不動管柱水力噴射壓裂工藝在川西水平井改造中的應(yīng)用

隨著當前我國油田的不斷發(fā)展,水平井身為油氣開發(fā)中最有效的開發(fā)方式,對其技術(shù)水平要求也越來越高。其主要特點是最薄最低的滲透力和對邊際油氣藏開發(fā)的小儲蓄量;而對于滲透速率低、滲透阻力大,效率差的油氣藏,通常都是采用壓裂工藝,將老井圧開若干條裂縫,使其滲透力得到增加。由于跨度比較大,水平井老井改造的壓裂工序比較繁瑣,在其過程中如何實現(xiàn)各個階段都得到有效的提升完善,并且得到有效的封隔,是對水平井老井改造進行工作時的重要保障。本文通過對國內(nèi)國外當前水平井現(xiàn)有壓裂工藝的研究學習,充分了解水平井改造壓裂工藝的特點、及其適應(yīng)性等關(guān)鍵因素,進而進行進一步的討論,并通過對相關(guān)應(yīng)用實例的結(jié)合。綜合各類型的水平井老井改造情況,制定了相適應(yīng)的壓裂改造工藝的具體措施,促進我國水平井改造工藝取得長遠的發(fā)展。

隨著當前我國油田的不斷發(fā)展,水平井身為油氣開發(fā)中最有效的開發(fā)方式,對其技術(shù)水平要求也越來越高.其主要特點是最薄最低的滲透力和對邊際油氣藏開發(fā)的小儲蓄量;而對于滲透速率低、滲透阻力大,效率差的油氣藏,通常都是采用壓裂工藝,將老井圧開若干條裂縫,使其滲透力得到增加.由于跨度比較大,水平井老井改造的壓裂工序比較繁瑣,在其過程中如何實現(xiàn)各個階段都得到有效的提升完善,并且得到有效的封隔,是對水平井老井改造進行工作時的重要保障.本文通過對國內(nèi)國外當前水平井現(xiàn)有壓裂工藝的研究學習,充分了解水平井改造壓裂工藝的特點、及其適應(yīng)性等關(guān)鍵因素,進而進行進一步的討論,并通過對相關(guān)應(yīng)用實例的結(jié)合.綜合各類型的水平井老井改造情況,制定了相適應(yīng)的壓裂改造工藝的具體措施,促進我國水平井改造工藝取得長遠的發(fā)展.

水平井分段壓裂通常采用雙封單卡壓裂工藝技術(shù),受工藝特點限制,該工藝施工周期長,設(shè)備、人員、壓裂車組需要待具備條件后繼續(xù)施工,產(chǎn)生等停費用,甚至可能影響增產(chǎn)效果,由此應(yīng)用了坐壓多段壓裂工藝,該管柱克服了以上不足,現(xiàn)場應(yīng)用13口井,施工過程順利,取得了較好的增油效果。

撓性油管柱在水平鉆井中的應(yīng)用

水力噴射壓裂是集水力射孔、壓裂、封隔一體化的增產(chǎn)改造新技術(shù)。設(shè)計研制了用于φ101.6mm套管井的水力噴砂射孔工具并優(yōu)化作業(yè)管柱。通過數(shù)值計算,給出了射流參數(shù)與施工排量的匹配曲線。借助實驗手段,確定壓裂液交聯(lián)比例及液體性能測試方法。制定了適合該類井的壓裂工藝?，F(xiàn)場試驗證明水力噴射壓裂工藝能夠解決φ101.6mm套管井常規(guī)壓裂技術(shù)難以有效改造的問題,且對復(fù)雜結(jié)構(gòu)井實施增產(chǎn)改造,為水力噴射壓裂工藝更廣范圍的應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

在坐封和壓裂施工過程中,需要對水平井壓裂管柱進行有限元分析,以此來確保水平井多級壓裂管柱的作業(yè)安全性。以水平井壓裂管柱為研究對象,提出了3個研究假設(shè),應(yīng)用cfd有限元軟件建立了彎曲管柱和水平管柱的三維非線性有限元模型,根據(jù)實際的坐封和壓裂施工參數(shù),分析了管柱作業(yè)強度,并與理論計算結(jié)果進行對比分析,相互驗證了結(jié)果的可靠性。

