常见井下作业工艺技术.ppt

常见井下作业工艺技术 主讲人 吴朝云 2 目录 第一章探砂面冲砂 第二章打水泥塞 第四章挤水泥浆工艺 第五章钻塞 第三章封隔器找漏 第六章油田堵水 第一章探砂面冲砂 二 冲砂地质方案内容和要求 三 冲砂方式 五 探 冲砂应录取的资料 六 安全质量控制 监督 要点 一 探冲砂的定义 四 冲砂施工工序 4 一 探砂面冲砂的定义 由于油层胶结疏松或油井工作制度不合理或措施不当会造成油井出砂 油井出砂后 如果井内的液流不能将砂粒全部带至地面 井内砂子逐渐沉积 砂柱增高 堵塞出油通道 增加流动阻力 使油井减产甚至停产 同时会损坏井下设备造成井下砂卡事故 因此 必须采取措施清除积砂 通常采用水力冲砂和机械捞砂两种方法 机械捞砂一般应用于压力较低的油井 目前应用较广的是水力冲砂 5 二 冲砂地质方案内容和要求 冲砂井地质方案必须提供准确的油层 产液物性 生产动态 井身结构等资料 方案应注明人工井底 灰面或丢手所在深度 及砂面位置和井内落物等情况 方案应提供射孔井段 特别是高压井段 漏失井段及气层的压力值 6 二 冲砂地质方案内容和要求 方案要求保留部分砂柱时 必须注明冲砂至某深度 对管内防砂井冲洗中心管 必须标明防砂管柱结构示意图 在方案中必须注明对水敏性地层 高漏失井段进行防粘土膨胀 蜡球封堵炮眼 混气冲砂等 7 三 冲砂方式 一般有正冲砂 反冲砂和正反冲砂三种 1 正冲砂 冲砂液沿冲砂管向下流动 在流出冲砂管口时以较高的流速冲击井底沉砂 冲散的砂子与冲砂液混合后 沿冲砂管与套管环形空间返至地面 2 反冲砂 冲砂液沿冲砂管与套管环形空间向下流动 冲击井底沉砂 冲散的砂子与冲砂液混合后 沿冲砂管返至地面 3 正反冲砂 采用正冲砂的方式冲散井底沉砂 并使其与冲砂液混合 然后改为反冲砂方式将砂子带到地面 8 四 冲砂施工工序 准备工作 冲砂前 采油队提前倒好冲砂流程 如果是高压水井 应提前停注降压 作业队技术人员熟悉冲砂方案 冲砂井情况和冲砂要求 作业队上井 布置好水泥车 储液罐和沉降罐 连接好地面冲砂管线 准备好足够量合适的冲砂液量 如决定采用混气液冲砂 则需准备好压风机 立好起升支架 9 探冲砂的工艺流程 沉降罐 供液罐 水泥车 出口软管 水龙带 吊卡 活动弯头 封井器 采油树四通 笔尖 砂面 探冲砂的工艺流程 10 四 冲砂施工工序 探砂面 用冲砂管柱 不带任何其它下井工具 探砂面 笔尖距油层30m时 下放速度应小于1 2m min 大钩悬重下降10 20KN时 则表明遇到砂面 上提重新试探 两次误差不超过0 5m 2000m以内井深误差应小于03m 则探得原始砂面 记录砂面位置 11 四 冲砂施工工序 冲砂 提冲砂管至离砂面3m以上开泵循环 正常后 指泵压 出口排量 保证将砂子带出地面 正常 下放管柱冲砂 接换单根速度 视情况而定 有冲一根后必须将砂子全部带出地面后再接单根的 也有连续几根后再将井筒内砂子洗净后再换单根的 冲砂至设计深度后 保持循环至出口排量400L min 出口含砂量小于0 2 视冲砂合格 并上提油管20m以上 沉降4h左右复探砂面 记录深度 12 四 冲砂施工工序 沉降过的冲砂液泵入地面管线 冲洗地面管线 泄压 拆卸地面管线 掩埋沉砂或拉走沉砂 13 五 探 冲砂应录取的资料 探砂面 时间 方式 悬重 方入 砂面深度 冲砂 时间 方式 冲砂液名称 性质 液量 泵压 排量 返出物描述 累计砂量 冲砂井段 厚度 漏失量 喷吐量 停泵前的出口砂比 沉降时间 复探砂面深度 14 六 安全质量控制 监督 要点 1 不准带深井泵 封隔器等其它井下工具探砂面和冲砂 2 笔尖距油层30m时 下放速度应小于1 2m min3 油管冲砂探砂面以悬重下降10 20KN为砂面深度 管内防砂面以悬重下降5 10KN为砂面深度 4 冲砂前油管提至离砂面3m以上开泵循环正常后方可再下放管柱 5 冲砂过程中应注意中途不可停泵 应逐渐加深冲洗 连续冲砂超过5个单根后 要洗井一周 方可继续下冲 15 六 安全质量控制 监督 要点 6 冲砂液不得落地 推荐采用双连通罐 供液罐 沉降罐 循环冲砂法 冲砂后经过沉降的冲砂液泵入地面流程 见图所示 7 泵发生故障须停泵处理时 应提管柱至原始砂面10m以上 并反复活动 有条件时可转动管柱 以防卡管柱 插旗杆 8 若提升设备发生故障 不能起下管柱时 必须保持正常循环 防 插旗杆 9 泵车压力不得超过水龙带的安全压力 水龙带 属高空高压水龙带 必须拴好保险绳 16 六 安全质量控制 监督 要点 10 冲砂深度 在老井口袋小于15m者 动管柱作业必须探砂至井底 口袋在15 50m以内者 砂柱不大于口袋的1 2 口袋在50m以上者 砂柱不大于口袋的2 3 管内防砂井冲洗中心管必须彻底 出砂特别严重的井和要求进行防砂 压裂 下返补孔的井必须冲砂至井底灰面 对压裂后的井 油井若不能自喷生产 则探砂面冲砂至井底 灰面或设计要求深度 