负压旋流连续冲砂技术PPT课件

1 水平井连续负压返冲砂技术 二O一三年十二月二日 阜新石油工具厂 2 第一部分项目概况第二部分水平井连续反冲砂技术第三部分负压旋流冲砂装置技术 汇报内容 阜新石油工具厂 3 一 研究背景 在砂岩油藏的开采 生产过程中 由于液体不断从地层流出 使地层砂进入井筒 部分砂随井内液体进入泵筒 加剧了抽油泵磨损 从而使抽油泵漏失 甚至造成卡泵 部分砂在井下沉积 砂埋油层 使油井减产 严重者造成油井停产 要恢复生产解放油层就需要将井筒内的沉砂清理出井筒 目前采用循环水冲砂或捞砂的办法较为普遍 即在井筒内下入冲砂管柱或捞砂泵 捞砂管柱 冲砂液体通过高压泵车注入井内 建立油套循环 冲洗井内沉砂 用冲砂液将砂子携带出井外 降低砂面 使油井回复生产 阜新石油工具厂 4 由于油井长时间生产造成地层亏空 冲砂时冲砂液进入地层造成油层污染 同时排出液较少严重影响了冲砂效果 而捞砂工艺在大量积砂井中一次捞砂量有限使捞砂效率降低 作业周期加长 劳动量曾大等 由此提出负压旋流冲砂工艺技术 既能达到冲砂清理出井筒内积砂 恢复生产 又提高了冲砂效率 节约成本 提高经济效益 随着油田的发展 老井 新井压裂逐年增加 由于受地层胶结疏松 气侵 水侵的影响 出砂井每年都在增多 清理井筒内积砂 恢复生产成为目前急需解决的问题 阜新石油工具厂 5 出砂原因 1 地层胶结疏松 地层胶结在生产过程中流体流动的剪切破坏和清洗炮眼的拉伸破坏克服了沙粒之间的聚合力 岩石强度 使油井出砂 2 气侵的影响 如上有气顶 下有丰富底水的油藏在油井生产过程中 气体对出砂量有很大影响 随着油层压力的下降 气泡不断长大 当气泡通过孔隙喉道时 由于油气界面变形 引起阻力增大 给砂粒间接性的提供了动力 使出砂量增加 3 水侵的影响 如有比较丰富的底边水 水侵使粘土膨胀 渗透率降低 破坏油流的连续性 产生水锁效应 增加流油阻力 从而使地层容易出砂 以上出砂原因无法避免 目前最有效的办法就是完井时下入完井防砂管 当完井防砂管不能适应该油藏时 最有效的工艺就是清理出井筒内积砂 而已经投产多年的老井 唯一的办法就是清理井筒内积砂 为了能有效 经济的清理井筒内积砂 提出了负压旋流冲砂装置 阜新石油工具厂 6 二 研究内容 1 在无连续油管情况下实现连续冲砂的研究2 负压旋流冲砂装置 淹没式射流泵及湍流旋转头 的研究 负压旋流冲砂成功率100 负压旋流冲砂装置返排率 70 起下管柱不卡井成功率100 三 考核指标 阜新石油工具厂 7 第一部分项目概况第二部分水平井连续反冲砂技术第三部分负压旋流冲砂装置技术 汇报内容 阜新石油工具厂 8 水平井连续反冲砂技术 一 管柱组成 该管柱由临时吊卡 井口自封器 工艺套管 特种接头 堵塞器及旋流冲砂器构成 该配置是在无连续油管情况下实现连续冲砂 如使用连续油管临时吊卡 工艺套管 特种接头 堵塞器可不使用 阜新石油工具厂 9 二 设计思路及原理 水平井连续反冲砂技术 设计思路 在无连续油管下的直井 水平井连续反冲砂 其实现思路是按图所示连接管柱下井 到位后最上一根油管下端连接特种接头 特种接头内腔由堵塞器形成密封使在连接油管时不停泵实现连续冲砂 特种接头与工艺套管之间有转换通道 当特种接头下至工艺套管以外后堵塞器被释放上行至上一级特种接头内形成油管内密封 每接一根油管 特种接头时堵塞器循环上行一次 阜新石油工具厂 10 二 设计思路及原理 水平井连续反冲砂技术 原理 工艺套管和生产套管之间的环腔为洗井进液通道 工艺套管和油管之间的环腔为洗井液出液通道 特种接头下端和工艺套管之间有密封盘根 上端内腔有堵塞器密封最上一根油管内腔 中间有出液口使洗井混合液通过工艺套管和油管的环腔返出井外 自封器和油管外壁形成密封使返出液不污染井场 同时为顺利连接油管起到保护作用 阜新石油工具厂 11 三 操作规程 水平井连续反冲砂技术 一 地面安装 1 将工艺套管上部分与自封器连接好 2 在地面将第一根特种接头内部安装好堵塞器 作好标记 其余特种接头下端接一根27 8TBG油管 3 大四通上装好洗井管线 二 下管柱 1 用27 8TBG油管连接旋流冲砂器 下放管柱至砂段以上20 30m时停止下放 若在下放过程中遇积砂时 立即停止下放管柱 起出一根27 8TBG油管 2 将工艺套管下部分内下入一根27 8TBG油管 27 8TBG油管上端安装吊卡 工艺套管下部分上端安装临时吊卡 两吊卡用钢丝绳连接 用作业车大钩挂油管吊卡 连接好油管 再将油管与工艺套管下入井内 3 将工艺套管上部分及自封器 内下入一根27 8TBG油管 27 8TBG油管上端安装吊卡 座在自封器上端 吊卡与自封器吊耳用钢丝绳连接 4 连接好自封器和大四通 自封器排水接头安装好排水管线 阜新石油工具厂 12 三 连续冲砂 第一根特种接头与工艺套管内的27 8TBG油管连接 开始洗井 在冲砂过程中不停泵 洗通后 下放管柱 反复连接特种接头及油管 下放管柱 直至洗井到位后 停止下管柱 继续洗井 直至返出液和洗井液水质基本一致 停止反洗井 四 起管柱 洗井停止时 立即开始起管柱 