测试管柱处理前管柱处理后

Coil Sweep技术是一种用于清洁大井眼、大斜度、水平井的连续油管新技术。大井眼、大斜度、水平井中有效地冲砂所涉及的工程和机械要求要比直井复杂得多，盲目地使用聚合物清洗和传统的经验法往往导致失败率增加和清洗效果不好。

Coil Sweep是对于在大斜度井眼中一次性成功冲洗的综合方案，包括以下三个内容:

•设计软件---泡沫设计及冲洗程序软件，实时监测软件，连续油管设计软件

•专业的液体体系---液体体系种类繁多，对于配合正确的洗井液设计大有裨益

• CoilSweep 工具---结合正确的设计, CoilSweep工具能帮助在大尺寸井筒内进行有效的除砂，包括在井下工具串周围造紊流。

Cerberus连续油管模拟软件：

Cerberus 是基于Windows平台的模拟软件，对于连续油管作业来说是极其重要的，它主要由管理和编辑、模拟程序、模型程序、报告以及其他工具几部分组成。通过它我们能够掌控油管动态变化、设计作业流程、实时跟踪连续油管作业进度等。ReelTrack 和Achilles 用来计算油管寿命并绘出图表，有了它我们就能够在油管达到疲劳上限之前及时更换油管或者切除疲劳部分；Orpheus 用来计算油管在井下的遇阻深度、下压力、上提力以及受力分布范围等；Hercules 用来计算油管的破裂值、崩溃值、拉伸上限和压缩上限等；Hydraulic 用来计算从油管到井筒的所有位置的流量和压力；当和CTES’ Orion 数采系统一起使用时，Cerberus能够实时监控油管的工作状态。

Cerberus模拟实例图：

悬重读数与深度关系

图井筒轨迹图

连续油管喷砂切割双管实验

2012年4月10日和4月17日，我公司进行了两次连续油管喷砂切割双管实验，实验结果达到预期。

实验采取完全模拟实际切割作业

注入器

切割管柱

待切割油管

切割进行中

切割结果

右图显示的是使用Hydra-blast工具切割 3.5”

油管及侧面的电泵电缆的图片；其他例如爆破或化

学切割等方式是不能完全切掉电缆的。

作业所需设备：

l 连续油管设备：尽量使用大尺寸的油管，减少摩阻；

l 泵送设备：为作业提供稳定的低排量；

l 搅拌设备：用于均匀搅拌胶液；

l 混砂设备：能够均匀混砂的设备，要求砂比小；

l 过滤设备：保证配制胶液使用的液体干净；

井下工具的使用：

l 标准工具串组合：尽量使用内径较大尺寸的工具，减少摩阻；

l 锚定装置：根据不同管柱选择合适的锚定工具，防止工具上下移动；

l 扶正器：根据不同管柱选择合适的扶正器，保证工具的居中，减少切割时间；

l Hydra-blast 高压冲洗工具：用于切割作业；

l 碳合金喷嘴：在常规作业中，使用5-6 次后需要更换；

l 切割头：根据要切割管柱的尺寸，选择切割头尺寸，需要提前制作，使用5-6 次更换；

切割材料的使用：

l砂子，胶液及添加剂

喷砂切割作为一项连续油管新技术，有着成本投入小，作业时间短，效果显著等优势,有着非常广泛的市场前景；同时，我们在其他连续油管服务公司在踏进该服务领域之间完成了地面测试，并获得成功以及客户认可，填补了海油以及国内连续油管服务在该领域的空白，也是我们公司引进先进技术的一项重大突破。

连续油管径向水射流技术应用的探讨

摘要:连续油管径向水射流技术以零半径从现有井筒内径向钻入地层，主要用于注水井改善地层，老井、边际井、低渗透油气藏和煤层气开发的恢复或提高单井产量。使用径向射流钻分支井技术，利用连续油管起下工具，能在指定地层进行多分支井钻进，水平钻孔长度达到20米以上。而喷嘴的牵引能力和钻孔性能是影响水平钻孔长度及适应地层范围的关键因素。最后从实例中指出目前这种技术需要在现场改进的一些细节。

关键词:连续油管，径向井，高速水射流，分支井，增产增注

引言

目前，我国东西部大部分油田储量属于低品位储量，东部大部分油田都已进入中后期开发。油田越来越老、低品位储量造成了多井低产，导致产能建设投资逐年增加，成本控制难度加大。为此，进一步研究和开发成本更低、能有效提高单井产量的技术，实现少井高产、降低吨油成本，意义重大。而侧钻井、水平井、分支井等复杂结构井是其中有效的技术手段。在连续油管高压水射流的基础上发展起来的径向射流钻井技术能获得最经济的效果。

