膨胀管修井配套工艺技术.ppt

膨胀管修井现场配套技术研究与应用 前言 一 实体可膨胀管应用领域 二 膨胀管补贴配套技术研究 三 配套技术在公司的应用 四 实施效果评价 80 2 19 8 总油水井 总套损井 胜利油田在四十余年的开发过程中 由于长期的注水开发 使本来就复杂的地质条件变得更加复杂 油水井套管的状况越来越差 套损井也逐年增加 截止到2005年4月 胜利油田分公司有油水井27375口 其中有套损井5427口 其中油井318口 水井2109口 占总井数的19 8 报废井4838口 其中因套损原因报废的1502口 占31 1 停产井7212口 因套损原因停产井2089口 占29 68 9 31 1 报废井 套损报废 29 71 停产井 套损停产 生产井15325口 其中套损井1836口 占12 88 12 生产井 套损井 如此数量套损井的出现 必然影响到井网的完善和布网的困难 油田不得不投入大量资金打更新井和替补井 也相应地增加了作业工作量 更重要的是影响了油田的开发效果和经济效益 因此 掌握 应用套管损坏的防治技术对预防和修复套损井 减少套损井 完善注采关系及油田可持续开发具有重要意义 随着新的修复技术不断出现 必将对套损井的治理具有很好的推动作用 壳牌公司90年代初期首先开始研发膨胀管技术 90年代后期投入现场试验并于2000年进入商业应用 膨胀管技术就是将管柱下入井底 用驱动头以液压力或机械力的方法使管材永久形变 从而达到增大采油管柱或井眼内径的目的 可膨胀管 可膨胀实体管 可膨胀割缝管 可膨胀防砂筛管 前言 一 实体可膨胀管应用领域 二 膨胀管补贴配套技术研究 三 配套技术在公司的应用 四 实施效果评价 油水井开窗侧钻技术正成为油田后期稳产增产的一种主要手段之一 对于目前绝大多数的油水井 采用的多为51 2 套管 因而侧钻井段所采用的多为31 2 套管 这为油井以后的生产及作业带来了很大的难度 采用膨胀管技术可有效提高套管内径 并能显著提高固井质量 胜利油田有数百口油气井油层套管由于腐蚀等原因穿孔或泄漏 急需补贴大修 如果能用可膨胀套管补贴油气井套管 那么大量油气井可恢复生产 不需要钻更多的调整井和侧钻井 具有显著技术经济效益 1 在不增大井眼直径和不减小完井套管直径的条件下可多下2至4层技套 用技套封隔复杂地层以利安全钻井 2 可用较大直径钻头和钻杆 井底水力能量可较大幅度提高 并改善环空净化 3 多层技套的井身结构对我国复杂地质条件的深井具有重大意义 应用膨胀套管封隔复杂地层将会显著提高勘探开发效益 前言 一 实体可膨胀管应用领域 二 膨胀管补贴配套技术研究 三 配套技术在公司的应用 四 实施效果评价 1 套管井下机械除垢工艺技术应用 磨鞋钻眼 铣锥扩眼 刮管器刮平清理井壁残垢 通井规通径合格 后续工序顺利进行 缺点 施工工序多而复杂 占井周期长 作业成本高 职工劳动强度大 劳动效率低等现状 套管损坏的类型 1 套管破裂 系指套管穿孔 引起套管串漏 2 套管错断 系指套管被拦腰折断 3 4 套管腐蚀 指在套管内外壁上形成麻点 严重到一定程度会发生破裂或错断 套管弯曲变形 由于地层应力变化 致使不能形成一个竖直的通道 5 套管缩径 套管椭圆变形 使井眼缩小 210钻杆扣 棱状刮削器 棱状钨钢 铣锥 高效磨鞋 水眼 该工具底部为高效磨鞋 水眼 用于施工时的钻孔磨铣 建立液体循环 中部为铣锥 用于施工时的扩眼 上部为铺有钨钢的棱状刮削器 用于将铣锥扩眼后的套管内径刮平 上端部为210钻杆扣1 用于连接钻杆或油管 多功能铣锥 工具连接方式 a 多功能铣锥 套铣管安全接头 钻杆 或油管 b 多功能铣锥 螺杆钻 地下过滤器 油管 施工方式 1 首先调整好钻井液的性能 使其满足钻进时的性能要求 2 下入工具至处理井段上界5m左右 用钻进排量循环洗井一周 3 4 边循环边转动并缓慢下放钻具 磨铣时施加钻压10 20KN 且磨铣过程中 送钻要均匀 目的 避免了套管开窗的可能性 提高了磨铣效果 工具工作方式 1 由高效磨鞋部进行钻孔磨铣 再由铣锥部对磨铣后的套管环空进行扩眼 2 继而由棱状刮削器对扩眼后的套管内壁进行刮平清理 3 4 每钻铣进尺3 