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井下作业基础知识 一 井下作业项目分类 1 井下作业的概念 在油田开发过程中 根据油田调整 改造 完善 挖潜的需要 按照工艺设计要求 利用一套地面和井下设备 工具 对油 水井采取各种井下技术措施 达到提高注采量 改善油层渗流条件及油 水井技术状况 提高采油速度和最终采收率的目的 这一系列井下施工工艺技术统称为井下作业 2 井下作业项目分类 1 维护性作业项目 包括检泵 投产下泵 投注 注水井管柱检查 洗井测压起下泵 换光杆 冲砂 一般性打捞 解卡等 2 措施作业项目 包括压裂 酸化 转抽 换大泵 热采 下电泵 下水力泵 堵水 防砂 调剖 排水采气 增压 分注 隔采及采油新工艺 新技术的增产措施等 3 大修作业项目 复杂解卡 打捞 二次固井 取换套 套管整形 套管补贴加固 弃置井永久报废 井筒除垢 钻塞 开窗侧钻等 二 井下作业指标 1 作业工作量 口数 施工一口自然井次算一口井 标准井次 一次上井进行一项措施 按工序实耗工时定额标准 每250个工时折算为一个标准井次 返工井 事故井不计标准井次 1 老井措施总井次 当年各项措施累计井次之和 一口油井增产措施作业一次 计为一井次 如一次上井连续酸化 压裂 堵水 也只算一口井 按主要措施分类 2 老井措施有效井次 油 水 井 日产油量在10吨以上的井 施工后增加20 以上油产量 注水量 日产油量大于100吨和10吨以下的井 施工后增加10 以上油产量 注水量 其有效期在一个月以上才能算有效井 2 施工一次合格率 1 施工一次合格率 施工一次合格井 施工总井数 100 2 施工一次合格井 是指施工完一口井 经督查验收一次达到质量标准要求的井 施工总井数不包括返工井 3 施工质量全优率 全优井指施工质量道道工序合格 并达到方案设计要求和增产效果的井 全优率 交井全优井口数 交井总口数 100 4 施工有效率 有效井指达到增产措施效果的井或指达到修前正常生产水平的井 施工有效率 施工有效口数 施工总口数 100 老井措施有效率 年累计有效井次 年累计总井次 100 5 返工率返工率 返工井数之和 施工总井数 100 6 资料全准率 全准井次施工要求应取资料齐全准确 班 日 报 总结 设计对口为一个全准井口数 资料全准率 实际取全取准资料井口数 施工总口数 100 7 作业建井周期 是反映井下作业队施工速度的指标 它包括在一口井上开工到完工的全部时间 8 井下作业增产 增注 量 增产 增注 效果指标有累计增产量和平均每井次日增产两个指标 累计增产量 同类措施逐月累积增产量之和 平均每井次增产 吨 日 井次 措施井日增产量之和 措施井完成井次 平均每井次日增产要按不同措施项目分别计算 并按下列原则执行 油 水 井在作业前已不能生产的 作业后的产量 或注水量 全部作为增产 注 量 油 水 井作业前仍有产 注水 量时 应将作业后稳定的日产 注水 量与作业前一月内的平均日产 注水 量对比 将增加的部分作为增产 注 量 计算到与措施前平均日产 注水 量相同时为止 作业中如有自用油 应将其扣除后再计算增产量 某些新井通过压裂或酸化才能正常出油的 这类井的产量不算增产量 有的井施工后产 注 量低于施工前 应该用减少的产量冲减后再计算增产量 按三个月计算 大修井增产量计算方法 停产井 修前产量按零计 如修前有产量则按老井措施增产量方法计算 老井跨年计产部分 到年末仍继续有效的井 特别是年末刚投产的压裂酸化井 其增产效果继续跨年统计 直至失效 如果到第二年末仍有效 则不再统计第三个年头的增产效果 但作为技术分析的需要 可一直统计到最终失效 跨年增产的一部分老井产量 不纳入地质的产量构成 这样做 可以如实反应压裂酸化的增产效果和效益 