井下作业基础知识讲座 PPT课件

1 井下作业基础知识 2 井下作业是油田稳产 上产的主要手段 也是采油厂成本消耗大户 由此可见搞好井下作业施工质量与管理分析 对于全厂油水井施工质量提高与生产操作成本的综合控制 起着至关重要的作用 3 井下作业系统施工种类繁多 施工中所需的下井工具 更是品种多 类型杂 并且同一型号但规格不同的井下工具 其性能 价格也不相同 因此就必须掌握各种下井作业的基本知识 了解常用井下辅助工具的作用及适用环境 下面我主要从以下几个方面向大家介绍一些井下作业基础知识 4 1 油水井井下作业的种类 4 井下作业主要工序及要求 3 各类井下作业施工的目的及方法 6 井下作业辅助工具及作用 内容 7 井下作业验收与结算 2 各类采出 注入井的结构及特点 5 井下作业主要消耗材料 5 一 油水井井下作业的种类 油水井井下作业根据施工目的的不同 可以分为两种 第一种 维护性作业施工 如 抽油机井检泵作业施工 包括检换小泵施工 电泵井的检电泵施工 螺杆泵检泵 注水井的重配施工 同时油水井井下调查 处理 其它 小修等施工项目均属于维护性作业施工 第二种 措施性作业施工 如 抽油机井换大泵施工 新井下泵 措施后下泵 油水井压裂 报废 酸化 解堵 机堵 化堵 补孔 抽改电 电改抽 抽改螺 电改螺 水井的试配 调整 调剖 试验等施工项目均属于措施性作业施工 6 二 各类采油 注入井的结构及特点 目前我厂油田采油方式主要以机械采油方式为主 其中以抽油机井为主 螺杆泵机械采油 电泵井采油为辅 一 采油井 7 抽油机 抽油杆 井口 1 抽油机井的结构及工作原理 工作原理 由电动机提供动力 经减速箱将电机的高速旋转运动 变为抽油机曲柄的低速转动 并由曲柄 连杆 游梁机构将旋转运动变成驴头上 下往复运动 再通过毛辫子 悬绳器连接光杆 通过抽油杆带动深井泵工作 抽油泵 油管 8 抽油泵 管式泵杆式泵 整筒泵组合泵 衬套泵 管式泵 由于整筒泵具有型式多 冲程长 重量轻 在运输及井下工作时不会发生衬套乱等特点 目前各油田都在逐步用整筒泵取代组合泵 泵筒的材料最常用的是碳钢和合金钢 管式抽油泵主要由工作筒 游动反尔 固定反尔 活塞等零件组成 9 工作原理 当活塞上行时 游动凡尔关闭 固定凡尔打开 吸液进泵 排液出井 当活塞下行时 游动凡尔打开 固定凡尔关闭 泵内液体进入油管 不排液出井 10 八十年代大庆油田从美国引进 并结合油田生产的实际 开展了其配套技术的试验和研究工作 形成了潜油电泵采油配套工艺技术 满足了油田各类油井和不同时期的工艺要求 2 电泵井采油工艺技术 11 潜油电泵结构 潜油电泵由三部分七大件组成 其中1 井下部分 包括潜油电泵 潜油电机 保护器 分离器四大件 2 中间部分 主要是传输电能的专用潜油电缆 3 地面部分 包括控制屏和变压器两大件 12 1932年 法国人勒内 莫依诺发明了螺杆泵在此之后 螺杆泵这种水利机械在世界范围内得到了广泛的应用 发展和完善 螺杆泵应用于原油开采是最近二十几年的事情 它是为开采高粘度原油而设计的 3 螺杆泵采油工艺技术 13 压裂工艺目前 压裂方式有普通压裂 多裂缝压裂 选择性压裂 限流法压裂 定位平衡压裂 高能气体压裂 CO2压裂等 油田常用的压裂方式主要为普通压裂 多裂缝压裂 选择性压裂 脱砂压裂 压裂改造的对象是具有增产 增注条件的油层 其中普通压裂主要针对具有一定厚度的油层的改造 多裂缝压裂主要针对同一厚油层内压开多条裂缝的改造 选择性压裂主要针对厚层内的低含水部位的改造 脱砂压裂主要针对密井网等情况下需要形成短宽裂缝井的改造 虽然压裂工艺较多 