水平井多采用防砂完井,普遍存在生產(chǎn)周期短的問題常需要拔封重防砂。由于水平井井身軌跡的特殊性,給防砂管柱的打撈帶來了很大難度。本文對水平井防砂管柱的打撈施工進行了研究,運用不停泵套撈一體打撈工藝技術(shù)提高了水平井防砂管柱打撈成功率,實現(xiàn)油氣田高效開發(fā)。

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net !設(shè)計計算# 定向井和水平井套管柱的優(yōu)化設(shè)計 王旱祥 ξ 　李增亮 (石油大學(華東)機電工程學院) 　 隋允康 (北京工業(yè)大學機電學院) 　　摘要　為了滿足定向井和水平井套管設(shè)計的要求,在綜合分析套管設(shè)計理論和方法的基礎(chǔ) 上,通過對套管柱載荷的計算,建立了其優(yōu)化設(shè)計模型,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù),研制出套管柱優(yōu)化設(shè) 計軟件,并通過計算實例給出了軟件的操作過程。軟件界面友好,操作簡單,功能齊全,設(shè)計者 在進行套管設(shè)計時,只需輸入設(shè)計所需基本參數(shù),按界面提示操作即可完成全部設(shè)計工作,便于 現(xiàn)場實際推廣應(yīng)用。 　　關(guān)鍵詞　

闡述了在目的層段存在3層套管且未射孔的油氣井中實施水力噴射壓裂的應(yīng)用情況。根據(jù)目的井位的井身結(jié)構(gòu),優(yōu)選了井下工具組合,制訂了詳細的水力參數(shù)及施工工藝并進行了現(xiàn)場施工。結(jié)果表明,噴砂射孔打開3層套管后,順利加入43m3支撐劑,達到了預(yù)期目的。該技術(shù)可為多層套管完井的油氣井增產(chǎn)改造提供新的技術(shù)途徑,并可為在此類特殊井身結(jié)構(gòu)的油氣井中開展水力噴射壓裂技術(shù)提供技術(shù)支撐。

針對常規(guī)工程事故處理工藝在斜井、水平井應(yīng)用時存在的問題,提出水動力修井技術(shù)。該技術(shù)在井下液壓增力解卡裝置、井下液壓倒扣裝置和井下動力鉆具3方面發(fā)展比較成熟。井下液壓增力解卡裝置由套管錨定部分、增力部分和打壓球座組成;井下液壓倒扣裝置由錨定部分和液壓馬達組成,螺桿鉆具主要由上接頭、旁通閥、定子、過水接頭等部分組成。應(yīng)用表明,水動力修井技術(shù)所使用的工具簡單,操作、維修方便,施工成功率高達90.2%。

熱采水平井中套管柱受各種載荷耦合作用會產(chǎn)生應(yīng)力集中而損壞。為此,采用有限元方法對熱采水平井彎曲段套管柱失效載荷進行了分析。在建立套管柱受力等效模型和有限元計算模型之后,分析研究了多種載荷耦合作用下套管柱失效的臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)變。研究結(jié)果表明,套管柱應(yīng)力值和應(yīng)變隨著地層深度的增加和注汽溫度的升高而增大,對于井眼彎曲段套管柱,井眼曲率越大,管柱應(yīng)力值和應(yīng)變越大。建議進行熱采水平井套管柱設(shè)計時采用高強度管材,以提高材料屈服極限,減小軸向應(yīng)變。

根據(jù)水平井的軌道設(shè)計、管柱與井壁接觸和受力特點,利用分段計算方法,建立水平井管柱摩阻扭矩計算模型。根據(jù)水平井的軌道,采用三維縱橫彎曲梁模型,計算處于增斜段管柱的摩阻扭矩;采用修正軟模型,求解處于直井段、穩(wěn)斜段、水平段管柱的摩阻扭矩;并考慮管柱屈曲的影響,建立適合水平井的摩阻扭矩三維分段計算模型。利用該模型,對現(xiàn)場實際問題進行計算,結(jié)果表明,該模型計算精度較高,可為現(xiàn)場實踐應(yīng)用提供技術(shù)參考。

在壓裂管柱施工過程中,管柱在自重、井眼曲率、溫度、內(nèi)外壓差等作用下,其受力和變形狀態(tài)必然產(chǎn)生很大的變化,若應(yīng)力或變形過大,將導(dǎo)致管柱破壞等事故。因此,壓裂過程中的管柱受力變形已經(jīng)成為影響壓裂施工成敗的關(guān)鍵因素之一。通過實例分析回接管柱的受力狀態(tài)。