9 措施有效期措施有效期 单井有效期为该井从施工后增加油量见效开始至下降到施工前的日产油或日注水量之间的天数 平均有效期为施工有效井的平均值 10 检泵周期 略 一定程度上能够反映井下作业质量 三 井下作业各类标准 从事井下作业管理 监督 施工时 应更好的掌握 应用标准 对井下作业常用的各类标准可分为五大类 工序操作规程及质量标准 录取资料标准 质量评定标准 安全 井控标准及规定 工具 药剂 材料标准 标准和规定应当是井下作业管理 监督 技术人员最常用 应了解或掌握的资料之一 执行标准过程中的注意事项1 执行设计时参照标准的相关条款 2 执行标准过程中如遇相互矛盾时 原则上以行业标准和高标准来执行 3 有的工序标明多条标准 执行标准过程中如遇某一标准中规定的不全或不细 应采用同类标准中的其它条款互相弥补 4 这些标准仍然不全面 监督要以工作需要以及修订情况 随时补充 修订 并按标准管理程序上报审批 四 相关井下作业定义 1 基质酸化 是在低于储层岩石破裂压力下将酸液挤入储层孔隙空间 使酸液沿径向渗入地层而溶解地层孔隙空间的颗粒以及其它堵塞物 扩大孔隙空间而恢复或提高地层渗透率 2 压裂 通过高压泵组将压裂液以大大超过地层吸收能力的排量注入 在井底附近憋起超过井壁附近地应力及岩石抗张强度的压力后 在地层形成裂缝 随后将带有支撑剂的携砂液注入裂缝中 裂缝继续向前延伸 3 计划检泵 根据油井情况预先确定的 不管泵的性能如何 到了预定日期就进行检泵 这种检泵叫做计划检泵 4 躺井检泵 井下泵突然发生故障或由于油井某种突然变化造成停产而被迫进行的检泵就叫躺井检泵 5 卡钻 指油水井在生产后作业过程中 由于操作不当或某种原因造成的井下管柱或井下工具在井下被卡住 按正常方式不能上提的一种井下事故 6 井控 就是要采取一定的方法控制住地层孔隙压力 基本保持井内压力平衡 保证修井的顺利进行 总而言之 井控就是实施油气井压力的控制 7 压井 压井就是将具有一定性能和数量的液体 泵入井内 并使其液柱压力相对平衡于地层压力的过程 或者说压井是利用专门的井控设备和技术向井内注入一定密度和性能的修井液 建立压力平衡的过程 8 井侵 当地层压力大于井底压力时 地层中的流体 油 气 水 就会侵入井内 通常称之为井侵 常见有气侵 油侵等 9 井控 就是要采取一定的方法控制住地层孔隙压力 基本保持井内压力平衡 保证修井的顺利进行 总而言之 井控就是实施油气井压力的控制 五 封隔器基础知识 封隔器是油气井实现控制性开采及增产措施实施的主要井下工具 对油气田高效开发及经济有效开发起着关键性作用 封隔器主要作用是 选择性开采 高压保护套管及防止套管腐蚀 1 封隔器分类 1 分类方法按封隔器封隔件实现密封的方式进行分类 2 分类自封式 靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作压差实现密封的封隔器 压缩式 靠轴向力压缩封隔件 使封隔件外径变大实现密封的封隔器 扩张式 靠径向力作用与封隔件内腔液压 使封隔件外径扩大实现密封的封隔器 组合式 由自封式 压缩式 扩张式任意组合实现密封的封隔器 2 封隔器型号编制方法 1 编制方法按封隔器分类代码 固定方式代号 坐封方式代号 解封方代号以及封隔器刚体最大外径 工作温度 工作压差六个参数依次排列 进行型号编制 2 代号说明 分类代号 用分类名称第一个汉字的汉语拼音大写字母表示 组合式用各式的分类代号组合表示 Y241 115 120 60 2 封隔器型号编制方法 固定方式代号 用阿拉伯数字表示 坐封方式代号 用阿拉伯数字表示 2 封隔器型号编制方法 解封方式代码 用阿拉伯数字表示 3 油气田封隔器通用技术条件 1 封隔器基本参数 工作压力 单位 MPa 工作温度 单位 钢体最大外径 