水井则冲砂至灰面或井底 17 六 安全质量控制 监督 要点 11 冲砂至设计深度后 保持出口排量400L min 含砂小于0 2 为合格 上提油管20m 沉砂4h左右 再探砂面 12 冲砂液与地层配伍 密度合适 高压油井或水井可用清水 低压油井可用本油井产出的混合液或混气液 13 一般采用正冲砂方法 特殊情况下 如打捞 地层出砂 井筒有已堵漏点要保护等可灵活地改变冲砂方式 18 六 安全质量控制 监督 要点 14 冲砂施工中如果发现地层严重漏失 冲砂液不能返出地面时 应立即停止冲砂 将管柱提至原始砂面以上 并反复活动管柱 高压自喷井冲砂要控制出口排量 应保持与进口排量平衡 防止井喷 15 采用气化水冲砂 压风机出口与水泥车之间要安装单流阀 返出管线必须用硬管线 并固定 第二章打水泥塞 一 打水泥塞的定义 二 油井水泥 三 打水泥塞施工 四 打塞工艺要求 五 风险处理 六 打塞失败的分析 七 特殊井打塞体会 八 监督点 20 一 定义 在修井过程中 为了进行调层 找串封串 找漏堵漏 上部套管试压等 往往注入水泥浆 在井内某一井段形成坚固的圆柱体塞状水泥面 以实现封隔井内某一层段的目的 这种方法称为打 注 水泥塞 21 二 油井水泥 油井水泥是一种凝固很快 且在较短时间内便有相当高机械强度的硅酸盐水泥 它是石油工业专用水泥 广泛用于固井工程 油气水井的修井工程上 1 油井水泥的配制 油井水泥是用氧化钙60 70 二氧化硅21 24 铝矾土4 7 氧化铁2 7 配制成生料 将生料在高温炉内煅烧 获得以硅酸3钙 3CaOSiO2 硅酸2钙 铝酸3钙 铁铝酸4钙为主的熟料 再在熟料中加入适量的石膏研磨成细粉制成油井水泥 22 二 油井水泥 因为油井水泥凝固受温度影响很大 故根据井的深浅的不同分热井水泥与冷井水泥 2 选用原则 按水泥API等级标准分A H多个等级 以下数据为模拟试验所得 A B C级用于从地表 26度 到1828 8m 76度井温 的浅井D E F级用于1830 4878m 井温76 160度井温 G H级用于从地表到2438 4m 93度井温 的井 G级有普通 中抗和高抗之分 高抗G级是我们常用的 23 二 油井水泥 3 物理性能 细度 有普通和超细之分 凝固时间 水灰比50 时75度时初凝1小时45分至2小时45分22度时初凝3小时至7小时30分 抗折强度和流动性 水灰比50 时养护48小时75度时大于62公斤 平方厘米 高抗 22度时大于18公斤 平方厘米 24 二 油井水泥 4 凝固影响因素 温度越高 凝固时间缩短 起反应快 压力越大 凝固时间缩短加入适量缓凝剂 石膏 硫酸铁 表面活性剂加入适量速凝剂 烧碱NaOH NaCL CaCL2 25 三 打塞施工 准备 地面 各设备运转良好 计量池大小 计量杆 比重计 足够多一点的干水泥 特种车辆台数 井筒 井筒要畅通 冲探 是否有落物 完好 查套 是否有变形 便于将来回采 清洁 清洗注灰井段套管内壁的蜡质 死油 铁锈 以便灰塞固结牢固 下管通木塞至规定深度 压井油套平衡 无喷漏 无气泡 26 三 打塞施工 配浆选用级别合适的油井水泥 密度3 15 禁用结块变质水泥或不同型号混用配制成1 85 1 95g cm3的水泥要求 均匀加入 充分搅拌 提高速度 量好密度 27 三 打塞施工 过程1 先替水泥浆 然后用与井筒液性一致的液体 将水泥浆顶替至灰面设计位置以上20 30米 油管面比套管面高出一段 2 上提油管至预计水泥面以上1 0 2 0米 反洗井 洗出多余的泥浆 3 再上提油管20 30米 关井候凝48小时 28 三 打塞施工 循环洗井 替水泥浆 压井液 水泥浆 清水 清水 顶水泥浆 反洗井 关井候凝 29 三 打塞施工 过程 4 探灰面 加压3 5吨 实探与设计允许误差为2米 5 验塞 试压法 清水15Mpa 30分钟压降小于0 5Mpa降液法 抽汲 气举 至1500米 浅井至灰面以上20米 8小时液面不上升为合格 30 四 打塞工艺要求 打塞前洗井平衡 不喷漏 水泥浆体积 干水泥用量 清水用量的准确计算配足量水泥浆 附加量 管内粘附 顶替时掺混损失 地面设备 管线与泵内残留损失替水泥浆 第一要替准顶替水量 密度与井内液性一致 第二要形成压差2 3大气压 保证起管时 泥浆能从油管内自动流出 或不抽芯 反洗量为注灰管内容积的1 5倍 并观察返出残余浆量要求从配浆开始到洗井 总时间不超过初凝时间的75 31 五 风险处理 插旗干 一般指水泥浆在油套环空固结而将打塞管柱卡死 原因是 泥浆替到位后 水泥车坏 提升设备也坏 管柱不能及时上提或是不能及时洗井 或者是配浆替浆时间过长 水泥浆超过了初凝时间 避免风险方法 1 如遇水泥车坏 及时上提打塞管柱 2 提升设备环 及时洗井 3 考虑现场实际 配浆时加适量缓凝剂 4 保证地面设备完好 灌香肠 指水泥浆在油管内固结 原因如上 只是水泥浆没在环空内 没将油管卡死在井内 损失要小 