水平井防砂管柱內(nèi)腔沖洗及旋轉(zhuǎn)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(gè)別應(yīng)用實(shí)例,并評(píng)價(jià)了應(yīng)用的效果和對(duì)地層的傷害,重點(diǎn)分析了充填過程中的堵塞機(jī)理等技術(shù)難點(diǎn),并對(duì)該技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

水平井旋轉(zhuǎn)射流沖砂洗井,是通過旋轉(zhuǎn)射流清洗工具在井筒內(nèi)產(chǎn)生射流沖擊作用和環(huán)空旋流效應(yīng)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(nèi)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(yàn)確定的,噴嘴也沒有經(jīng)過專門設(shè)計(jì),沒有形成完善的工藝,給現(xiàn)場應(yīng)用帶來了很大困難。從水平井旋轉(zhuǎn)射流沖砂洗井機(jī)理入手,建立了水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法:首先計(jì)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(biāo)函數(shù),以最小排量為起點(diǎn),設(shè)一個(gè)排量基數(shù),在最小排量基礎(chǔ)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(shè)計(jì)方法在長慶油田元東平6井等3口井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的排量既能滿足各個(gè)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(shí)間,降低了作業(yè)成本,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

介紹了水平井濾砂管裸眼酸洗防砂完井技術(shù)的工藝和施工步驟,著重對(duì)完井管柱設(shè)計(jì)、精密微孔濾砂管、酸洗防砂管柱等關(guān)鍵工序和工具進(jìn)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(yīng)用,指出了水平井濾砂管裸眼酸洗防砂完井技術(shù)的特點(diǎn)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(duì)水平井段高壓水射流沖砂洗井進(jìn)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?jǐn)?shù)云圖,排量和砂粒直徑與環(huán)空壓耗的關(guān)系。結(jié)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(dòng)越大,懸浮穩(wěn)定性越差,越易形成砂床。研究結(jié)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(tái)條件及相關(guān)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(jī)械防砂技術(shù)配套的海上定向井分層注水技術(shù)。該技術(shù)充分考慮了海洋的施工和測試條件,在62～108mm狹小空間內(nèi)專門設(shè)計(jì)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(yàn)封等操作簡便可靠。38口注水井的現(xiàn)場應(yīng)用表明,施工成功率達(dá)100%,洗井成功率達(dá)98.8%,取得明顯效果。

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net !設(shè)計(jì)計(jì)算# 定向井和水平井套管柱的優(yōu)化設(shè)計(jì) 王旱祥 ξ 　李增亮 (石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院) 　 隋允康 (北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院) 　　摘要　為了滿足定向井和水平井套管設(shè)計(jì)的要求,在綜合分析套管設(shè)計(jì)理論和方法的基礎(chǔ) 上,通過對(duì)套管柱載荷的計(jì)算,建立了其優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù),研制出套管柱優(yōu)化設(shè) 計(jì)軟件,并通過計(jì)算實(shí)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(jì)者 在進(jìn)行套管設(shè)計(jì)時(shí),只需輸入設(shè)計(jì)所需基本參數(shù),按界面提示操作即可完成全部設(shè)計(jì)工作,便于 現(xiàn)場實(shí)際推廣應(yīng)用。 　　關(guān)鍵詞　

對(duì)水平井非均質(zhì)儲(chǔ)層實(shí)施酸化常出現(xiàn)大量酸液進(jìn)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(shí)間與入井酸液性能指標(biāo)等,能有效暫堵高滲透層,讓更多酸液進(jìn)入低滲透層而使儲(chǔ)層獲得"均勻"酸化,實(shí)現(xiàn)暫堵轉(zhuǎn)向酸化工藝。該項(xiàng)工藝技術(shù)的成功應(yīng)用,讓非均質(zhì)儲(chǔ)層得以"均勻"酸化,并充分改善低滲透儲(chǔ)層滲透率,提高水平井酸化效果和單井原油產(chǎn)量。

