套管补贴技术在稠油井的应用及效果
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和整形 复 位 分 析 [ J] . 石 油 矿 场 机 械, 2009, 38 ( 5 ) : 9 14. [ 9] 蔡正敏, 张 军, 申朝廷, 等. 非均匀载荷下套管椭圆 度 对抗挤强度 的影 响 [ J] . 石 油 矿场 机 械, 2010, 39( 5) :
20 22.
收稿日期: 2010 05 12 作者简介: 王 峰( 1970 ) , 男 , 河南南阳人, 主要从事油气井的研究, E mail: w f 1970@ 126. com。
2010 年 第 39 卷 第 11 期 第 56 页
石油 矿场 机械 OIL FIELD EQUIPMENT
文章编号: 1001 3482( 2010) 11 0056 04
2010, 39( 11) : 56~ 59
套管补贴技术在稠油井的应用及效果
王 峰1a, 张有天1a , 杨法仁1b , 宋华远1b, 俎 鹏辉2
作业日期
2006 08 10 08 17 2006 09 02 09 08 2006 09 11 09 17 2006 10 20 10 25 2006 09 19 09 23 2006 09 11 09 22 2007 02 10 02 16 2007 02 26 03 08 2007 03 30 04 04 2007 03 20 03 24 2007 04 13 04 17 2007 05 25 05 30 2007 05 27 06 10 2007 08 26 09 01 2007 09 02 09 08 2007 09 21 10 04 2007 09 02 09 08 2007 07 03 07 11
1 套管补贴加固修套工艺技术
施工提供参数依据, 开发了模拟管 ( 如图 1) 模拟通 井工艺技术, 模拟管外径为 156 m m、118 mm 两种。 补贴前首先模拟通井, 若模拟通井遇阻, 可采取反加 压措施, 最大压力不超过 200 kN; 反加压模拟通井 仍不成功, 可修整断口后再次模拟。
1 接头; 2 上引锥; 3 扶正体; 4 下引锥 图 1 模拟管结构
社, 1987. [ 4] 霍志欣, 王木乐, 王奎升, 等. 非均匀地应力下的套管 损
坏机理[ J] . 石油矿场机械, 2008, 37( 3) : 65 69. [ 5] 邢静忠. A N SY S 应用实例与分析[ M ] . 北京: 科学出 版
社, 2005. [ 6] 邓金根, 刘书杰, 石得勤, 等. 软泥岩井眼弹塑性变形 的
参考文献: [ 1] 宋 治. 油层套 管损坏 的原因 分析 及预防 措施[ J] . 石
油钻采工艺, 1985, 7( 1) : 9 22. [ 2] 佘月明, 张新政. 宝 浪油田宝北区块套管失效机理研 究
[ J] . 石油矿场机械, 2006, 35( 增刊) : 23 26. [ 3] 肖 树 芳, 杨 淑 碧. 岩 体 力 学 [ M ] . 北 京: 地 质 出 版
1. 2. 2 引鞋扶 正打通道工艺技术[ 3]
为保证补贴管顺利通过错断处, 开发了引鞋扶 正打通 道工艺技术, 引鞋 ( 如图 2) 外径为 156 mm 或 118 mm , 连接在补贴管下端, 起扶正错断套管、 打开通道保护补贴管密封器作用, 必要时反加压使 补贴管通过错断处, 然后投棒启动完成错断套管补 贴加固施工, 最后下油管将引鞋通至井底。
2) 水泥环弹性模量对套管抗非均匀外载能力 有较大影响, 即随水泥环弹性模量的增大, 套管水泥 环抗非均匀外载能力强度增加; 水泥环厚度对套管 抗非均布外载能力也有较大影响, 随水泥环厚度的 增大, 套管水泥环抗非均匀外载能力强度增加。
3) 为预防和减缓油田套损现象, 提出了相应 的套损预防解决方案, 即通过改善水泥配方, 提高水 泥环的弹性模量来提高套管水泥环抗外载强度; 另 外, 可以通过提高水泥环的厚度来提高套管水泥环 抗外载强度, 也即改变套管和钻头的直径系列。
工艺简单, 周期短( 3~ 7 d) , 费用低( 如表 3) 。
表 3 套管错 断井修复工艺技术修复费用和施工周期对比
wenku.baidu.com