但其工艺管柱及工具基本一致 水力压裂的主要工序有 准备 试压 试挤 压裂 加砂 替挤 扩散压力 活动管柱等 14 水力压裂技术从1947年开始迄今已有50多年的发展历史 五 六十年代 作为增产增注措施 压裂目标是提高单井增产增注效果 七十年代 根据低渗透油田勘探开发的需要 压裂成为油气藏改造的重要手段 八十年代 由于压裂优化设计 裂缝诊断及压裂材料的发展 极大地促进了各项压裂工艺技术的发展 水力压裂成为提高动用储量 原油采收率和油田开发效益的有力技术措施 进入九十年代以后 水力压裂逐渐成为制定低渗透油田开发方案的主导因素 水力压裂技术的发展历程 15 大庆油田1973年开始采用水力压裂作为油田增产增注技术至今已有28年的历史 压裂工艺经历一个不断发展完善的过程 目前形成了一系列压裂工艺技术 主要包括普通压裂技术 限流法压裂技术 炮眼球分级压裂技术 投球法多裂缝压裂工艺技术 平衡限流法完井压裂工艺技术 定位平衡压裂技术 水平缝脱砂压裂工艺技术 选择性压裂工艺技术 复合压裂工艺技术及泡沫压裂工艺技术 16 2 油井堵水作业施工油井堵水技术是指采用机械或化学方法 对产水油井的高产水井段或层段进行临时性封隔或封堵 从而改善油井的产液剖面 减少产水量 由于减少了相应的井内层间干扰或一层内层段间的干扰而增加产油量 从而达到降低油井含水 增加产油 改善开发效果的目的 17 我国从五十年代开始研究和应用油田堵水技术 至今已有三十多年的历史 其发展历程可分为以下两个阶段 1 机械卡堵阶段 自五十年代至七十年代末 各油田大面积研究和应用井下封隔器和配套的井下管柱 卡堵高含水层段 取得了明显的经济效益 2 油井化学堵水发展阶段 此阶段始于八十年代初期 以胜利油田和华北油田为代表 较快地发展了油井化学堵水技术 特别是水溶性聚合物投入应用后 全国油井化学堵水呈逐年增加的趋势 油井堵水主要工序有 起原井 刮削 冲砂 验窜 下入堵水管柱 磁定位 封堵 下泵完井等 18 防顶防窜平衡丢手堵水管柱图 19 可调层堵水技术管柱图 20 3 酸化 解堵 调剖作业施工 这三项措施性作业施工 在一般情况下均不需要动管柱 就可以完成上述施工 酸化的作用是解除注水井油层堵塞 提高注水量 解堵措施目前多用在注聚井 其目的是解除油层近井地带聚合物堵塞 降低注入压力 提高注入量 调剖措施是利用注水井非均质多油层间存在的吸水差异和启动压力的差异 调剖剂优先进入并封堵启动压力低的高深透层或部位 使之吸水能力降低 由于调剖剂具有自由选相的功能 因此在一定程度上可以解决注水井无法机械分层和层段内无法细分的问题 而达到调整吸水剖面 改善水驱开发效果的目的 21 4 油水井大修 目前修井技术主要分为十二大类 检测 打捞 切割 倒扣 刮削 补接 补贴 钻铣磨 震击 整形 侧钻 辅助等 修井的主要对象是套损井 同时还有因此引发的井下管柱及工具事故 目前我厂大修队伍1个 主要承担油水井解卡 打捞等工作 其他复杂的大修工作均由井下作业公司专业大修队伍承担 大修费用由油公司统一管理 验收 22 检测类主要针对井下异常现象 如套管变形 错断 破裂及井下落物等情况 选择适当的工具或仪器进行检测 为制定技术方案 选择工具和现场施工提供技术资料 目前主要检测方法有印模 主要指铅模 和工程测井 井径测井 超声波成像等 23 印模 铅模及胶模 主要检测套管变形 破裂 错断和井下落物情况 它可提供有问题井段的深度 变径 落物鱼顶形态等资料 但由于铅模规格的影响 它所提供变径情况不够精确 24 工程测井井径测井可提供有测井通道的套管变形 破裂 错断井准确的深度及变径数据 