熱采水平井中套管柱受各種載荷耦合作用會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中而損壞。為此,采用有限元方法對(duì)熱采水平井彎曲段套管柱失效載荷進(jìn)行了分析。在建立套管柱受力等效模型和有限元計(jì)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(duì)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?cè)酱?。建議進(jìn)行熱采水平井套管柱設(shè)計(jì)時(shí)采用高強(qiáng)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(jì)、管柱與井壁接觸和受力特點(diǎn),利用分段計(jì)算方法,建立水平井管柱摩阻扭矩計(jì)算模型。根據(jù)水平井的軌道,采用三維縱橫彎曲梁模型,計(jì)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(jì)算模型。利用該模型,對(duì)現(xiàn)場實(shí)際問題進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明,該模型計(jì)算精度較高,可為現(xiàn)場實(shí)踐應(yīng)用提供技術(shù)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(zhì)含量偏高等特征,應(yīng)用復(fù)合篩管防砂的完井方式,合理確定復(fù)合篩管的篩網(wǎng)擋砂精度意義重大,本文通過對(duì)復(fù)合篩管結(jié)構(gòu)及擋砂機(jī)理分析,并結(jié)合出砂水平井生產(chǎn)過程分析評(píng)價(jià),為以后遼河油田水平井復(fù)合篩管完井篩網(wǎng)擋砂精度合理設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

由于長期開開發(fā)，地層內(nèi)應(yīng)力不平衡會(huì)出砂?，F(xiàn)在常用的防砂方式有兩種：一種是機(jī)械防砂；一種是化學(xué)防砂。由于地層出砂在撈獲后必需進(jìn)行大力解卡，在解卡過程中撥斷防砂工具。重點(diǎn)探討了防砂工具遇卡的不同情況，并提出來了針對(duì)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(shí)有發(fā)生。長井段水平井油管輸送式射孔時(shí),由于射孔器串長,射孔后管柱遇卡的風(fēng)險(xiǎn)更高。文中結(jié)合pg氣田dw區(qū)塊地質(zhì)特點(diǎn),針對(duì)造成射孔管柱遇卡的主要原因,通過設(shè)計(jì)適合dw區(qū)塊地質(zhì)特點(diǎn)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(fēng)險(xiǎn)。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)。

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(dòng)用油氣藏的高效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)目前常用的水平井噴砂滑套分段壓裂普遍要求固井質(zhì)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(dòng)管柱、作業(yè)周期長的缺點(diǎn)。綜合上述兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),形成了不動(dòng)管柱水力噴射分段壓裂工藝新工藝,實(shí)現(xiàn)了水平井分段壓裂的高效改造,并進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用,取得了工藝和增產(chǎn)效果的成功,值得在水平井改造中推廣應(yīng)用。

防砂技術(shù)應(yīng)由油藏的特征來決定,通過室內(nèi)試驗(yàn)分析表明,在搞好油層保護(hù)的前提下,進(jìn)行整體區(qū)塊防砂,實(shí)現(xiàn)油田長期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),以改善油田的開發(fā)指標(biāo),確定不同含水期選用的防砂方法。綜合含水達(dá)50%以前,以化學(xué)防砂為主,機(jī)械防砂為輔；綜合含水達(dá)50%以上時(shí),以機(jī)械防砂與化學(xué)防砂并舉；綜合含水達(dá)80%以上時(shí),進(jìn)行復(fù)合防砂。