项目
施工费用 劳务费/ 材料费/ 技术服务 合计/
万元 万元 费/ 万元 万元
施工周 期/ d
套管补贴加固 7. 78 1. 50 4. 95 14. 23 3~ 7
小套管二次固井 12. 84 8. 40
套管错断井的修复主要采用下小套管 2 次固井 技术、化学堵剂封堵加固技术、取套换套技术等。针 对稠油油藏埋藏浅、地层疏松、错断上下套管容易扶 正的特点, 从 2006 年 开始开展了套 管补贴加固修 复套管错断井工艺试验, 并取得了成功。2007 年, 现场推广应用取得了显著 的效果。该工艺技术的 试验及推广 应用成 功, 为 套管 错断井 修复提 供了 一条新的有 效途径, 完善 了套 管错断 井修复 工艺 技术体系。
( 1. a. N o. 2 Oil P r oduction P lant ; b. Dep ar tment of D ow nhole Op er ation, H enan O il Field , T anghe 473400, China; 2. I nternatio nal Engineer ing Br anch Comp any , Bohai D r illing Engineer ing Comp any , T ianj in 300457, China)
( 1. 河南油田 a. 第二采油厂; b. 井下作业处, 河南 唐河 473400;
2. 渤海 钻探工程公司 国际工程分公司, 天津 300457)
摘要: 稠油热采井的套管错断是热采井套损的主要类型之一, 采用套管补贴加固技术是修复套管错
断井的一种有效方法。介绍了套管补贴加固修套的工艺原理、技术参数和技术特点。现场应用表
表 1 小直径封隔器规格型号及技术参数
规格型号
长 度/ mm
最大外 径/ mm
工 作压 力/ M P a
耐温/
K344 95 1 430
95
25
1 50
K 344 130 1 430
1 30
25
1 50
58
石 油矿 场机 械
2010 年 11 月
1. 3 套管补贴加固主要技术指标( 如表 2)
套管外径/ mm
拉格朗日 元 法计 算 [ J] . 地 质力 学 学 报, 1999, 5 ( 1) : 33 37. [ 7] 刘 威, 王玉祥, 王兴刚, 等. 杏北油田构造特征与油 水 井套管损 坏之间的关系[ J] . 大庆石 油学院学 报, 2003,
27( 1) : 7 9. [ 8] 王晓页, 王奎升, 王风祥, 等. 非均匀地应力下套管变 形
1. 1 工艺原理 套管补贴加固系统由启动装置、自动力发生系
统、补贴管、固定器、扶正引鞋 5 大部分组成, 在地面 完成 5 大部分的组装, 由管柱输送到补贴段位置后, 投棒击发启动装置, 激发自动力发生系统内的动力 源物质, 产生高压高流速气体, 气体作用于活塞, 使 活塞与活塞缸相对运动, 产生拉力, 由转换装置转输 到中心杆上, 促使补贴管两端的上下胀管作相对运 动, 胀管产生径向力, 使补贴管两端固定装置和密封 系统膨胀至套管内壁, 形成过盈, 套管局部形成凹形 环带, 使补贴管在套管内壁牢固坐封, 完成错断上下 套管的补贴加固, 并形成一个完整的通道。由于密 封器件金属材料的特殊性, 不仅能使补贴管牢固地 锚定在套管内壁上, 而且能起到密封作用, 从而完成 了错断套管的密封加固。 1. 2 配套工艺技术
反加压仍不成功, 可下铣锥修整断口后再次模拟通井。 d) 套管错断处下加固管补贴( 如图 3) 。 e) 下油管将引鞋通至井底。
图 3 套管补贴加固示意
1. 5 技术特点 a) 对作业设备要求低, 采用现有设备和常规
油管, 配套部分工具就可完成施工。 b) 模拟通 井成功, 就可实施补贴加 固施工,
1. 2. 1 模拟管模拟通井工艺技术
为确定错断井能否实施补贴加固及为下步补贴
图 2 引鞋结构
1. 2. 3 补贴管 验封工艺技术[ 4]
常规封隔器无法 对补贴管密封性进行试压检 验, 为此引进了 95、130 m m 两种小直径封隔器( 如 表 1) , 配套了补贴管验封工艺技术。
工艺管柱结构: 盲堵引鞋+ 尾管+ 小直径封隔 器+ 节流器。
