水平井防砂管柱內腔沖洗及旋轉水射流解堵工藝

綜述了水平井礫石充填的防砂原理以及個別應用實例,并評價了應用的效果和對地層的傷害,重點分析了充填過程中的堵塞機理等技術難點,并對該技術的發(fā)展前景進行了展望。

水平井旋轉射流沖砂洗井,是通過旋轉射流清洗工具在井筒內產生射流沖擊作用和環(huán)空旋流效應來洗井,不僅能有效解決油田沖砂作業(yè)中存在的砂卡問題,還能在一定程度上解除井筒近井地帶的污染,降低表皮系數(shù)。但是,目前國內沖砂洗井的各種水力參數(shù)往往是根據(jù)直井沖砂經(jīng)驗確定的,噴嘴也沒有經(jīng)過專門設計,沒有形成完善的工藝,給現(xiàn)場應用帶來了很大困難。從水平井旋轉射流沖砂洗井機理入手,建立了水力參數(shù)優(yōu)化設計方法:首先計算出水平井不同井段所需要的最小工作排量,再根據(jù)最小工作排量求出循環(huán)壓耗、噴嘴壓降和射流沖擊力等參數(shù);以最大射流沖擊力為目標函數(shù),以最小排量為起點,設一個排量基數(shù),在最小排量基礎上逐漸增加排量基數(shù),在滿足泵壓和泵功率的條件下,選擇最大射流沖擊力下的排量為最優(yōu)排量。水力參數(shù)設計方法在長慶油田元東平6井等3口井進行了現(xiàn)場應用。應用結果表明,設計的排量既能滿足各個井段的沖砂洗井要求,又獲得了最大的射流沖擊力,節(jié)省了沖砂洗井作業(yè)時間,降低了作業(yè)成本,經(jīng)濟效益明顯。

介紹了水平井濾砂管裸眼酸洗防砂完井技術的工藝和施工步驟,著重對完井管柱設計、精密微孔濾砂管、酸洗防砂管柱等關鍵工序和工具進行了說明,通過在金17-平1井、金17-平8井等金家油田16口井的應用,指出了水平井濾砂管裸眼酸洗防砂完井技術的特點及存在問題。

在水平井段沖砂過程中砂粒容易沉積形成砂床,致使沖砂效率降低,排量和砂粒直徑是其主要影響因素。利用cfd數(shù)值模擬軟件,對水平井段高壓水射流沖砂洗井進行了模擬研究,得到了在不同排量條件下、相同砂粒直徑的固相體積分數(shù)云圖,排量和砂粒直徑與環(huán)空壓耗的關系。結果表明,排量增大環(huán)空壓耗增大,砂床高度降低;砂粒直徑增大環(huán)空壓耗增大,且粒徑越大環(huán)空壓力波動越大,懸浮穩(wěn)定性越差,越易形成砂床。研究結果可為現(xiàn)場的水平井段沖砂洗井提供參考依據(jù)。

淺海出砂油藏的分層注水工藝因受海洋環(huán)境、平臺條件及相關法律法規(guī)的限制而具有特殊性,為此介紹一種用于淺海油田與分層機械防砂技術配套的海上定向井分層注水技術。該技術充分考慮了海洋的施工和測試條件,在62～108mm狹小空間內專門設計配套了新型可全井洗井分層注水管柱及配套工具,滿足了大斜度定向井的分層注水、分層測試和洗井的工藝要求,分注成功率高,可通過鋼絲投撈和液力投撈的方式,使測試、驗封等操作簡便可靠。38口注水井的現(xiàn)場應用表明,施工成功率達100%,洗井成功率達98.8%,取得明顯效果。

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net !設計計算# 定向井和水平井套管柱的優(yōu)化設計 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計的要求,在綜合分析套管設計理論和方法的基礎 上,通過對套管柱載荷的計算,建立了其優(yōu)化設計模型,利用數(shù)據(jù)庫技術,研制出套管柱優(yōu)化設 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,設計者 在進行套管設計時,只需輸入設計所需基本參數(shù),按界面提示操作即可完成全部設計工作,便于 現(xiàn)場實際推廣應用。 　　關鍵詞　

對水平井非均質儲層實施酸化常出現(xiàn)大量酸液進入高滲透層,通過優(yōu)選油溶性暫堵劑配方、暫堵劑濃度與用量、控制施工時間與入井酸液性能指標等,能有效暫堵高滲透層,讓更多酸液進入低滲透層而使儲層獲得"均勻"酸化,實現(xiàn)暫堵轉向酸化工藝。該項工藝技術的成功應用,讓非均質儲層得以"均勻"酸化,并充分改善低滲透儲層滲透率,提高水平井酸化效果和單井原油產量。