另例 广1 8报废井替1 2方比重1 9的泥浆后 不洗井起管 结果灌肠8根 32 六 打塞失败的举例分析 顶替水不足或过量 计量误差 地面漏失 地层负压 主要针对悬空塞 造成塞面下沉或灰浆进地层而探无塞面 需要采取填砂等前期工作 地层压力高 井口外溢 在替浆后起管 洗井过程中 灰浆上顶被洗出地面 原因是压井不合格 顶替水的密度和井筒内液体密度不一致 造成起管过程中或油管喷或套管喷水干水泥不合格 水泥浆不凝固 灰浆比重没达要求 设备和特种车辆在关键的时候坏 33 七 特殊井打塞体会 稳压候凝 对于高压不稳定井 加压3 5Mpa对油套不平衡井强行打水泥塞 对于上部漏点吐喷 可接水龙带憋压起管1根 形成1根油管长的套管灰浆 也可在管柱结构上加接单流阀 井口加自封来完成对于下面层段漏失井 采取填砂打塞 对于清水压不住的井用泥浆来压 泥浆压不住 是否考虑采取机械桥塞等办法 34 八 监督点 理解设计 按设计的工序和要求监督 下井管柱清洁 紧固 准确 各类数据 包括井内管柱 各工序资料数据的录取 清楚 准确 打塞前井筒液体的准备情况 是否平衡 是否洗净 是否喷漏 要清楚 配浆 替浆 顶浆 起管 洗井 关井过程中是否有异常情况 以及对异常情况的处理方面的记录要清楚 探灰 验塞是否合格 第三章封隔器找漏 一 单封找漏 二 双封找漏 三 封隔器找漏监控点 四 起下封隔器质量标准 36 封隔器找漏 随着油田的开发 多种因素会造成油水井的套管损坏 特别是在水泥返高以上井段的油层套管腐蚀穿孔的现象越来越严重 套管穿孔后 漏点向井筒内返出大量的水 泥浆和砂子 使油水井不能正常生产 由此 我们就要采取一定的手段来修复套管漏点 在修堵 目前多采取补贴和水泥挤堵 漏点之前 我们必须准确地找准漏点所在位置 目前 我们针对现场实际 多采用封隔器找漏和井温找漏等方法 井温找漏 找水的原理在后面的堵水章节里讲 本章节主要讲封隔器找漏 分单封和双封找漏来讲解 37 一 单封找漏 准备工作下管探砂面 冲砂洗井下铅模通井查套下刮削器刮套管 清洁井壁 按设计要求下找漏管柱 依次下入 工具 水泥返高 生产层 K344 114封 安全接头 745 5节流器 上连通阀 35球座 人工井底 38 一 单封找漏 施工步骤及要求 清水洗井达进出口平衡 投球入座 油管正顶水 蹩压打开节流器 同时坐封隔器 待套管出水后 关套管闸门 油管正蹩压5Mpa 10Mpa 15Mpa 视井深 井况而定 各点分别稳压10min 并测出各压力下的吸水量 如能稳压 无吸水量 证明卡点以上井段不漏 可加深找 如有吸水量 则上提管柱继续找 采用对折法 缩小卡距 将漏点上下界控制在5米以内 39 一 单封找漏 施工步骤及要求 每找到一个漏点 都必须将封隔器上提至不漏井段 验证封隔器是否密封 确认封隔器密封后 才能确定所找漏点的准确性 40 二 双封找漏 与单封找漏相结合 一般针对套管有两个以上漏点的井 先用单封找出最上部的一个漏点 然后再下双封找出其他漏点 也可下双封单独对其一井段 某一点来验证漏点情况 41 二 双封找漏 施工步骤 1 下入铅模查套 验证套管有无变形 2 按设计要求下入找漏管柱 3 反洗井至进出口平衡 4 油管内投球5 油管内正蹩压5 10 15MPa 座封隔器 同时验证套管有无漏点 42 二 双封找漏 施工步骤 6 根据验套情况 按设计要求上提或下放管柱 使封隔器达到预定深度后 再按步骤5执行 7 找准漏点在5米以内 油管正挤三个点 测准漏点的吸水资料 8 每找完一个漏点后 都要将封隔器卡在不漏井段 验证封隔器密封情况 9 起出找漏管柱 43 二 双封找漏 技术要求 1 下油管必须限速 2 施工时 套管必须打开 找漏时如发现套管返水 则应上提管柱验证封隔器 如仍返水 则应起出管柱更换封隔器 3 找漏应尽量一次找完 封隔器不能长时间停放在套管内 44 三 封隔器找漏监控点 管柱清洁 坚固 准确 限速下管 每小时20 30根 平稳下管 井筒液及入井液干净 保证球能密封地坐于球座之上 注意外吐井 双封的间距合适 不能过长 封隔器坐封时避开套管接箍位置 油管正打压之前要求套管液面到井口 负压吸水井造成假像 45 三 封隔器找漏监控点 找漏管柱打压后的放压及上提管柱时要缓慢 以待封隔器胶筒完全回收确定有漏点 应该有压力 时间和吸水量等基本资料 防漏点外吐砂或泥浆等脏物带来的后果 不要让封卡在漏点以下停留时间过长钟8 7 高12 找漏应尽量一次找完 封隔器不能长时间地停留在井内 46 四 起下封隔器质量标准 封隔器由工具队专人负责清洗 拆 装 维修 试压 检验 存放 附有档案 合格证 现场使用应有专车 专人运送交接 轻装轻卸 不得磕碰 沾油污 泥污 现场交接应仔细检查 符合技术要求 性能可靠 下井前应记录型号 规范 配下深度 与其配合使用的其它工具的次序 连接位置准确 带封隔器管柱 尾管不少于3 5根 下管速度每小时不超过25 30根 