由图 7 可知, 水泥环的厚度对套管抗非均匀外 载能力的影响较大。随水泥环厚度的增大, 套管水 泥环抗非均匀外载能力强度增加。所以, 可以通过 提高水泥环的厚度来提高套管 水泥环的抗外 载强 度, 也即改变套管和钻头的直径系列。
4 结论
1) 建立了非均匀载荷下套管 水泥环 地层的 力学模型, 在此力学模 型的基础上, 分析了非 均匀 力、水泥环的参数对套管损坏的影响, 得出非均匀力 是造成套管损坏的主要因素。
明, 该工艺技术对热采井套损的修复具有很好的效果。
关键词: 稠油热采; 套管错断; 套管补贴
中图分类号: T E931. 2
文献标识码: B
Application and Effect of Casing Patching Technology in Thick Oil Well
WA N G F eng1 a, Z H A N G Y ou t ian1a , Y A N G F a ren1b , SON G H ua yuan1b , ZU P eng hui2
21. 24 10~ 15
取套换套
61. 74 9. 46
71. 20 25~ 30
c) 投棒丢手, 若投棒丢手失败, 可上提管柱丢 手, 施工风险小。
d) 耐高温, 可满足热采井蒸汽吞吐要求。 1. 6 适用范围
a) 井下套管错断且故障单一。 b) 错断的上、下套管可以扶正的套管错断井。
2 现场应用及效果
177. 8 139. 7
表 2 补贴加固主要技术指标
加固管外径/ 内径/ mm 152/ 140 114/ 104
锚定力/ kN 4 00 4 00
承内、外压/ M Pa 15 15
1. 4 施工工艺 a) 下铅模打印落实套管错断情况。 b) 下光油管冲砂至井底。 c) 下模拟管模拟通井至井底, 必要时可反加压,
稠油热采井经多轮次蒸汽吞吐后, 井筒技术 状况变差, 套管损 坏严 重, 统 计数 据表明: 套 管错 断是套管损 坏的主 要类型, 错 断位置 主要分 布在 生产层上 部的 套管 接箍 位 置或 上下 10~ 50 cm 。 套管错断后 油井无 法吞吐 生产, 使开 发井网 不完 善, 影响了原油的生产, 给油田 开发的综合经济效 益带 来 严 重 影响, 因 此 开 展 套 损 井 的 研 究 与 修 复[ 1 2 ] , 提高油 井利 用率, 是 油田开 发后 期一 项重 要而迫切的任务。
2006 2007 年 现场应 用 25 井 次, 成功 25 井 次, 成功率 100% , 可评价的 21 口井, 有效 20 口, 有 效率 95% , 有效的 20 口井目前日产油 34. 6 t / d, 平 均单井日产油 1. 7 t / d, 阶段累计产油 8 144 t , 实施 效果如表 4。
井号
G51 11 2 L Z30 L Z29 L 3014 X44 01 G51 81 9 G5 85 L 3805 L 1513 X62 24 EX3 7 Y3 42 3 Y3 42 5 Y 51119 Y 51107 Y 51121 Y 31109 G B1255
表 4 2006 2007 年套管补贴加固工艺修复套管错 断井生产效果统计
第 39 卷 第 11 期
王 峰, 等: 套管补贴技术在稠油井的应用及效果
57
Abstract: Bro ken casing is one o f t he main casing broking in heavy oil t herm al recov ery . T he pat c hing technique is t he eff ect ive mean to repair casing. T he processing, technical dat a and f eat ure of casing pat ching are int roduced. T he o nsit e applicat ion show ed t hat t he processing is w o rt h t o re pair broken casing in heavy oil thermal recovery. Key words: heavy oil t hermal r ecovery; bro ken casing ; casing pat ching
20 22.