连续油管径向射流钻井技术能在井筒完成由垂直水平方向转向。这种技术使用高压水射流冲蚀地层钻孔,并利用高压软管作为送进喷管。高压软管的柔性能很好地适应小半径钻向。而使用的射流喷嘴尺寸小、无需钻压，并能提供牵引力，这样喷嘴不仅能适应狭小的钻向空间，同时也能满足较长水平孔钻井时喷管送进的需要。无需复杂的造斜、轨迹控制等操作，能在现有井筒内钻出多个径向分支井，能以更低的成本有效提高单井产量，连续油管径向射流钻井技术主要作为老井、边际井、低渗透油气藏和煤层气开发的一种经济有效的手段。【1】

1径向射流钻井原理与基本工艺过程

1.1径向射流钻井技术的原理

径向射流钻井技术的主要原理是使用射流泵将液体经连续油管送至井下，流体经喷射工具的喷嘴，高压势能转换成动能，产生高速射流，射流液以冲量做功射穿近井地层，形成一定直径和深度的射孔孔眼。【2】

公式如下：

（1-1）式中——为射流液的重率；

g——为重力加速度；

——为喷嘴的截面积；

——为射流液的速度。

射流只要能够在喷射面上垂直形成的冲击力大于该材质的抗压强度时，就能产生切割效果。从理论上讲，这项技术即可以进行切割套管，开孔，也能冲蚀岩石，进行径向钻井，配套后续工艺，进而进行射孔压裂。在本文中，我们主要介绍径向射流钻井。

在射流钻井的过程中，区别于冲击套管的柔性材料磨蚀，冲击岩石时产生的是脆性材料冲蚀。冲击初期，强大的冲击载荷产生的拉应力首先在岩石表面引起环状的赫兹锥形裂纹。在冲击的后期，沙砾开始卸载、离开岩石时，残余应力会形成一系列近似于与冲击表面平行的横向裂纹。这些横向裂纹延伸到岩石表面，引起破碎屑或称破碎坑。当冲击力大大超过岩石的破裂压力时，就能有效地切割和破碎岩石。在射流液冲击岩石产生裂纹的同时，射流液在水楔压力作用下挤入裂纹，起到延伸和扩展裂纹的附加作用，从而增加冲蚀破碎能力。【3】

由伯努利方程（Bernoull i’s equation）原理，流体流线上任意两点的压力、势能、动能与位势能之和保持不变。我们在径向射流技术的应用中采取的就是改变地面泵压以及射流喷头喷眼的尺寸，来获取足够大的冲击力来冲蚀岩石。

连续油管径向射流钻井技术中由于使用高压软管做喷管且钻井距离较长，喷管不能通过后续推力送进而必须依靠前端喷嘴的牵引拖动，所以使用的喷嘴必须具有自牵引能力，这种喷嘴分前向钻孔喷嘴和后向推进喷嘴两个部分。前向喷嘴利用高速射流钻入底层形成容许喷嘴喷管进入的导向孔；后向喷嘴利用高速射流产生向前的牵引力拖动高压软管实现送进，同时起到扩孔和辅助排屑的作用。【4】

1.2 径向射流钻井基本工艺过程

径向射流钻井技术基本作业过程主要分四步,需要多次起下连续油管工具串。

1.2.1下入导向器。用油管下入导向器并校深，必要时借助陀螺仪定向。

1.2.2对套管钻孔。用连续油管下入套管钻孔工具串，到预定深度后钻头和万向接头在导向器内由垂直转向水平，起泵由螺杆马达驱动钻头对套管钻孔。套管钻穿后起出工具串。

1.2.3对地层水平钻孔。用连续油管下入射流钻井工具串，到达预定深度后喷嘴和高压软管在导向器内由垂直转向水平，起泵利用喷嘴射出的高速射流切割地层钻孔，由连续油管控制送进速度。水平孔钻达预定深度后，起出射流钻井工具串。

1.2.4导向器换向。用连续油管下入导向器换向工具，到达换向位置后进行换向操作。

重复上述1.2.2,1.2.3进行下一个水平分支的作业。

图2-1

2径向射流钻井设备及工具简介