井口操作摘吊卡上提高度不超过30cm 上扣打背钳 丝扣涂油上紧 47 四 起下封隔器质量标准 下封隔器管柱井口必须装自封 起管时在封隔器出井口前2根油管卸掉自封 下管应在计算不剪断坐封销钉深度处试坐封一次 检验封隔器性能 下管途中应注意拉力计悬重变化 防止中途突然坐封 起管解封 应先解封释放胶筒 并反复活动使其变形恢复后才正常起管 参考标准Q SL0086 87Y211型封隔器井下作业操作程序推荐作法SY 5106 86油气田封隔器通用技术条件SY T5105 1997油气田用封隔器分类及型号编制方法 48 油气田用封隔器分类及型号编制方法 如Y211 115封隔器意即压缩式 单向卡瓦支撑 提放管柱坐封 提放管柱解封 钢体最大外径115mm 注意封与安全接头的配套使用 注意封卡位置的准确并避开套接箍和炮眼 第四章挤水泥工艺 一 定义和目的 二 挤水泥方法 套管平推 空井筒 法 光油管挤水泥法 单封隔器挤水泥法 双封隔器挤水泥法 不吐喷挤水泥法 水泥承留器挤堵法 三 影响挤封水泥效果的因素 50 一 定义和目的 1 定义 利用液体压力挤压水泥浆 使之进入漏点 地层或地层与套管之间 造成密封和固结的一种工艺方法 2 目的 堵漏 挤层 封串 二次固井 封弃井 51 二 挤堵方法 套管平推 空井筒 法 这种种方法是利用套管直接挤注水泥浆 而不下入其它任何管柱 施工步骤 坐井口 接地面管线 试挤测吸水能力 挤水泥浆 替泥浆 关井候凝 完井 此法适用于上部套管损坏的堵漏或工程报废井的挤封 优点是施工简单 安全可靠 缺点是不能进行分层挤注 容易在套管内壁上留下水泥环 52 二 挤堵方法 光油管挤水泥法 施工步骤 将光油管下入挤封井段以上30 40m 试挤 挤注水泥浆 替挤顶替液 关井扩散压力 控制反洗 反挤替挤液 关井候凝 此法适用于深层作业 套管壁不会有大段灰环 可采用先替后挤的施工方法 封堵效果较好 缺点是不能挤中间层段 此法选用于深井堵漏 封堵深部串槽和封堵顶部水层 与填砂注灰塞相配合 可挤封油层顶部串槽 说明一点 目前我们将管柱下入的深度 考虑到保护上部套管的承压和不卸压洗井等因素 管柱的下深应尽量能满足 从管柱的尾端到挤堵层段的距离空间能容纳所要顶挤的灰浆总量 缺点也很明显 53 二 挤堵方法 单封隔器挤水泥法 此法是用一级封隔器封隔非封堵层段 适用于挤封下部层位 如果使用单封隔器与填砂注灰塞相配合 可以进行多层或中间层挤封水泥的施工 施工步骤 对非串通层进行注灰塞或填砂保护 下入单级封隔器挤封管柱 试挤 挤水泥 替挤替挤液 关井扩压 测量吐出量 上提封隔器至反洗位置 反洗 最后反挤关井候凝 或提完钻具关井候凝 此法下井管柱结构简单 挤水泥针对性强 对非挤封层保护得好 对于上套管损坏井和薄皮套管井能免受挤封时高压液体侵害 54 二 挤堵方法 双封隔器挤水泥法 这是一种在单封隔器挤水泥法的基础上 用下双封隔器来代替单封隔器挤水泥法的填砂塞或底灰塞 实现封隔器挤水泥的方法 施工步骤 上封隔器位于夹层中 下封隔器位于挤封层位以下1 2米处 两封隔器间接有筛管 然后顺次进行试挤 挤水泥 替挤 关井扩压 放压 测外吐量 上提管柱到反洗位置 反洗 上提或反挤 最后关井候凝 此法避免了注灰塞与填砂所造成的浪费 消除了由此而引起的危害 缺点是施工复杂 对井的状况要求高 掌握不好容易发生水泥卡钻事故 55 单流阀 滑套 二 挤堵方法 不吐喷挤水泥法 在采用封隔器挤水泥时 为防止发生卡钻事故 还要在关井扩散后放压 放压时 一部份封堵串通的水泥浆返出井口 这样不仅浪费了水泥 对封堵效果也产生不良影响 为解决这上问题 采用了不吐喷挤水泥法 采用不吐喷挤水泥法要在井口套管四通上坐一自封封井器 与套管闸门配合来控制套管通道 在挤灰管柱上接一 32亳米油管封堵器 或单流凡尔 其上再接一个滑套 并将油管脚堵死 其它与单 双 封隔器挤水泥结构相同 56 二 挤堵方法 不吐喷挤水泥法施工步骤 下双封隔器挤水泥管柱 装井口自封封井器 试挤 挤水泥浆 替挤水泥浆 关井扩散压力 上提注灰管柱到反洗高度 投球憋压打开滑套 控制压力反洗井 反挤泥浆使灰面脱离套管脚20米 上提注灰管柱10 20米 憋压关井候凝 水泥浆初凝后起出全部注灰管柱 此法的优点是可以提高封堵效果 避免侵害油层 对于高压封串注水井特别有利 高压注水井压力高 用重泥浆也很难压住井 应用不吐喷挤水泥法可以在不用泥浆压井的情况下挤水泥 封堵效果与质量都好 同时避免压井泥浆污染油层 一般 用此种方法挤水泥都能获得成功 此法的缺点是施工较复杂 57 二 挤堵方法 水泥承留器挤堵 管柱结构由MSR型机械坐封工具和MMR型套阀水泥承留器两大部分组成 将两部分在地面连接好 下到预定的坐封位置后 先采取上提 旋转管柱来释放上卡瓦和弹性控制套 再下放管柱到坐封位置 下放上提管柱 产生相对位移 压缩胶筒 下卡瓦张开 坐封拉力 来坐封水泥承留器 58 二 挤堵方法 水泥承留器挤堵 