水射流的旋轉(zhuǎn)噴頭介紹（自旋轉(zhuǎn)） 上海福獅機(jī)械技術(shù)有限公司潘勇濤 13917393969 高壓水射流和超高壓水射流設(shè)備的平面效率不僅僅取決于主機(jī) 的動(dòng)力輸出，在動(dòng)力輸出相等的情況下，噴頭和噴嘴技術(shù)的水平差異 會(huì)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(shí)， 選擇好的平面旋轉(zhuǎn)噴頭和噴嘴可事半功倍。 市場主要有德國產(chǎn)的噴頭和美國產(chǎn)的噴頭，用于平面的旋轉(zhuǎn)噴頭 通常為單孔，四孔（堵上倆個(gè)即為兩孔），六孔（堵上三個(gè)即為三孔）。 平面旋轉(zhuǎn)噴頭有水動(dòng)力自旋轉(zhuǎn)和壓縮空氣外力旋轉(zhuǎn)兩種。水動(dòng)力 自旋轉(zhuǎn)即為依靠本裝置水泵的水能量來推動(dòng)噴頭的高速旋轉(zhuǎn)，無需外 部的動(dòng)力；而壓縮空氣外力旋轉(zhuǎn)則需要另外配置一臺(tái)空壓機(jī)來驅(qū)動(dòng)氣 動(dòng)旋轉(zhuǎn)槍桿從而帶動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)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(jià)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(dá)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(dá)到目的。一是由于水平段像一個(gè)平放的瓶子，高密度水泥漿無法充滿打塞井段，水泥漿只會(huì)凝結(jié)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(dá)到破裂壓力損壞油層，而且最終結(jié)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(duì)水平井注水泥塞工藝加以探討。

水力破煤技術(shù)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(guān)注的焦點(diǎn)。本文提出利用水力鉆頭的功能進(jìn)行鉆il定向控制技術(shù)。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(jì)算出鉆孔的軸線軌跡，與理論數(shù)據(jù)比較，得到需要調(diào)整的鉆頭的相關(guān)數(shù)據(jù)，改變不對(duì)稱噴嘴的方位，從而改變鉆7l方向。文中假設(shè)，隨鉆地磁方位傳感器在相鄰兩點(diǎn)得到的數(shù)據(jù)時(shí)，鉆頭的位移是一條直線，推導(dǎo)了鉆頭質(zhì)心坐標(biāo)與隨鉆測試數(shù)據(jù)之間的關(guān)系方程、鉆頭相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鉆孔軸線的距離偏移方程和偏角方程；給出了閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)的糾偏判斷條件。模擬計(jì)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(jié)論，鉆頭的偏角是影響鉆fl軌跡的關(guān)鍵因素；鉆頭的位移偏差是由鉆頭角偏差產(chǎn)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(jī)械分層找堵水中的三種傳動(dòng)方式,并將其進(jìn)行對(duì)比,最終得出電力傳動(dòng)的優(yōu)勢,并對(duì)這種優(yōu)勢進(jìn)行了具體的解釋。

為了防止地層出砂,海上弱膠結(jié)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(duì)防砂篩管可能造成的堵塞損害(如果油氣井沒有進(jìn)行返排、酸洗等措施)會(huì)降低水平井的產(chǎn)能。試驗(yàn)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(yàn)測定的數(shù)據(jù)結(jié)合理論推導(dǎo),確定了防砂管上附加壓力的計(jì)算方法,最后得到了泥漿堵塞防砂管后水平井的產(chǎn)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(chǎn)能的比較評(píng)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(chǔ)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(shù)來降低黏附在套管壁的膠凝物對(duì)管柱起下摩阻,消除套管壁上射孔毛刺、殘留物對(duì)射孔及完井管柱的阻卡;通過對(duì)暫堵劑的改進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)。截至目前,該技術(shù)已在4口套管水平井成功應(yīng)用,保障了大灣區(qū)塊套管井的順利投產(chǎn),可為該類氣井的投產(chǎn)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(diǎn),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(dòng))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(guān)系的計(jì)算模型,推導(dǎo)出造斜段完井管柱許可造斜率計(jì)算公式。對(duì)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(jìn)行了模擬計(jì)算,并與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,分析了完井管柱的外徑、壁厚和屈服強(qiáng)度對(duì)完井管柱許可造斜率的影響。計(jì)算結(jié)果表明:建立的煤層氣多分支完井管柱許可造斜率計(jì)算模型與實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(qiáng)度的增加而提高,但壁厚影響不顯著。