它是修井前常用的检测技术 目前主要采用36臂井径和40臂井径测井仪 超声波成像测井 彩色超声波电视成像测井技术 可提供有测井通道的套管破裂 外漏 变形 错断井准确的深度及其它定性资料 25 打捞类该技术主要针对井下落物井 按井内落物类型将打捞工具可分为管 杆 绳缆 仪器 小物件等五类 按工具结构特点可分为锥类 矛类 筒类 钩类 篮类和其它等六类 它们主要通过造扣 锁紧 套紧 钩抓 磁吸等作用完成打捞过程 主要工具有公母锥 可退式捞矛 可退式捞筒 强磁打捞筒 内外钩等 26 27 切割类该技术主要针对井下被卡管柱 套管等进行切割 它包括机械割刀 内割刀 外割刀 化学喷射切割 聚能切割 在取套回接技术实施过程中一般应用机械割刀 在打捞管柱过程中也能应用到切割类工具 28 补接类该技术主要针对取出原井旧套管后下入新套管与原井余下套管的连接 主要工具有铅封套管补接器 封隔器形补接器 同时还可能应用切割类工具对套管进行切割后的补接或对扣连接 29 补贴类该技术主要是指套损井扩径修整后的套管内径达到或接近原内径时 为了保障修复井段套管的强度和密封性能 而实施的套管内壁补贴技术 目前主要应用的技术是密封加固技术 它往往与扩径整形修井工艺衔接实施 30 铣磨钻类该技术主要针对井下较复杂的卡埋事故 复杂落物 修整鱼顶等 主要工具有铣鞋类 套铣筒 内铣鞋 外铣鞋 磨鞋类 平底磨鞋 梨形磨鞋 凹型磨鞋 钻头类 刮刀钻头 尖钻头 31 整形类该技术主要针对套管变形井实施整形 使变形部位内径恢复或接近原来内径 主要工具有冲击胀管类 梨形胀管器 旋转震击整形器 和碾压挤胀类 偏心辊子整形器 三锥辊整形器 另外还有燃爆整形技术 整形技术实施达到修复后往往应配套实施补贴和加固 以确保套管的强度 32 侧钻类该技术主要针对套管损坏部位较深 损坏严重 实施常规修井工艺无法修复或修复成本过高的套损井 在套损部位以上某处开窗侧钻一个斜直或水平井眼 钻开原井生产层位后实施固井完井 实现正常生产 侧钻工艺技术需要配套使用以下工具 斜向器 送斜器 开窗铣锥 钻头 33 其它 工程报废 该类技术是修井过程中不可避免的 一切修井技术均有它的适用范围和对象 一但问题井的情况复杂就有可能造成无法修复甚至无法生产 为了保持正常的注采关系 就必须实施报废打更新井 34 四 井下作业主要工序及要求 一 抽油机井检泵1 施工准备 施工准备按Q SYDQ0481的规定执行 2 起抽油杆柱 检查杆柱 起抽油杆按Q SYDQ0528的规定执行 3 拆井口 拆井口按Q SYDQ0514的规定执行 4 起管柱 检查管柱 起泵管柱按Q SYDQ0528的规定执行 5 刺洗 量配管柱 涂丝扣胶 用通井规通油管 量配管柱按Q SYDQ0513的规定执行 6 下泵管柱 下井油管完好无损 抽油泵和活塞运动自如 下泵管柱按Q SYDQ0528的规定执行 35 四 井下作业主要工序及要求 一 抽油机井检泵7 坐井口按Q SYDQ0514的规定执行 8 下抽油杆柱 上提光杆卡好防冲距 下抽油杆柱按Q SYDQ0528的规定执行 9 试抽 试抽压力达到3MPa以上 稳压15min 压降 0 3MPa为合格 10 注意做好环保工作11 收尾 交井 交井按Q SYDQ0533的规定执行 36 施工中若需增加下列附加工序 则按如下要求进行1 刮蜡 通井 刮削刮蜡 通井 刮削按Q SYDQ0511的规定执行 2 探砂面 冲砂探砂面 冲砂按Q SYDQ0512的规定执行 3 打捞 打铅印打捞 打铅印按Q DQ1197 1998的规定执行 37 备注 1 无机泵杆设计 