然后上提 右旋管柱 使坐封工具脱离水泥承留器 此时水泥承留器的阀体关闭 两部分脱离后还可通过起下坐封工具 将其插管再次插入与拔出水泥承留器 插入时承留器的阀门打开 拔出时关闭 目前这套工具正广泛应用于我们江汉油田的超高压注水井 插管式高压封隔器 和挤注水泥施工中 效果较好 水泥承留器 灰面 59 二 挤堵方法 水泥承留器挤堵 施工步骤 填砂 打塞 下水泥承留器管柱 座封 试挤 挤水泥浆 替挤水泥浆 上提管柱拔出插管 反洗井 关井候凝 钻塞 验塞 此法具有不吐喷挤堵法的优点 但比之更简单 更优越 更安全 一是挤层压力高 不用对挤堵层放压扩散 挤堵效果好 二是对上部套管能进行有效地保护 三是能有效地防止卡钻事故 水泥承留器 灰面 60 三 影响挤封水泥效果的因素 挤封方法的确定 以挤封质量 施工安全为原则 考虑挤堵位置 井况 挤堵层数及其物理性质 挤水泥层位的选择 对多漏点 应从上到下 从大到小挤 对封串槽 应从低渗透层到高渗透层挤入 对渗透率差异大的 采用封隔器分层和投球挤封法进行 挤水泥井下管柱结构 安全合理 挤水泥用量 以井眼的大小和挤封半径为依据 结合油层渗透率 有效孔隙度估计一个基数 还要考虑诸多因素 61 三 影响挤封水泥效果的因素 水泥浆性能要求 从地层物理特性 从挤层段漏点的不同 从挤入的施工方法的不同来考虑水泥浆的细度 密度和粘度等因素 挤水泥前的准备工作 挤水泥技术参数的确定 泵压 排量替注隔离液 试挤过程中完成 清洁孔眼 替挤与关井扩压 替挤量适当 扩压半小时左右 待压降50 左右即开井 放压与反洗 控制放压 观察分析 控压反洗 一 钻水泥塞 第五章钻塞 二 钻铣可钻式桥塞 63 一 钻水泥塞 64 施工准备 1 管柱准备 井场备有符合设计要求的下井管柱 管柱摆放整齐 清洁 高于地面03m 严格丈量管柱长度 误差不大于02m 1000m 2 钻头准备 井场备有符合设计要求的钻头 其外径小于套管内径6 10mm 常用三牙轮 尖刮刀钻头等 下井前精确测量钻头的外径 内径 长度和螺纹型号等数据 并绘制草图 65 施工准备 3 设备准备提升 旋转和循环设备作业前就位并检查 调试合格 4 井筒准备 下通井管柱至水泥塞面 进行通井 洗井 用螺杆钻具时 通井规长度和直径符合设计要求 保证井眼畅通 水泥塞面深度准确并无落物 5 修井液准备现场备足井筒容积1 5 2 0倍的修井液 66 施工工序 1 地面检查钻具质量及工作情况 2 钻具配合自上而下为 螺杆钻具钻水泥塞 钻头 螺杆钻具 加压钻杆 缓冲器 井下过滤器 提升短节 油管 钻杆 动力水龙头钻水泥塞 钻头 钻杆 动力水龙头 转盘钻水泥塞 钻头 钻杆 方钻杆3 下钻具4 连接进出口管线 67 施工工序 5 钻至设计深度 钻进过程中根据现场实际和所使钻具的不同控制好钻压 5 10 7 15 10 25kN 转速 40 60 60 120r min 排量达上返速度不小于08m s 充分循环 接单根之前循环不少于20min 每钻进3 5m划眼一次 替出井内钻屑 6 起出井内钻具 7 下入通 刮削工具 通井刮削至设计深度 并完成在设计深度 8 用洗 压 井液替出井内修井液 9 起出井内管柱 10 装井口 68 安全质量监督要点 1 下井工具尺寸准确 管柱组合清楚 有详细记录和草图 2 下钻时井口必须有井控装置 并安装合格的指重表或拉力计 3 钻塞前保证塞面无任何落物 4 使用螺杆钻具时 修井液必须清洁无杂质 5 每钻进3 5m划眼一次 6 钻无进尺时应停钻 长时间一点有可能损坏套管 并提钻分析原因 采取合理措施 69 安全质量监督要点 7 所钻塞下为射开高压层时 或后来的注水见效层 应有防井喷措施 8 接单根之前应充分循环防止钻屑卡钻 9 钻穿水泥塞或至设计深度后 用通井规或刮削器通井至设计深度 并用1 2 1 5倍井筒容积修井液彻底洗井 10 对井筒试压 检查套管是否损坏 11 修井液符合保护油层要求 70 二 钻铣可钻式桥塞 71 施工准备 1 工具 常用钻头 平底 多刃磨鞋 管柱按设计要求 符合质量标准 2 井筒准备 按相关标准进行冲砂 洗井 通井 刮削 要求钻铣前 井下桥塞面无落物 72 施工工序 1 螺杆钻钻铣可钻式桥塞工序 地面检查螺杆钻具 试转正常 组合管柱 自上而下 钻铣工具 捞篮 螺杆钻具 提升短节 缓冲器 井下过滤器 提升短节 油管 下放管柱 下放速度控制在20 30m min 每下入500m左右灌满修井液 提前50m缓下加压5kN探塞面 73 施工工序 1 螺杆钻钻铣可钻式桥塞工序 钻铣 将管柱提离桥塞面1 2m 开泵循环至合适排量 并冲洗桥塞面后 下钻控制钻压5 15kN 进出口压力差不超过3MPa 直至钻铣至设计深度 起出钻铣管柱 通井至设计深度 洗井达到设计要求 74 施工工序 2 动力水龙头钻铣可钻式桥塞 钻压7 40kN 转速80 100 组合管柱 自下而上 钻铣工具 捞篮 钻铤 钻杆 动力水龙头 