5米上下提放管柱并大排量 30m3 h 洗井一周 将钻磨下来的垢屑带出地面 然后继续磨铣 若出现严重憋钻 应停止磨铣上提钻具至原处理井段以上 分析原因并采取相应措施后在组织施工 经过在梁14 樊41X1 纯83 2 纯71 17等13口套管机械除垢井的试验 取得了理想的效果 目前最长处理过的套管长度为500m 对油水井套管结垢严重的井 功能效果尤为明显 处理后的套管井段 均能达到设计用通井规顺利通过的目的要求 经过多次的现场应用试验 证明该工具能够大幅度提高工作效率 经济效益显著 基本原理是利用各种修套 整形工具将套管缩径 变形 破裂或错断等情况下的套管重新进行整形 接合和磨铣扩大通径 使套管的各项性能恢复到满足生产的需求 2 套损井打通道工艺技术应用 打通道工艺的施工步骤 1 通过油管或钻杆打铅印落实套变井段和变形程度 2 下加长通井规 2m以上 验证套变井段有无弯曲 变形及上部套管是否完好 3 4 通过封隔器或测井手段验证套变井段以上套管有无漏失 选择合适的修套或整形工具逐级进行套管修复 直至套变井段通径达到工艺要求 5 视井内套管修复情况可再选择挤水泥 膨胀管补贴 下衬管等工艺将套管最终修复 打通道工艺的一般管柱组合 自上而下 针对套管轻微缩径变形主要是 钻杆 钻铤 胀管器 或偏心辊子整形器等 通过墩压下击的方法使之通过缩径位置完成套管修复 在套管缩径严重 有破裂 弯曲的情况下主要是 钻杆 铣棒 铣锥 或磨鞋 通过磨铣扩径的方法使之通过套变位置完成套管修复 以往采取的下带磨鞋的这种管柱组合 磨鞋在上部铣棒的扶正作用下完全罩住破损套管进行磨铣 磨鞋极易将套变位置的薄弱套管磨穿 将套管皮向内压翻 撕裂 在套管上形成一个窗口 导致管柱进入地层造成施工的失败 下带铣锥的这种管柱组合 在套管弯曲的情况下因为铣锥通体铺有钨钢 见图 在上部铣棒的扶正作用下 尖部极易磨损套管壁将套管开窗 铣锥无法找回原井眼 导致窗口越开越大 管柱进入地层 使施工最后失败 3 打通道工艺技术的改进 我们结合生产经验从工具选择 施工步骤 管柱组合 施工参数4个方面进行了改进 使打通道施工更加安全 高效 引进和改进了多种类型 不同系列的高效铣鞋 铣棒 铣锥及其它组合工具 1 工具选择方面 原先使用的修套铣锥通体铺设钨钢 铣锥尖部磨损套管比较明显 我们通过将铣锥细长部加长 且不铺设钨钢 但将加长部进行淬火 渗碳来提高其硬度和耐磨性 这样做的目的是将铣锥前面细长部作为 领眼 使用 保证了铣锥始终处于原套管井眼内 不会开窗进入地层 领眼铣锥 可铺钨钢 领眼 在盘2 X333井的打通道过程中 该井挤灰后套管在1327 7m处破裂内翻缩径至 82mm 且灰面与套破点平齐 在采用了我们改进后的领眼铣锥后 钻塞和扩径工序一步完成 扩径也在 领眼 找回原井眼的情况下一次成功 一改过去先磨铣掉套管皮子的做法 将套破点由内而外进行逐级扩径 最大限度的保护了套管 防止了套管的进一步损坏 2 施工步骤的改进 我们在处理套变的工艺上增加了试钻和打印两道工序 在进行第一次磨铣扩径时 先试钻0 2 0 3m 然后起出钻具 分析钻具磨损情况 再打印验证套管与第一次打印情况进行对比 分析变形套管是否得到扩径 以此来保证施工的安全性 防止第一次磨铣造成套损的进一步损坏 避免了开窗事故的发生 第一次打印 第二次打印 在一些套管弯曲井的施工中因弯曲段较长 虽然普通修套工具可以通过 但是大直径长工具仍然无法通过 满足不了施工工艺的要求 我们改进了管柱的组合为 钻杆 钻铤 铣棒 领眼铣锥 以此来安全 有效的进行套管修复 在临45 11井的套管治理中 该井的漏失 弯曲段需要下 118 18m的补贴管 在用以往的管柱组合施工完后 下模拟管通井遇阻 我们在改变了管柱组合后重新进行了磨铣扩径 随后成功的实现了套管补贴 也一举解决了长井段套管弯曲无法修复的难题 3 管柱组合的改进 依据井况的不同选择合适的修井液和修井参数 以此来提高施工的时效性 如将清水循环磨铣 钻压10 20KN 转速40r min的施工参数调整为泥浆循环磨铣 钻压5 20KN 转速20r min 60r min的施工参数 4 施工参数的改进 通过以上几方面的改进 