熱采水平井中套管柱受各種載荷耦合作用會產生應力集中而損壞。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力和臨界應變。研究結果表明,套管柱應力值和應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,管柱應力值和應變越大。建議進行熱采水平井套管柱設計時采用高強度管材,以提高材料屈服極限,減小軸向應變。

根據(jù)水平井的軌道設計、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,結果表明,該模型計算精度較高,可為現(xiàn)場實踐應用提供技術參考。

遼河油田出砂油藏水平井存在地層砂粒徑較小、均勻性較差、泥質含量偏高等特征,應用復合篩管防砂的完井方式,合理確定復合篩管的篩網(wǎng)擋砂精度意義重大,本文通過對復合篩管結構及擋砂機理分析,并結合出砂水平井生產過程分析評價,為以后遼河油田水平井復合篩管完井篩網(wǎng)擋砂精度合理設計奠定了基礎。

由于長期開開發(fā)，地層內應力不平衡會出砂?，F(xiàn)在常用的防砂方式有兩種：一種是機械防砂；一種是化學防砂。由于地層出砂在撈獲后必需進行大力解卡，在解卡過程中撥斷防砂工具。重點探討了防砂工具遇卡的不同情況，并提出來了針對性的解決措施。

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。文中結合pg氣田dw區(qū)塊地質特點,針對造成射孔管柱遇卡的主要原因,通過設計適合dw區(qū)塊地質特點的關鍵射孔參數(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。該技術在pg氣田dw區(qū)塊4口超長井段水平井的射孔施工中應用,射孔一次成功率100%,射孔后管柱上提摩阻在正常范圍內。

川西氣田是典型的低孔、低滲、低豐度、高壓致密砂巖氣藏,水平井分段壓裂是這類難動用油氣藏的高效開發(fā)的關鍵技術。針對目前常用的水平井噴砂滑套分段壓裂普遍要求固井質量高、封隔器容易失效;連續(xù)油管水力噴射分段壓裂需要壓井、多次動管柱、作業(yè)周期長的缺點。綜合上述兩項技術的優(yōu)點,形成了不動管柱水力噴射分段壓裂工藝新工藝,實現(xiàn)了水平井分段壓裂的高效改造,并進行了現(xiàn)場應用,取得了工藝和增產效果的成功,值得在水平井改造中推廣應用。

防砂技術應由油藏的特征來決定,通過室內試驗分析表明,在搞好油層保護的前提下,進行整體區(qū)塊防砂,實現(xiàn)油田長期穩(wěn)產高產,以改善油田的開發(fā)指標,確定不同含水期選用的防砂方法。綜合含水達50%以前,以化學防砂為主,機械防砂為輔；綜合含水達50%以上時,以機械防砂與化學防砂并舉；綜合含水達80%以上時,進行復合防砂。

水射流的旋轉噴頭介紹（自旋轉） 上海福獅機械技術有限公司潘勇濤 13917393969 高壓水射流和超高壓水射流設備的平面效率不僅僅取決于主機 的動力輸出，在動力輸出相等的情況下，噴頭和噴嘴技術的水平差異 會影響平面效率的20%。在把金屬表面的油漆，鐵銹和涂料去除時， 選擇好的平面旋轉噴頭和噴嘴可事半功倍。 市場主要有德國產的噴頭和美國產的噴頭，用于平面的旋轉噴頭 通常為單孔，四孔（堵上倆個即為兩孔），六孔（堵上三個即為三孔）。 平面旋轉噴頭有水動力自旋轉和壓縮空氣外力旋轉兩種。水動力 自旋轉即為依靠本裝置水泵的水能量來推動噴頭的高速旋轉，無需外 部的動力；而壓縮空氣外力旋轉則需要另外配置一臺空壓機來驅動氣 動旋轉槍桿從而帶動平面旋轉噴頭。 噴嘴口材料一般采用寶石噴嘴和合金噴嘴兩種材料，寶石噴嘴比 合金噴嘴耐磨，因此寶石噴嘴的價格