余下工序同上 3 转盘钻铣可钻式桥塞 钻压7 40kN 转速80 100 组合管柱 自下而上 钻铣工具 捞篮 钻铤 钻杆 方钻杆 其余工序同上 75 监督要点 1 下井工具 管柱规格 数量及结构 有详细记录和草图 2 钻铣可钻式桥塞时 防止损坏套管 3 钻铣同一深度 超过20min无进尺 应上提管柱分析原因 不得盲目增加钻压和排量 4 钻铣前 桥塞面无任何落物 5 钻铣桥塞下有射开高压层时 应有防喷措施 6 下钻时井口要有井控装置 并安装合格指重表或拉力计 7 修井液符合保护油层要求 8 钻铣达到设计深度时 应通井 洗井达到设计要求 第六章油田堵水 第一节油井出水原因及出水层位的确定 第二节机械卡堵水 第三节化学堵水 第四节找窜 封窜工艺技术 77 油田堵水技术 油井出水是油田开发过程中遇到的普遍现象 它给油井生产 油气集输和油田开发工作带来的影响是十分严重的 特别是水驱 注入水 边水及底水 油田 为了削除或减少水淹造成的危害 所采取的一系列封堵出水层的井下工艺措施统称为油井堵水 油田堵水技术是注水开发非均质油田的一项重要工艺技术 主要有机械堵水和化学堵水两种方法 机械堵水是用封隔器将出水层位在井筒内卡开 以阻止水流入井内 化学堵水是应用化学堵水剂的化学作用对水层造成堵塞 达到堵水的目的 78 第一节油井出水原因及出水层位的确定 一 油井出水来源 二 预防出水措施 三 油井出水层位的确定 综合对比资料判断出水层位 根据地层物理资料判断出水层位 机械法找水判断出水层位 79 一 油井出水来源 油井出水按水的来源可分为注入水 边水 底水及上层水 下层水和夹层水 注入水 边水及底水 在油藏中虽然处于不同的位置 但它们都与油在同一层中 可统称为 同层水 上层水 下层水及夹层水 它们是从油层上部或下部的含水层及夹于油层之间的含水层中窜入油井的水 由于它们是油层以外的水 所以统称为 外来水 80 一 油井出水来源 1 注入水及边水由于油层在垂向 水平方向的非均匀性 以及开采方式的不当 注入水及边水沿高渗透层或厚层正韵律底部高渗区向生产井不均匀推进 在纵向上形成单层突进 在横向上形成 舌进 这些均可造成油井水淹 2 底水当油田具有底水时 由于油井生产时在地层中造成的压力差 破坏了由于重力作用建立起来的油水平衡关系 使原来的油水界面在靠近井底处呈锥形升高 对于垂直井可能产生 底水锥进 对于水平井可能产生 底水脊进 它们均可使油井迅速水淹 81 一 油井出水来源 3 上层水 下层水及夹层水上层水 下层水及夹层水往往由于固井质量不高 或套管损坏而窜入油井 或者是由于误射 测进解释错误或射孔深度计算 电缆丈量错误等 水层使油井出水 均会使油井含水率上升过快 导致油井水淹 82 二 预防出水措施 对付油井的各种不正常出水 应以防为主 防堵结合 单靠出水后在油水井上采取各种堵水措施是难以达到预想的效果 特别是对于注水开发的多油层非均质严重的油田更是如此 综合性预防出水措施主要有以下三个方面 1 制定合理的油田开发方案 特别是要根据油层的特点 合理地划分注采系统 采取分采分注和规定合理的油 水井工作制度 以控制油水边界均匀的推进 83 二 预防出水措施 2 在工程上要提高固井和射孔质量 避免采取会造成套管损坏 或水泥环破裂 的井下工艺技术措施 以保证油井的密闭条件 防止水层和油层窜通 3 加强油水井的管理分析 及时调整分层注采强度 保证均衡开采 84 三 油井出水层位的确定 在油田开发过程中 油田不正常出水是难以完全避免的 发现油井出水后 首先必须通过各种途径了解水源 确定出水层位 而后才能采取必要的技术措施 目前判断出水层位主要有以下几种方法 综合对比资料判断出水层位 根据地层物理资料判断出水层位 机械法找水判断出水层位 85 综合对比资料判断出水层位 针对见水井的静态资料 井身结构 开采层位 油水井连通状况 进行精细研究 结合开采过程中的动态资料 产量 压力 含水变化 水质分析等 以及与本井连通的注水井压力变化进行综合分析 可初步确定来水方向及层位 为了更准确定出出水层位 应结合采出油样含水化验 分析水的矿化度和所含离子组成 判断油井见水是注入水 同层水 还是地层水 外来水 地层水一般都具有高矿化度 主要含钾 钠 钙及镁盐等 或含有硫化氢及二氧化碳等特点 而注入水则是低矿化度的 常含有硫酸根离子等 因此可根据见水后的化验资料 分析某种离子或盐的存在与否 即可判断油井见水是注入水还是地层水 进而判断出水层位 86 根据地层物理资料判断出水层位 1 流体电阻测定法流体电阻测定法是根据不同矿化度的水有不同的导电性 即电阻率不同 利用电阻计测量油水流入油井的电阻率变化曲线 确定出水层位 首先向井内注入一种和井内水具有不同含盐量的水 进行循环洗井 并把井内原有的液体循环干净 进行初次控制测量 可测得一条控制测量电阻率曲线 然后将液面抽汲到一定深度后再进行一次测量 抽汲量的大小取决于外来水量的大小 