收稿日期: 2010 05 12 作者简介: 王 峰( 1970 ) , 男 , 河南南阳人, 主要从事油气井的研究, E mail: w f 1970@ 126. com。
2010 年 第 39 卷 第 11 期 第 56 页
石油 矿场 机械 OIL FIELD EQUIPMENT
文章编号: 1001 3482( 2010) 11 0056 04
2010, 39( 11) : 56~ 59
套管补贴技术在稠油井的应用及效果
王 峰1a, 张有天1a , 杨法仁1b , 宋华远1b, 俎 鹏辉2
作业日期
2006 08 10 08 17 2006 09 02 09 08 2006 09 11 09 17 2006 10 20 10 25 2006 09 19 09 23 2006 09 11 09 22 2007 02 10 02 16 2007 02 26 03 08 2007 03 30 04 04 2007 03 20 03 24 2007 04 13 04 17 2007 05 25 05 30 2007 05 27 06 10 2007 08 26 09 01 2007 09 02 09 08 2007 09 21 10 04 2007 09 02 09 08 2007 07 03 07 11
1 套管补贴加固修套工艺技术
施工提供参数依据, 开发了模拟管 ( 如图 1) 模拟通 井工艺技术, 模拟管外径为 156 m m、118 mm 两种。 补贴前首先模拟通井, 若模拟通井遇阻, 可采取反加 压措施, 最大压力不超过 200 kN; 反加压模拟通井 仍不成功, 可修整断口后再次模拟。
1 接头; 2 上引锥; 3 扶正体; 4 下引锥 图 1 模拟管结构
社, 1987. [ 4] 霍志欣, 王木乐, 王奎升, 等. 非均匀地应力下的套管 损
坏机理[ J] . 石油矿场机械, 2008, 37( 3) : 65 69. [ 5] 邢静忠. A N SY S 应用实例与分析[ M ] . 北京: 科学出 版
社, 2005. [ 6] 邓金根, 刘书杰, 石得勤, 等. 软泥岩井眼弹塑性变形 的
参考文献: [ 1] 宋 治. 油层套 管损坏 的原因 分析 及预防 措施[ J] . 石
油钻采工艺, 1985, 7( 1) : 9 22. [ 2] 佘月明, 张新政. 宝 浪油田宝北区块套管失效机理研 究
[ J] . 石油矿场机械, 2006, 35( 增刊) : 23 26. [ 3] 肖 树 芳, 杨 淑 碧. 岩 体 力 学 [ M ] . 北 京: 地 质 出 版
1. 2. 2 引鞋扶 正打通道工艺技术[ 3]
为保证补贴管顺利通过错断处, 开发了引鞋扶 正打通 道工艺技术, 引鞋 ( 如图 2) 外径为 156 mm 或 118 mm , 连接在补贴管下端, 起扶正错断套管、 打开通道保护补贴管密封器作用, 必要时反加压使 补贴管通过错断处, 然后投棒启动完成错断套管补 贴加固施工, 最后下油管将引鞋通至井底。
2) 水泥环弹性模量对套管抗非均匀外载能力 有较大影响, 即随水泥环弹性模量的增大, 套管水泥 环抗非均匀外载能力强度增加; 水泥环厚度对套管 抗非均布外载能力也有较大影响, 随水泥环厚度的 增大, 套管水泥环抗非均匀外载能力强度增加。
3) 为预防和减缓油田套损现象, 提出了相应 的套损预防解决方案, 即通过改善水泥配方, 提高水 泥环的弹性模量来提高套管水泥环抗外载强度; 另 外, 可以通过提高水泥环的厚度来提高套管水泥环 抗外载强度, 也即改变套管和钻头的直径系列。
工艺简单, 周期短( 3~ 7 d) , 费用低( 如表 3) 。
表 3 套管错 断井修复工艺技术修复费用和施工周期对比
wenku.baidu.com
项目
施工费用 劳务费/ 材料费/ 技术服务 合计/
万元 万元 费/ 万元 万元
施工周 期/ d
套管补贴加固 7. 78 1. 50 4. 95 14. 23 3~ 7
小套管二次固井 12. 84 8. 40