单位 mm 钢体内通径 单位 mm 2 使用要求 使用封隔器时 必须检查合格证 并存档 封隔件 密封件不得超过有效期使用 封隔器下井时 若井况不明 必须通井 起下封隔器 必须装指重表或拉力计 封隔器下入井内位置必须符合井下管柱结构图的要求 封隔器管柱的连接螺纹必须涂螺纹密封脂 封隔器的下井速度不得超过1 0 1 2m s 且操作平稳 必须按使用说明书要求使用封隔器 封隔器下井深度 一律以封隔件上端面为基准 一 常用封隔器介绍长庆油田油井完井主要应用了Y111 Y221 Y211 Y341 Y141 Y453 Y445等封隔器类型 水井完井主要应用了K344 Y341 Y342封隔器等类型 Y111封隔器 Y111封隔器隔水采油工艺管柱 1 上接头 2 4 胶简 3 隔环 5 中心管 6 8 密封圈 7 压帽 9 下接头 Y111封隔器 Y211封隔器隔水采油工艺管柱 1 上接头 2 上胶筒3 中胶筒 4 下胶筒 5 挡环 6 楔形体 7 卡瓦 8 大卡瓦挡环 9 中心管10 下接头 Y211封隔器 1 上接头2 调节环3 O 型圈4 长胶筒5 隔环6 短胶筒7 轨道中心管8 11 楔型体9 挡环10 12 19 30 31 防松螺钉13 限位螺钉14 卡瓦15 大卡瓦挡块16 小卡瓦挡块17 固定螺钉18 连接环20 护罩21 29 弹簧22 锁环套23 挡球套24 锁球25 顶套26 扶正体27 32 限位压环28 摩擦块33 转环34 轨道销钉35 下接头 Y221封隔器 Y221封隔器 1 上接头 2 连接套 3 0 型圈 4 平衡活塞 9 胶筒 10 隔环 11 密封环 12 剪断销钉 13 锁套 14 卡瓦 15 卡瓦座 16 解封套 17 下接头 18 活塞 Y341隔采工艺管柱 Y34l封隔器 Y341封隔器 1 打捞头2 内中心管3 胶筒4 外上中心管5 上锥体6 卡瓦7 下锥体8 密封套9 坐封活塞10 防坐套11 解封锁套12 齿套13 锁紧机构 Y445型封隔器结构示意 1 上接头2 内中心管3 4 O 型圈5 水力锚壳体6 水力锚爪7 弹簧8 沉头螺钉9 调节环10 胶筒11 隔环12 外中心管13 锥体14 挡环15 锁套16 卡瓦17 执行活塞18 控制活塞19 剪钉20 锁块21 静压套22 限位环23 液压缸堵24 护套25 剪环26 下接头27 限位销钉28 卡瓦托 Y541封隔器 Y453双卡瓦封隔器 Y141封隔器 1 上接头2 接箍3 中心管4 7 密封胶筒皮碗5 上胶筒6 下胶筒8 卡簧槽液缸10 下中心管11 卡簧12 上液缸13 上活塞14 下液缸15 下活塞16 限位螺钉17 固定螺帽 Y342封隔器偏心分注管柱 偏心水嘴 Y443永久性封隔器及完井配套工具 Y443永久性封隔器及完井配套工具 油层 水层 水层 母堵 抽油杆 深井泵 油管 套管 封隔器 生产管柱直接带封隔器隔采工艺 油层 花管 油层 油层 水层 水层 母堵 抽油杆 深井泵 油管 套管 封隔器 油管伸缩节隔采管柱 坐封凡尔 1 套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具 伸缩节 1 套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具 问 题 成 因 分 析 隔 采 周 期 短 水 层 倒 灌 污 染 油 层 由 于 油 管 杆 断 脱 漏 失 泵 故 障 等 检 泵 而 起 出 封 隔 器 封 隔 器 未 达 到 使 用 寿 命 封 隔 器 故 障 使 用 寿 命 短 完 井 管 柱 未 设 计 检 泵 防 倒 灌 装 置 多 次 隔 采 后 封 隔 难 度 大 由 于 套 管 内 腐 蚀 的 影 响 套 管 状 