这样交错进行 抽汲一段 测量一次 直到发现外来水为止 87 根据地层物理资料判断出水层位 2 井温测量法井温测量法是利用地层水具有较高温度的特点确定出水层位的方法 首先用均质流体冲洗井筒 使整个井筒内的液体温度分布均匀后 测量井内温度变化曲线 然后降低液面 使地层水进入井内 一直达到测出温差为止 降低液面后所测井温曲线发生突变的部位 即为外来水进入井内的位置 88 根据地层物理资料判断出水层位 3 放射性同位素法放射性同位素法是以人为的方法提高出水层段放射性强度为基础判断出水层位 对比分析注入同位素液体前后测得的的放射性曲线 如后测得的曲线在某处放射性强度异常剧增 说明套管在该处吸收了放射性液体 根据此异常 结合射孔资料 可确定套管破裂位置及与套管破裂位置连通的渗透地层 89 机械法找水判断出水层位 1 找水仪找水找水仪能在油井正常生产的情况下 不停产而测得各小层的产量和确定主要出水层位 以及近似地估计出水量 仪器主要由电磁振动泵 注排换向阀 皮球集流器 涡轮产量计 油水比例计等几部分组成 其工作原理是当仪器下到预定位置后 电磁振动泵开始工作 用井内原油将集流器的皮球打胀 密封仪器与套管的环形空间 使液流全部由仪器内部通过 流动的液流冲动涡轮转动频率 从而得知该层的总液量 油水 90 机械法找水判断出水层位 1 找水仪找水工作原理比例计是利用油和水的导电性差异来确定油样中含水量 它由电容探头及井下测量电子线路组成 可以将含水量的变化转换成电容大小的变化 再由电子线路转换成直流电位差的变化 由电缆传送到地面 由二次仪表记录出直流电位差的数值 根据记录的直流电位差值 查含水百分比与直流电位差关系曲线便可得到所测层位的持水率 并根据持水率与流量求得含水率 91 机械法找水判断出水层位 2 封隔器找水用封隔器将各层分开 然后分层求产 进行地面化验含水 可确定含水层 其特点是工艺简单 能准确确定出水层位 但施工时间长 对窜槽井或油水层之间的夹层很薄的井 无法确定油水层 92 机械卡堵水是油井堵水的主要方法之一 是使用封隔器及其配套工具来封堵高含水层 阻止水流入井内 适用于多油层开采时 暂时封堵高含水层 而生产低含水层的油井 并且被封堵的油层在条件许可时 解封后可继续采油 方式 机械卡堵水一般有四种方式 封上采下 封下采上 封中间采两头 封两头采中间 下面介绍两种常用的堵水管柱 第二节机械卡堵水 一 整体式堵水管柱 二 丢手式堵水管柱 93 Y211 114封 安全接头 筛管 丝堵 一 整体式堵水管柱 主要由压缩式封隔器和管柱支撑工具 卡瓦支撑或尾管或卡瓦封隔器支撑 这里讲Y111与Y211的配合使用 1 用途 用于中深井堵水 堵漏2 施工步骤 下铅模查套 按设计下堵水管柱 座封 下放座封负荷 验封 试压 下入抽油杆及活塞生产 上提油管解封 起出卡堵管柱 卡堵层 生产层 人工井底 生产层 抽油泵带泵套 Y111 114封 配产器 空 94 一 整体式堵水管柱 3 技术要求 监督点 管限速25 30根 小时 下管过程中 上提油管高度不得超过0 5米 座封Y111和Y211时 应计算好座封卡距 下放座封负荷不小于80KN 如果只有单级Y211封 座封负荷不小于60KN 此管柱抽油泵必须带悬挂泵套 不能用筛管替代配产器 95 一 整体式堵水管柱 4 工艺特点 此管柱只适用于2500米以内的泵抽井 该堵水管柱随生产管柱一同起下 施工简便 但堵水管柱的寿命取决于生产管柱的生产周期 在泵抽时 管柱上下蠕动 影响封隔器的密封性 座封加压过大 造成上部泵抽管柱弯曲 并与抽油杆偏磨 缩短管柱寿命 96 Y341 114封 丢手接头 二 丢手式堵水管柱 这里要讲的是将堵水管柱下至预定位置后 通过水力实现坐封 丢手 来达到堵水的目的 根据所下封隔器的不同 悬挂支撑方式的不同又可分为卡瓦悬挂式 平衡式 可钻式封隔器等多种形式的丢手堵水管柱 这里只介绍江汉常用的悬挂式丢手堵水管柱 卡堵层 生产层 人工井底 生产层 抽油泵 Y341 114封 筛管 丝堵 35球座 97 Y341 114封 丢手接头 二 丢手式堵水管柱 1 用途 对出水层进行封堵2 施工步骤 下入铅模查套 按设计要求下堵水管柱 反洗井 油管内 试井车用钢丝绳吊入38球杆入35球座 油管正蹩压16 18MPa二次 分别座封二级江汉Y341封 起出38球杆 油管内投入50 8的钢球 正蹩压8 10MPa 剪断丢手接头销钉 呈正洗井状 起出丢手接头以上管柱 下入泵抽生产管柱 卡堵层 生产层 人工井底 生产层 Y341 114封 35球座 98 二 丢手式堵水管柱 3 技术要求 监督点 管柱清洁 紧固 准确 井口对中 下管限速 25 30 丢在井内封隔器及井下工具管柱的重量必须小于封隔器胶筒与套管的磨擦力 该封非卡瓦悬挂式 为防止下滑 现在多采取的是卡瓦悬挂式 即上上封为Y441 下封为Y341 丢手管柱 封隔器座封及丢手过程中 套管阀门必须打开 99 