修井作业中使用连续管水力喷砂双层切割技术的研究

修井作业中使用连续管水力喷砂双修井作业中使用连续管水力喷砂双 层切割技术的研究层切割技术的研究 随着科学技术的发展 水力切割技术的应用开始在各行业 普及 包括工业 医疗 食品加工等多个领域 但水力切割技 术最广泛的用于油田修井作业 油田修井作业经常会有定向压 裂 钻除水泥塞 切割套管 射孔 清洗井壁等问题 为了解 决这些困难 采用连续管水力喷砂双层切割技术进行试验和探 索 本文对比了井内外管柱不同的切割效果 提出了改进切割 技术的方法 最终达到提高生产效率的目的 1 连续管水力喷砂双层切割技术 1 1 水力喷砂切割技术工作原理 油田在实际开采中会出现各种各样的问题 卡钻就是常发 生的故障之一 此时需要采取水力喷砂双层切割技术 在钻杆 下进行切割来解决卡钻 虽然能解一时的故障 但长期下去由 于切割的管柱有单层和双层之分 对于双层的管柱 施工难度 较大 工作周期长 增加了修井作业的复杂性 水力喷砂切割技术的工作原理是水力学的动量 冲量定律和 砂粒的冲蚀作用下达到切割的目的 具体是喷嘴将液流的压头 转换为动量 带砂流体通过喷嘴高速冲击被切割的物体 动量 在短时间内被转换成冲量 砂粒在冲击作用下像砂轮般去切割 目标物 当管柱的耐压强度承受不住砂粒的冲蚀作用时 管柱 在连续的冲击力下 目标物即被切断 水力喷砂切割技术操作 过程相对较快 切割管柱的刺透力强 并且运用水力喷砂相比 其他处理方式要环保 1 2 连续管水力喷砂双层切割工作原理 连续管水力喷砂双层切割技术和普通的切割技术有差异 首先要将石油井筒清洗干净 然后把清洗井筒的水或者清洗液 换为带砂的流体 高压泵使携砂流体通过喷嘴射向需要切割的 管柱 在持续不断的冲击下 管柱最终被切割成功 相对于水 力喷砂切割技术 持续的双层切割技术解决修井作业更为快捷 提高了工作效率 2 连续管水力喷砂双层切割工具 2 1 水力喷砂双层切割工具 连续管水力喷砂双层切割主要是由液压驱动锚定装置 hydra blast 工具 切割头三部分工具组合去完成操作 液压锚 定装置主要是预防在切割过程中管柱由于喷砂的冲击而移动 为了保持切割位置固定不变 液压锚定装置对连续油管管柱起 到加固位置的作用 hydra blast 工具主要起到加速作用 当泵 入连续油管的液流快速运转 被切割的管柱所受到的冲击力加 大 切割的速度也整体加快 切割头主要提高带砂流体的喷射 力度 由于切割头上附有喷嘴 喷射强度会相应加大 2 2 喷嘴的构成及对比分析 喷嘴在切割技术的应用中占据重要的地位 它不仅负责清 洗 还是执行切割的首要零件 压力能转化成高度聚齐的动能 也要通过喷嘴发挥效力 直接影响切割的效果 喷嘴的水力参 数主要包括流量系数 射流扩散角 射流等速核长度三个方面 流量系数指实际流量比上理论流量的数值 该数值的平方表示 喷嘴能量的转换率 流量系数和该数值平方表示喷嘴对液流阻 力的影响 二者呈反比关系 当流量系数变大 阻力则减小 流量系数变小时阻力增加 流量系数的数值不是不变的 喷嘴 结构有差异 射流扩散角和等速核长度也不同 常见的喷砂喷嘴有四种 选择时流量系数较大 射流扩散 角小等速核长的更适合切割工艺的执行 第一种是椭圆喷嘴 流量系数为 0 985 射流扩散角为 12 等速核长度 5 4 第二种 是圆弧喷嘴 流量系数为 0 978 射流扩散角 15 等速核长度 4 8 第三种是锥形喷嘴 流量系数 0 963 射流扩散角为 8 等 速核长度 4 8 第四种流线型喷嘴 流量系数为 0 972 射流扩 散角为 8 等速核长度 5 9 选择时还需要结合具体的施工情况 进行分析 选择最适合的喷嘴 3 连续管水力喷砂双层切割技术实验及实例分析 3 1 水力喷砂切割室内试验对比分析 为了保障水力喷砂切割技术在油田的应用达到预期目标 首先在室内进行两场试验 对比分析切割的效果 实验统一选 用防砂和生产管柱 石英砂 oklahoma100 目 带砂流体 wg11 砂液浓度为 8lb m 泵排量 wei35gal min 砂比控制在 0 5lb gal 实验一的切割目标物是 2 7 8 油管和 5 1 2 盲管组合的双层 管柱 油管仅需 10 分钟即被刺透 在切割进行到 12 分钟时油 管割断 持续不断地切割在 37 分钟时盲管被刺透 继续切割 17 分钟后盲管也被割断 切割面较为整齐 实验二的切割目标物为 2 7 8 油管和 5 1 2 筛管组合的双层 管柱 油管只用了 10 分钟被刺透 在切割进行到 13 分钟时被 切断 连续管水力喷砂的冲击下 盲管在 30 分钟时被刺透 80 分钟时盲管完全被割断 切割面较为光滑 两个水力喷砂室内 试验进行对比和分析 利用相同的喷嘴 将实验参数控制一致 水力喷砂切割技术能完成双层切割任务 且施工效果较好 3 2 连续管水力喷砂双层切割技术实例分析 某油田的油井最大井斜为 32 8 造斜点为 320m 该井的生 产管柱是 2 7 8 油管 选用的筛管为 5 1 2 绕丝筛管 现在由于 地层出砂情况突发 生产管柱被埋 油井已停止生产工作 为 了将生产管柱和防砂管柱取出 总共实施了四次水力喷砂切割 第一次的切割深度为 1451m 切割油管和绕丝筛管 胶液 粘度为 14cp 使用量为 50 方 泵排量 0 83bpm 切割时最大泵 压是 3300psi 加砂速度为 4 8l min 用砂量为 3760lbs 切割 30 分钟后返出量减小 切割进行 60 分钟后压力从 3300psi 下降 到 3000psi 总用时长 180 分钟 第二次的切割深度为 1413 5m 切割油管和绕丝管 胶液 粘度为 14cp 使用量 55 6 方 泵排量 0 83bpm 切割时最大泵 压是 3070psi 加砂速度为 4 8l min 用砂量为 2600lbs 切割 30 分钟后返出量减小 压力下降 此时判断油管切割成功 总 用时长 150 分钟 第三次的切割深度为 1395 6m 切割油管和盲管 胶液粘 度为 20cp 使用量 37 方 泵排量 0 83bpm 切割时最大泵压 5750psi 加砂速度为 4 8l min 用砂量为 2500lbs 切割中有大 量气体涌出返出口 不能通过返出量判断切割的进度 总用时 长 140 分钟 第四次的切割深度为 1365m 切割油管和盲管 胶液粘度 为 17cp 使用量为 37 5 方 泵排量为 0 83bpm 切割时最大泵 压为 4000psi 加砂速度为 4 8l min 用砂量为 2600lbs 切割 返出口气体阻拦了观察 无法判断切割的效果 通过四次的切割施工 单层切割比双层切割成功率更高 将双层切割技术对管柱偏心 环空间砂子的影响等进行分析 模拟各种参数使实