套管错断井的修复主要采用下小套管 2 次固井 技术、化学堵剂封堵加固技术、取套换套技术等。针 对稠油油藏埋藏浅、地层疏松、错断上下套管容易扶 正的特点, 从 2006 年 开始开展了套 管补贴加固修 复套管错断井工艺试验, 并取得了成功。2007 年, 现场推广应用取得了显著 的效果。该工艺技术的 试验及推广 应用成 功, 为 套管 错断井 修复提 供了 一条新的有 效途径, 完善 了套 管错断 井修复 工艺 技术体系。
( 1. a. N o. 2 Oil P r oduction P lant ; b. Dep ar tment of D ow nhole Op er ation, H enan O il Field , T anghe 473400, China; 2. I nternatio nal Engineer ing Br anch Comp any , Bohai D r illing Engineer ing Comp any , T ianj in 300457, China)
( 1. 河南油田 a. 第二采油厂; b. 井下作业处, 河南 唐河 473400;
2. 渤海 钻探工程公司 国际工程分公司, 天津 300457)
摘要: 稠油热采井的套管错断是热采井套损的主要类型之一, 采用套管补贴加固技术是修复套管错
断井的一种有效方法。介绍了套管补贴加固修套的工艺原理、技术参数和技术特点。现场应用表
表 1 小直径封隔器规格型号及技术参数
规格型号
长 度/ mm
最大外 径/ mm
工 作压 力/ M P a
耐温/
K344 95 1 430
95
25
1 50
K 344 130 1 430
1 30
25
1 50
58
石 油矿 场机 械
2010 年 11 月
1. 3 套管补贴加固主要技术指标( 如表 2)
套管外径/ mm
拉格朗日 元 法计 算 [ J] . 地 质力 学 学 报, 1999, 5 ( 1) : 33 37. [ 7] 刘 威, 王玉祥, 王兴刚, 等. 杏北油田构造特征与油 水 井套管损 坏之间的关系[ J] . 大庆石 油学院学 报, 2003,
27( 1) : 7 9. [ 8] 王晓页, 王奎升, 王风祥, 等. 非均匀地应力下套管变 形
1. 1 工艺原理 套管补贴加固系统由启动装置、自动力发生系
统、补贴管、固定器、扶正引鞋 5 大部分组成, 在地面 完成 5 大部分的组装, 由管柱输送到补贴段位置后, 投棒击发启动装置, 激发自动力发生系统内的动力 源物质, 产生高压高流速气体, 气体作用于活塞, 使 活塞与活塞缸相对运动, 产生拉力, 由转换装置转输 到中心杆上, 促使补贴管两端的上下胀管作相对运 动, 胀管产生径向力, 使补贴管两端固定装置和密封 系统膨胀至套管内壁, 形成过盈, 套管局部形成凹形 环带, 使补贴管在套管内壁牢固坐封, 完成错断上下 套管的补贴加固, 并形成一个完整的通道。由于密 封器件金属材料的特殊性, 不仅能使补贴管牢固地 锚定在套管内壁上, 而且能起到密封作用, 从而完成 了错断套管的密封加固。 1. 2 配套工艺技术
反加压仍不成功, 可下铣锥修整断口后再次模拟通井。 d) 套管错断处下加固管补贴( 如图 3) 。 e) 下油管将引鞋通至井底。
图 3 套管补贴加固示意
1. 5 技术特点 a) 对作业设备要求低, 采用现有设备和常规
油管, 配套部分工具就可完成施工。 b) 模拟通 井成功, 就可实施补贴加 固施工,
1. 2. 1 模拟管模拟通井工艺技术
为确定错断井能否实施补贴加固及为下步补贴
图 2 引鞋结构
1. 2. 3 补贴管 验封工艺技术[ 4]
常规封隔器无法 对补贴管密封性进行试压检 验, 为此引进了 95、130 m m 两种小直径封隔器( 如 表 1) , 配套了补贴管验封工艺技术。
工艺管柱结构: 盲堵引鞋+ 尾管+ 小直径封隔 器+ 节流器。
由图 7 可知, 水泥环的厚度对套管抗非均匀外 载能力的影响较大。随水泥环厚度的增大, 套管水 泥环抗非均匀外载能力强度增加。所以, 可以通过 提高水泥环的厚度来提高套管 水泥环的抗外 载强 度, 也即改变套管和钻头的直径系列。