油氣井水力噴射射孔壓裂管柱及配套工具適用于油氣井儲層的分段射孔和分層改造,它是依據(jù)水力噴射射孔及水力壓裂工藝原理而研發(fā)的。該管柱在直井和水平井中均可使用,尤其在水平井中優(yōu)勢非常明顯。油氣井水力噴射射孔壓裂管柱及配套工具不僅能

水平井是近年來在國內(nèi)推廣較快的采油工藝技術(shù),它可以增大井眼與油藏的接觸面積,加大泄油面積,減少滲流阻力,提高油田的整體開發(fā)效果。館陶組油藏,油層埋藏淺,壓實程度差,膠結(jié)疏松,易出泥砂。為了挖潛老油區(qū)的產(chǎn)能,后期水平井開發(fā)井數(shù)日益增多。

水平井是近年來在國內(nèi)推廣較快的采油工藝技術(shù),它可以增大井眼與油藏的接觸面積,加大泄油面積,減少滲流阻力,提高油田的整體開發(fā)效果。館陶組油藏,油層埋藏淺,壓實程度差,膠結(jié)疏松,易出泥砂。為了挖潛老油區(qū)的產(chǎn)能,后期水平井開發(fā)井數(shù)日益增多。

水力噴射壓裂工藝技術(shù)介紹

射流鉆頭的破巖性能對井眼深度和大小有重要影響。本文對徑向水平井常用的2種射流鉆頭——多孔噴嘴和混合射流噴嘴采用室內(nèi)試驗的方法對它們的破巖規(guī)律和破巖性能進行了分析和對比。結(jié)果表明,沖擊時間、噴嘴壓降、噴距和圍壓對2種噴嘴破碎效果的規(guī)律基本相同,混合射流噴嘴的最優(yōu)噴距不明顯,多孔噴嘴的最優(yōu)噴距為5～6倍噴嘴當量直徑,多孔噴嘴的破巖性能要優(yōu)于混合射流噴嘴,同時混合射流噴嘴在破碎孔徑大小方面優(yōu)于多孔噴嘴。本文可以為水力噴射徑向水平井射流鉆頭的選擇提供試驗依據(jù)。

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水平井井眼軌跡的復(fù)雜性導(dǎo)致套管柱在下井過程中的受力非常復(fù)雜。由于井斜以及水平段可能使下套管受阻,甚至導(dǎo)致套管柱卡在井眼的彎曲段無法下入,造成水平井完井作業(yè)失敗。以水平井三維井眼軌跡描述為基礎(chǔ),建立了綜合考慮套管柱重力、浮力、摩擦阻力、彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力等作用的套管柱下入摩阻計算三維力學模型。在此基礎(chǔ)上開展了套管柱可下入性研究,對其下入過程進行分析判斷,這對水平井套管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計以及套管的順利下入具有重要意義。

水平井油管輸送式射孔后,管柱遇卡的現(xiàn)象時有發(fā)生。長井段水平井油管輸送式射孔時,由于射孔器串長,射孔后管柱遇卡的風險更高。文中結(jié)合pg氣田dw區(qū)塊地質(zhì)特點,針對造成射孔管柱遇卡的主要原因,通過設(shè)計適合dw區(qū)塊地質(zhì)特點的關(guān)鍵射孔參數(shù)、研發(fā)低碎屑射孔彈、制定射孔管柱扶正措施等,降低了長井段水平井油管輸送式射孔管柱遇卡的風險。該技術(shù)在pg氣田dw區(qū)塊4口超長井段水平井的射孔施工中應(yīng)用,射孔一次成功率100%,射孔后管柱上提摩阻在正常范圍內(nèi)。

滴西142水平井是新疆油田公司在滴西克拉美麗氣田部署的一口重點開發(fā)井,完鉆井深4542m。該井二開井段要揭開的三疊系、二疊系同上部白堊系不屬于同一壓力系統(tǒng),因此要通過承壓試驗來提高白堊系以上地層的承壓能力。該井井漏層多,主要以白堊系上部疏松砂巖、侏羅系三工河組底部、三疊系克拉瑪依組底部及百口泉組砂礫巖層井漏尤為嚴重。采用承壓堵漏技術(shù)對擴大安全密度窗口取得了一定的效果。