不出施工设计 特殊情况 请示作业科批准后 方可出施工设计2 杜绝无设计施工或施工完补设计 一旦发现 不予验收或验收按不合格井处理 3 施工设计的基础数据必须齐 全 准 施工工序必须按以上要求认真填写 4 施工过程中如需更改设计 由作业队先到工技作业岗更改施工设计 用更改后的设计指导下一步施工5 施工过程中必须按施工设计步骤 要求进行施工 6 实际下泵深度与设计下泵深度误差范围为 5m 实际下井抽油杆深度与设计下井深度误差范围为 10m 单级杆实际下井抽油杆深度与设计下井深度误差范围为 10m 否则 不予验收 38 7 下井抽油杆杆径 泵径必须与设计一致 特殊情况 必须先由作业大队有关部门请示厂有关领导和作业科批准后 再由作业队到工技作业岗更改施工设计 用更改后的设计指导下一步施工 否则 不予验收 8 若检泵井在施工过程中需改为小修完井 则作业队需先到工技作业岗更改施工设计 用更改后的设计指导下一步施工 9 若小修井在施工过程中需改为检泵完井 则作业队需先到工技作业岗更改施工设计 用更改后的设计指导下一步施工 10 若施工中需增加工序 则作业队需先到工技作业岗填写增补工序 然后再施工 39 二 注水井重配施工1 施工准备 施工准备按Q SYDQ0481的规定执行 提前3天关井降压 井口压力降至3 0MPa以下方可拆井口 起原井管柱 检查管柱2 起油管按Q SYDQ0528的规定执行 3 组配管柱 涂丝扣胶 用内径规通油管 按Q SYDQ0513的规定执行 4 下配注管柱 按Q SYDQ0528的规定执行 40 二 注水井重配施工5 测磁定位6 洗井 三个排量从小到大洗井 直至化验水质合格 累计洗井排水量不少于300m3 7 释放8 注意做好环保工作9 收尾 交井 交井按Q SYDQ0533的规定执行 10 投捞转注 41 施工中若需增加下列附加工序 则按如下要求进行1 刮蜡 通井 刮削刮蜡 通井 刮削按Q SYDQ0511的规定执行 2 探砂面 冲砂探砂面 冲砂按Q SYDQ0512的规定执行 3 打捞 打铅印打捞 打铅印按Q DQ1197 1998的规定执行 42 备注 1 无水井报告单 不出施工设计 特殊情况 请示作业科批准后 方可出施工设计 2 杜绝无设计施工或施工完补设计 一旦发现 不予验收或验收按不合格井处理 3 施工设计的基础数据必须齐 全 准 施工工序必须按以上要求认真填写 4 施工过程中如需更改设计 由作业队先到工技作业岗更改施工设计 用更改后的设计指导下一步施工 5 施工过程中必须按施工设计步骤 要求进行施工 43 备注 6 实际下井油管深度与设计下井油管深度误差范围为 0 1m以内 实际下井封隔器卡点位置与设计下井深度误差范围为 0 1m以内 下油管必须上密封圈 否则 不予验收 7 洗井排量从小到大分三个台阶 10m3 h 15m3 h 20m3 h 25m3 h 30m3 h 直至化验水质合格 即 杂质含量 2mg L 含铁量 0 5mg L 累计洗井排水量不少于300m3 8 封隔器释放必须用水泥车 根据封隔器技术要求憋压和稳压 稳压时间至少30min 以保证封隔器密封效果 并做好记录 9 若施工中需增加工序 则作业队需先到工技作业岗填写增补工序 然后再施工 44 三 压裂施工 管柱结构由投球器 井口球阀 工作筒和堵塞器 水力压差式压裂封隔器 滑套喷砂器组成 施工程序 压前 测分层产液量 含水率 投堵 全井酸化 视井况而定 下入压裂管柱 压裂 地面循环 冲管线 地面高压管线试压 试挤 压裂 加砂 替挤 根据情况决定是否反洗井 或活动管柱 或上提管柱 或投球压二层 