4 结论
1) 建立了非均匀载荷下套管 水泥环 地层的 力学模型, 在此力学模 型的基础上, 分析了非 均匀 力、水泥环的参数对套管损坏的影响, 得出非均匀力 是造成套管损坏的主要因素。
明, 该工艺技术对热采井套损的修复具有很好的效果。
关键词: 稠油热采; 套管错断; 套管补贴
中图分类号: T E931. 2
文献标识码: B
Application and Effect of Casing Patching Technology in Thick Oil Well
WA N G F eng1 a, Z H A N G Y ou t ian1a , Y A N G F a ren1b , SON G H ua yuan1b , ZU P eng hui2
21. 24 10~ 15
取套换套
61. 74 9. 46
71. 20 25~ 30
c) 投棒丢手, 若投棒丢手失败, 可上提管柱丢 手, 施工风险小。
d) 耐高温, 可满足热采井蒸汽吞吐要求。 1. 6 适用范围
a) 井下套管错断且故障单一。 b) 错断的上、下套管可以扶正的套管错断井。
2 现场应用及效果
177. 8 139. 7
表 2 补贴加固主要技术指标
加固管外径/ 内径/ mm 152/ 140 114/ 104
锚定力/ kN 4 00 4 00
承内、外压/ M Pa 15 15
1. 4 施工工艺 a) 下铅模打印落实套管错断情况。 b) 下光油管冲砂至井底。 c) 下模拟管模拟通井至井底, 必要时可反加压,
稠油热采井经多轮次蒸汽吞吐后, 井筒技术 状况变差, 套管损 坏严 重, 统 计数 据表明: 套 管错 断是套管损 坏的主 要类型, 错 断位置 主要分 布在 生产层上 部的 套管 接箍 位 置或 上下 10~ 50 cm 。 套管错断后 油井无 法吞吐 生产, 使开 发井网 不完 善, 影响了原油的生产, 给油田 开发的综合经济效 益带 来 严 重 影响, 因 此 开 展 套 损 井 的 研 究 与 修 复[ 1 2 ] , 提高油 井利 用率, 是 油田开 发后 期一 项重 要而迫切的任务。
2006 2007 年 现场应 用 25 井 次, 成功 25 井 次, 成功率 100% , 可评价的 21 口井, 有效 20 口, 有 效率 95% , 有效的 20 口井目前日产油 34. 6 t / d, 平 均单井日产油 1. 7 t / d, 阶段累计产油 8 144 t , 实施 效果如表 4。
井号
G51 11 2 L Z30 L Z29 L 3014 X44 01 G51 81 9 G5 85 L 3805 L 1513 X62 24 EX3 7 Y3 42 3 Y3 42 5 Y 51119 Y 51107 Y 51121 Y 31109 G B1255
表 4 2006 2007 年套管补贴加固工艺修复套管错 断井生产效果统计
第 39 卷 第 11 期
王 峰, 等: 套管补贴技术在稠油井的应用及效果
57
Abstract: Bro ken casing is one o f t he main casing broking in heavy oil t herm al recov ery . T he pat c hing technique is t he eff ect ive mean to repair casing. T he processing, technical dat a and f eat ure of casing pat ching are int roduced. T he o nsit e applicat ion show ed t hat t he processing is w o rt h t o re pair broken casing in heavy oil thermal recovery. Key words: heavy oil t hermal r ecovery; bro ken casing ; casing pat ching