况 变 差 下隔采管柱 坐封丢手 起出坐封管柱 下生产管柱 打开滑套正常生产 FXY445 3 114长寿命 防倒灌工艺管柱 1 套损井长寿命防倒灌隔水采油工艺及配套工具 技术参数 1 工作套管内径 121 126mm2 最大刚体外径 114mm3 最小内通径 FXY445 3 114插入机械密封式防倒灌封隔器内通径 56mmFSf 104底阀内通径 54mmFX 114自扶正机械密封通具内通径 33mm4 工作温度 120 C5 工作压力 25Mpa6 坐封压力 18 22MPa 如有静液面深度 应考虑静压影响 7 解封载荷 60 90KN8 联接扣型 上端27 8TBG母扣下端27 8TBG公扣 FXY445 3 114长寿命 防倒灌工艺管柱 操作规程 1 FXY445 3 114插入机械密封式 长寿命 防倒灌工艺管柱下井前应进行通井 洗井 2 座封操作 用27 8 TBG油管联接尾管 丝堵 FSf 104底阀 FXY445 3 114插入机械密封式防倒灌封隔器 下井到设计位置 注水加压 当压力达到10Mpa时要用小流量增压 分别打到15MPa时停5分钟 19MPa时停5分钟 22MPa 如有静面深度 应考虑静液柱压力影响 时 如未丢开 稳压22MPa上提管柱丢开 完成座封 3 探井 座封分离后上提管柱 再缓慢下放管柱进行探井 探着力不大于80KN 工具无位移 证明座封可靠 然后提出送封工具 4 用27 8 TBG油管联接FX 114自扶正机械密封通具 抽油泵形成的采油工艺管柱下入到FSf 104底阀内 并由FSf 104底阀支撑 座井口 5 起泵时FX 114自扶正机械密封通具强制提回滑套关闭底阀封隔油层 6 解封 用27 8 TBG油管联接专用捞 钻具 下井至FXY445 3 114插入机械密封式防倒灌封隔器位置与其碰撞抓锁鱼顶 上提即可解封 如未能解封可直接钻铣捞出 FXY445 114C 可捞式压裂桥塞 油层2 油层1 FXY445 114C 可捞式桥塞主要工作原理同水力压差封隔器相似 投球后靠水力打压坐封 在坐封的同时剪断剪丁 脱手传送管柱 该工具坐封简单 可承压55MP 且带有专用打捞工具 上提管柱即可解封打捞 无需磨钻处理 FXY445 114C 可捞式压裂桥塞 该技术特点 1 适用于上部油层压裂 使用简单 可靠 2 无需磨钻处理 无污染 打捞简单 适用于油井隔采 3 与电缆桥塞相比 成本降低 可捞式桥塞 可捞式桥塞打捞器 洗井 投入钢球 坐封 打掉球座芯子 下管柱 双封二层管柱压裂施工示意 压裂层 压裂层 压裂下层 投球打开滑套封堵下层 压裂上层 安全接头 Y241封隔器施工程序 伸缩管 反洗循环开关 水力锚 Y241封隔器 坐封球座 喷砂滑套 水力锚 Y241封隔器 喷砂滑套 压裂层 压裂层 压裂层 投球坐封打掉球座芯子 压裂下层 投球打开滑套封堵下层 压裂中层 投球打开滑套封堵中 下层 压裂上层 水力锚 Y241封隔器 三封三层管柱压裂施工示意 Y241封隔器施工程序 上下古分压工艺 下古气层 压裂层 洗井 坐封 压裂上古气层 压洗井 下入酸化管柱 下管柱 投球座封 打掉球座 酸化下古气层 六 井下作业井控管理 井下作业井控工作 是一项要求严密的系统工程 涉及诸多部门 诸多专业 井下作业井控技术 是确保油 气井试油 气 作业 压裂酸化作业和修井作业完成的必备技术 做好井控工作 既可以有效防止和避免井喷及其失控事故 实现作业过程的安全生产 又有利于试油 气 修井中发现和保护好油气层 顺利完成井下作业施工 同时也是保证人身和财产安全 保护环境和油气资源的必要条件 长庆油田井控工作 原则 是立足一次井控 搞好二次井控 杜绝三次井控 指导方针 是 以人为本 安全第一 预防为主 环保优先 综合治理 牢固树立 井喷就是事故 和 井喷是可防