三层 压后 压裂完后投堵 探砂面 起出压裂管柱 下完井管柱 46 1 施工准备2 抬井口 起原井管柱 标准 执行标准同检泵 若原井有堵水管柱 则先打捞丢手 3 刮削 标准 刮蜡用小于套管内径6mm刮蜡器进行刮蜡 如下不去可根据实际情况缩小刮蜡器的直径 刮蜡深度至射孔底界以下10 15m 在射孔井段附近反复刮削3次 四 堵水施工 47 4 冲砂 标准 冲砂管柱丝扣要上紧 做到不刺不漏 冲砂管以砂面以上2m左右进行冲砂 液量充足 排量不低于20m3 h 冲砂时 平稳缓慢加深 管柱不堵不卡 冲砂要彻底 冲至人工井底后 以20m3 h的大排量进行循环 连续3次测得出口含砂量小于0 2 为合格 探砂面 核实人工井底 误差不得超过0 3m 48 5 下 起验窜管柱 实探人工井底 标准 套压法验窜正注水不少于三个压力点 一般采用高 低 高 即10 8 10MPa 每个注水压力稳压15min 若套压随着油压升高而升高 超过0 5MPa为窜槽 发现窜槽时 应上提封隔器到射孔井段以上 验证封隔器及管柱的密封情况 49 如果封隔器及管柱密封 确认为窜槽 如果封隔器及管柱不密封 起出这趟管柱 重下验窜管柱再进行验证 套溢法验窜先计量全井稳定的套溢量后 油注套溢 改变注入压力 压差在2 0MPa以上 计量注入量和套溢量 在2 0MPa压差下 套溢量变化大于500ml 小时 判断为窜槽 6 刺油管 按要求下入堵水管柱 50 7 测磁定位 测试结果通知工技机采室 合格后方可释放封隔器 8 封堵 1 机械堵水油管正打压18MPa 先将管柱灌满水 升压要平稳 稳压10min 重复3次 重复起压时 水泥车应放空再起压 砸丢手 井口投 52mmx1m加重杆 油管正憋压3MPa 丢手后起出投送管柱 51 2 化堵挤注堵剂 井口装四通及单流阀 40MPa压力表 闸门 要求井口具备放空条件 泵车及地面管线要求试压25MPa 5min 泵况良好 地面管线不刺不漏 泵车 300型井场备用一台 在装入堵剂前必须在井场等候施工 井口及地面管线应在下入堵剂前准备好 能连接的部位连好 挤堵剂时 作业机应处于随时可以活动管柱的工作状态 挤堵剂时泵车采用2挡 不许停泵换挡 缓慢升压至5MPa后 加大油门 迅速升压至20MPa 最高泵压不超过25MPa 带压候凝2h以上 堵剂用量和挤注压力按工艺设计要求执行 放掉油管压力 活动管柱 负荷正常后按正常速度起出管柱 9 下泵完井 53 防顶防窜平衡丢手堵水管柱图 54 按照API标准要求 J 55油管出厂状态应为全长正火 正火 回火或淬火 回火热处理工艺 其硬度应为洛氏硬度16左右 单根油管长度一般为9 7米左右 1 油管 类型 玻璃油管 涂料油管 普通油管 厂家 西德 西班牙 阿根廷 日本 上海宝钢和江苏承德等钢管厂 材质 均为中碳结构钢 J 55级油管 五 井下作业主要消耗材料 55 我厂抽油机井所用油管规格有 62mm和 76mm两种 主要性能参数 56 普通抽油杆特种抽油杆 2 抽油杆 1 普通抽油杆分为C级抽油杆 用于轻 中负荷的油井D级抽油杆 用于中 重负荷的油井K级抽油杆 用于轻 中负荷并有腐蚀性KD级抽油杆 用于中 重负荷并有腐蚀性 抽油杆是有杆抽油设备的重要部件之一 其作用是将抽油机的动力传递给井下抽油泵 57 高强度抽油杆 玻璃钢抽油杆 空心抽油杆 连续抽油杆 柔性抽油杆 2 特种抽油杆 常用超高强度抽油杆规范 22mm 25mm2种 58 3 光杆 规格分为 25mm 28mm 32mm 38mm其表面粗糙度低于0 8um 我厂抽油机井目前普遍采用镦头式 28mm普通抽油光杆 长