由于目前，全國石油系統(tǒng)在水平井水平段打塞獲得成功概率極低除了在高壓井用比重達到1.75以上泥漿壓井取得成功的，一般采用清水做壓井液幾乎沒有成功的，中原油田有采用推木塞打壓的方法，但是也沒有達到目的。一是由于水平段像一個平放的瓶子，高密度水泥漿無法充滿打塞井段，水泥漿只會凝結在“瓶”底。二是使用高比重壓井液不但容易使油層漏失或者達到破裂壓力損壞油層，而且最終結果沒有塞面或者塞面位置不理想。三是推木塞或者膠塞在上打塞，水泥漿仍然無法充滿，無法到密封封堵下部出水油層的施工目的。在這里我就針對水平井注水泥塞工藝加以探討。

水力破煤技術已得到廣泛使用，水射流在煤層中長距離鉆孔的定向問題成為專家關注的焦點。本文提出利用水力鉆頭的功能進行鉆il定向控制技術。根據(jù)隨鉆地磁方位傳感器測到的水力鉆頭的方位數(shù)據(jù)．計算出鉆孔的軸線軌跡，與理論數(shù)據(jù)比較，得到需要調整的鉆頭的相關數(shù)據(jù)，改變不對稱噴嘴的方位，從而改變鉆7l方向。文中假設，隨鉆地磁方位傳感器在相鄰兩點得到的數(shù)據(jù)時，鉆頭的位移是一條直線，推導了鉆頭質心坐標與隨鉆測試數(shù)據(jù)之間的關系方程、鉆頭相對標準鉆孔軸線的距離偏移方程和偏角方程；給出了閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的糾偏判斷條件。模擬計算出定向控制鉆頭的鉆孔軌跡和偏角變化規(guī)律。論文得出結論，鉆頭的偏角是影響鉆fl軌跡的關鍵因素；鉆頭的位移偏差是由鉆頭角偏差產生的；水射流定向控制鉆頭的位移是通過鉆頭的角度糾偏而修正的。

本文分析了水平井機械分層找堵水中的三種傳動方式,并將其進行對比,最終得出電力傳動的優(yōu)勢,并對這種優(yōu)勢進行了具體的解釋。

為了防止地層出砂,海上弱膠結地層裸眼水平井多采用下防砂篩管完井方式,在此過程中,泥漿對防砂篩管可能造成的堵塞損害(如果油氣井沒有進行返排、酸洗等措施)會降低水平井的產能。試驗研究了泥漿堵塞防砂篩管的主要因素,測定了堵塞后防砂管的滲透率,并通過試驗測定的數(shù)據(jù)結合理論推導,確定了防砂管上附加壓力的計算方法,最后得到了泥漿堵塞防砂管后水平井的產能。由此,可以根據(jù)地層砂與泥漿參數(shù)確定合理的防砂網(wǎng)孔孔徑,并通過與理想產能的比較評估下入防砂管前返排泥漿的必要性。

四川盆地普光氣田大灣區(qū)塊套管水平井存在儲層跨度大、水平段長、摩阻高、射孔后篩管以下水平段無法建立循環(huán)、暫堵后殘留大量暫堵漿等問題,常常造成射孔、完井管柱阻卡。為此,采用酸浸工藝、模擬通井等井筒處理技術來降低黏附在套管壁的膠凝物對管柱起下摩阻,消除套管壁上射孔毛刺、殘留物對射孔及完井管柱的阻卡;通過對暫堵劑的改進以及暫堵工藝的優(yōu)化,減小了暫堵劑沉積物造成的管柱阻卡風險。截至目前,該技術已在4口套管水平井成功應用,保障了大灣區(qū)塊套管井的順利投產,可為該類氣井的投產作業(yè)提供借鑒。

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根據(jù)煤層氣多分支水平井完井管柱在造斜段的受力變形特點,將完井管柱的變形分為線彈性、彈塑性和扁化變形(塑性流動)階段,利用彈塑性大變形理論建立了完井管柱承受彎矩與造斜率間關系的計算模型,推導出造斜段完井管柱許可造斜率計算公式。對沁水盆地某煤礦使用的多分支水平井完井管柱的造斜率進行了模擬計算,并與室內實驗值進行對比,分析了完井管柱的外徑、壁厚和屈服強度對完井管柱許可造斜率的影響。計算結果表明:建立的煤層氣多分支完井管柱許可造斜率計算模型與實驗值具有很好的一致性,可滿足工程需要;完井管柱從線彈性極限變形狀態(tài)進入彈塑性極限變形狀態(tài),井眼許可造斜率變化很小;完井管柱線彈性、彈塑性和扁化變形階段的許可造斜率隨外徑的增加而降低,隨壁厚和屈服強度的增加而提高,但壁厚影響不顯著。