第三节化学堵水 略讲 化学堵水是向高渗透出水层段注入化学药剂 药剂在地层孔隙中凝固或膨胀后降低近井地带的水相渗透率 减少油井高含水层的出水量 达到堵水的目的 根据堵剂在油层形成封堵的方式不同 分为非选择性化学堵水和选择性化学堵水 非选择性化学堵水是将堵剂注入到预堵的出水层 形成一种不透水的人工隔板 使油 水 气都不能通过的堵水方法 100 第三节化学堵水 略讲 选择性化学堵水是将具有选择性的堵水剂笼统注入井中 或注入卡出的高含水层段中 选择性堵剂有些本身对水层有自然选择 并能与水层中的水发生作用 产生一种固态或胶态阻碍物 以阻止水流入井内 这些堵剂因有对水层的选择性 很少进入油层 即使进入油层并不与油发生作用 在生产与排液过程中随油 气一起排出 化学堵水根据化学药剂在地层内发生化学反应方式的不同 分为双液法化学堵水和单液法化学堵水 101 第四节找窜 封窜工艺技术 油水井发生套管外壁与水泥环或水泥环与井壁之间的窜通 称为套管外窜槽 套管外窜槽的主要类型有 第一界面窜 套管与水泥环 第二界面窜 水泥环与地层 水泥环窜 隔层窜 通过测井或井下作业施工等方法 落实确定管外窜槽层位和井段的过程称为找窜 找窜是为下一步封堵窜槽井段提供依据 102 一 找窜 常用找窜方法有 同位素测井找窜 声幅测井找窜 封隔器找窜 103 同位素测井找窜 同位素测井找窜是向井下地层挤入含有放射性元素的工作液 再测得井下的放射性曲线 通过放射性曲线与未挤含有放射性元素的工作液前的自然放射性曲线相比较 来判断地层的窜槽情况 同位素测井找窜作业施工及监督要点主要包括以下内容 作业准备 收集井况 井史资料 编写施工设计 按设计要求配制同位素液 水泥车 洗井液应满足设计要求 104 同位素测井找窜 施工步骤及技术要求 通井 冲砂 洗井 下光油管到人工井底以上1 2m 探砂面冲砂和清洗井筒 起出井内油管 测放射性基线 按设计下管柱 装井口 后页附全井找窜图 接水泥车 压裂车 进出口管线 地面管线 并对井口按设计要求试压 按设计要求试挤 正替同位素液至需测油层上部10m 关套管闸门正挤 挤完顶替液关井至设计要求时间 105 同位素测井找窜 施工步骤及技术要求 加深油管柱至井底以上3 5m 或设计要求深度 反洗井 起出井内管柱 测放射性曲线并进行解释 全井找窜 106 同位素测井找窜 以上施工步骤是全井找窜 根据找串的目的和找窜层段长度 可选择全井和分层段找窜两种方法 下面简单介绍一下分层段找窜管柱 向 层注入活化液 若 和 之间有窜 则活化液将从 层向上串入 层 若 和 层之间有串槽 则活化液将从 层向下串入 层 凡是活化液串入的层位 就会在曲线上有异常显示 工作筒 单流凡尔 配水器 分层找窜原理示意图 107 同位素测井找窜 窜槽井段 基线 放射线 井层 油管结构 同位素找窜测井曲线 通过对比挤入活化液前 后两条曲线 就可以检查出有串槽存在及串槽所在井段 如果发现封隔器上部或下部层段 即非活化液挤入层段 的放射性强度有明显增加 则说明此处层间有串通 串槽现象 108 同位素测井找窜 3 监督要点 光油管完成在找窜部位油层下部 分层时封隔器座在需测井段夹层中部 试压 试挤时禁用同位素液 同位素液配制时应搅拌均匀 且容器应清洁 高压井测井应在压井后进行 挤同位素液前和挤同位素液反洗井后 井筒应清洁 109 同位素测井找窜 3 监督要点 挤同位素液时顶替量要准确 计量误差小于05 禁止将修井液挤入地层和窜槽部位 测井要在放射性半衰期内进行 洗井时洗井液用量不少于井筒容积的2倍 洗井返出的第一个井筒容积的液体连同地面残液按环保要求处理 作业时高压区禁止人员穿越 110 声幅测井找窜 声幅测井找窜是根据声波幅度衰减在测井曲线上的变化来判断窜槽井段的 检查油层套管外壁固结的水泥环质量 根据声幅曲线分出好 中 差 无水泥四个等级 但是声幅测井仅反映了固井第一界面 套管和水泥环 质量 而不反映第二界面 水泥环和地层 情况 因此 用声幅测井解释固井质量好的井段 也存在着窜槽的可能性 套管越簿 水泥环越密 声波衰减越大 测井仪器 固井良好 固井质量不好 接箍显示 111 声幅测井找窜 声幅测井找窜施工及监督要点主要包括以下内容 作业准备 收集井况 井史资料 套管变形破损或井下有落物影响作业时应进行处理 编写施工设计 施工步骤及技术要求 起出原井管柱 下通井规通井至人工井底或预测井段以下 用1 5 2倍的井筒容积的修井液洗井后起出洗井管柱 112 声幅测井找窜 施工步骤及技术要求 下测井仪器测井 解释测井曲线 作业监督要点 井底及预测井段清洁至符合设计要求 套管无损坏 仪器起下顺畅 资料解释准确 达到设计目的 113 封隔器找窜 封隔器找窜是下入单级或双级封隔器注水管柱至欲测井段 在验证封隔器和油管密封性能合格后 正注挤入清水 在地面测量套压变化 封隔器套压法找窜 或套管溢流量变化 封隔器套溢法找窜 若套压变化或套管溢流量变化超