打通道工艺技术的安全性 可靠性 成功率都有了很大的提高 通过在施工现场的应用 取得了良好的效果 同时打通道工艺无论从工具的性能要求 施工的安全性 成功率 还是技术上都得到了相当的完善 2006年公司施工的12口套损治理井 打通道工艺成功率达到了100 1 工具配套公司与油田开发管理部联合研制了专用下膨胀管工具研制 上扣用大钳研制 下井工具结构设计 使下管过程中膨胀管四周受力 中心居中 研制了膨胀管提升工具 提升头可确保可以承受整个膨胀管柱的重量 对扣使用无牙痕绳钳 膨胀管连接时不会使本体有细小裂痕 3 膨胀管现场配套技术 膨胀管配套专用工具 2 作业工艺配套根据膨胀管补贴技术的技术现状 对现有700型泵车进行了技术改造 使其能够稳定输出工作压力55MPa 排量0 08m3 min 3 膨胀管现场配套技术 形成补贴技术以及相关安全管理规范 完善相关的技术配套及现场施工方案 对现场危险源进行了辨识和提出了安全控制措施 前言 一 实体可膨胀管应用领域 二 膨胀管补贴配套技术研究 三 配套技术在公司的应用 四 实施效果评价 公司于今年与美国亿万奇公司和油田钻井院合作进行51 2 套管内补贴工艺 该工艺可适用于套管内较长井段的漏失补贴 补贴效果好 强度高 使用时间长等优点 是优越于其它补贴工艺的技术施工 工作原理为 通过地面泵车打压20 30MPa 液体经过3 油管内腔流经23 8 钻杆内腔 在经过膨胀锥中心孔进入由膨胀锥和丝堵密封的空间 憋起压力 从而推动膨胀锥上行 地面反映为指重表负荷下降 此时应上提至原悬重 当管柱上移2 3米后 边打压边上提管柱比原悬重约高60 80KN 从而达到补贴的目的 经现场施工录取泵压为 起始压力为25 28KPa 当上提负荷比原负荷高出60 80KN时 膨胀泵压为18 20MPa 膨胀时管柱上行速度约为5米 分钟 膨胀管在膨胀前其最大外径为118mm 内径为96mm 膨胀完成后 膨胀管密封圈位置与原井套管产生过盈配合 密封圈以外的膨胀管与原井套管存有3 4mm的间隙 膨胀结束后其内径为104mm 当膨胀最后 膨胀锥离开膨胀管时 在地面可以看到管柱震动 膨胀过程结束后 上提管柱20 30米后 关井按设计要求进行全井套管试压 合格后起出井内管柱 下直径为100mm的平底磨鞋 加压10 20KN磨去膨胀管底部的合金丝堵 约2 4小时 磨完成后起钻则完成整套补贴工艺 达到封堵漏失井段的效果 我公司2006年5月14日至6月9日在滨4 20X12井进行实体膨胀管补贴作业 封堵射孔井段1480 1 1525 9m 补贴井段1473 0 1530 0m 段长57m 补贴后套管试压15MPa 压力不降合格 1 2 3 4 5 施工过程 1 打通道处理井筒2 校准深度 下入膨胀管 准备施工3 从中心管打压驱动扩张锥4 修井机提升中心管驱动扩张锥5 膨胀管完成扩张6 钻塞完成施工 6 我公司2006年6月27日在滨4 2 41井进行实体膨胀管补贴作业 该井的基本情况为 滨4 2 41井超声波流量计找漏成果图 滨4 2 41井18臂井径测井成果图 地质要求为找漏确定漏点后进行膨胀管补贴 我们根据超声波流量找漏和18臂测井结果 加之封割器验漏确定漏失点为1501 1546m 段长45m 补贴后套管试压15MPa 压力不降合格 膨胀管补贴井施工统计表 通过现场施工发现该工艺现存的缺点 当补贴管柱入井后 若井内存在超细粉砂 且补贴又没有及时进行 补贴管内即使存有打捞杯 细粉砂也会通过打捞杯的上下连通孔沉淀在膨胀锥上部 导致膨胀时膨胀锥无法上移 从而补贴失败 缺点 经亿万奇公司介绍在他们与别的作业队合作时曾多次出现过此类现象 导致膨胀失败 当亿万奇公司作业前技术交底时 我公司提出将其工具在原有的基础上稍做改动 即可避免上述的问题出现 那就是在膨胀管的最上部装上密封胶圈 这样膨胀管入井后即使井内存有超细粉砂也不会落入膨胀锥的顶部 从而避免了因上述原因导致的膨胀失败 我们提出合理建议后 其公司对此建议进行了采纳 决定进行下步改进 改进 通过五口井的试验施工 解决了传统的套管补贴加固工艺存在两大缺陷 补贴长度有限 国内一般在10米以内 补贴管本体不能膨胀 只依靠补贴管两端的膨胀支