在管柱没出水平段时不能停止起管柱 将管柱起出 再拆除工艺套管 水平井连续反冲砂技术 三 操作规程 阜新石油工具厂 13 四 技术参数 水平井连续反冲砂技术 一 自封器 1 壳体最大刚体外径 380 2 钢体通径 100 3 胶芯内径 68 4 高度 470mm5 工作压差 15MPa6 工作温度 45 120 7 排水接头扣型 27 8TBG 二 工艺套管1 下入套管内最大刚体外径 116 2 最大刚体外径 128 3 最小内通径 95 4 有效长度 10375mm注 根据井径不同技术参数可调整 阜新石油工具厂 14 三 特种接头 1 最大刚体外径 95 2 最小内通径 60 3 密封压力 25MPa4 节流压力 1MPa5 工作压差 15MPa6 工作温度 45 120 7 连接扣型 27 8TBG 四 堵塞器1 最大钢体外径 58 2 密封压力 15MPa 四 技术参数 水平井连续反冲砂技术 阜新石油工具厂 15 第一部分项目概况第二部分水平井连续反冲砂技术第三部分负压旋流冲砂装置技术 汇报内容 阜新石油工具厂 16 1 根据研究思路 研制了负压旋流冲砂装置 完成了室内及现场试验 2 加工制造负压旋流冲砂装置 进行了现场下井应用 一 负压旋流冲砂装置概况 负压旋流冲砂装置3D图 实物照片 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 17 二 研究思路 在研究之初 根据以往试验使用的情况和井下工具的特定 提出了三种方案 最后在多次技术交流后 领导和技术人员与工程师确定了产品的技术方向 方案一 冲砂设备中心管内腔缩径 在冲砂时因截流形成负压区对工具一下液体形成抽吸 问题是井下混合液无法形成湍流 而且缩径形成的负压抽吸能力有限 方案二 冲砂设备中心管内腔缩径 外部采用了截流皮碗 旋流头 这种方案的问题是 井内液砂混合物能形成湍流 但受中心管内腔面积的影响 缩径形成的负压极小 无法对井内液体进行抽吸 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 18 方案三 经过大量地面试验 和油田技术部门探讨试验最终确定本工具 采用掩没式射流泵 截流皮碗 旋流头结构 在截流皮碗的作用下 大量冲砂液通过旋流头对叶轮形成高速旋转 在叶轮带动下井下液砂混合物形成高速湍流 同时叶轮能有效的将胶结物绞碎随同冲砂液携带出井外 一小部分冲砂液通过掩没式射流泵喷嘴高速射流 经喉管在其两端形成负压区对井下液砂混合物形成抽吸 这样既解决了因地层亏空返排效率底的问题又解决了井下混合物无法形成湍流问题 经过反复评审 论证 和争取相关领导和技术专家的意见 最终确定了掩没式射流泵 截流皮碗 旋流头的技术方案 并提出了相关的细节问题 负压旋流冲砂装置技术 19 负压旋流冲砂装置主要由 掩没式射流泵 截流皮碗 旋流头 叶轮等组成 结构剖视图 三 负压旋流冲砂装置研究 1 装置结构 喉管 喷嘴 负压区一 负压区二 旋流头 掩没式射流泵 截流皮碗 旋流头 叶轮 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 20 结构组成 掩没式射流泵机构 截流皮碗 旋流头 叶轮等机构 采用掩没式射流泵对井下液砂混合物进行有效抽吸 材质为热处理优质合金钢 喷嘴采用了硬质合金材质 截流皮碗外径略小于套管内径 124mm 大量液体经截流皮碗截流通过旋流头形成旋流带动叶轮形成高速旋转使井下混合液体形成湍流 喷嘴 喉管 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 21 装置原理 该装置下到井下砂面以上0 1米处 井口进行反冲砂作业 冲砂液经截流皮碗的作用 截流皮外和套管内壁形成初密封效果 一小部分冲砂液进入喷嘴形成高速射流在负压区一处形成负压 高速流束经喉管至扩散管处形成负压区二 两负压区产生的负压对井下混合液体形成抽吸 同时大部分冲砂液经截流皮碗内腔进入旋流头产生高速旋流带动叶轮高速旋转使井下混合物形成湍流经抽吸作用进入管内排出井外 旋流头设计为六头螺旋机构带动叶轮高速旋转并使冲砂液形成湍流 截流皮碗内腔进液通道设计为2mm 宽 x72mm 长 x32 数量 的通道 解决了皮碗在起管柱时的卡井现象 同时满足冲砂需要的排 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 22 喉管 喷嘴 负压区一 负压区二 旋流头 3 技术特征 1 掩没式射流泵喷嘴和喉管比例为1 2 4 为高效射流泵 2 喷嘴采用了硬质合金材质 耐磨 抗冲刷 延长了使用寿命 3 截流皮碗外径 124mm 0 4 上端挂胶件内设有抬肩 起管柱时不卡井 4 旋流头为六头螺旋槽 能有效带动叶轮旋转可绞 打 碎井下胶结物等 5 掩没式射流泵喉管 扩散管及喷嘴内表面光洁度为0 8 大大提高了泵效 延长了使用寿命 旋流头 叶轮 叶轮 喷嘴 负压旋流冲砂装置技术 23 2 预期效果 装置随管柱起下顺利 返排能力强 3 技术参数 表1装置技术参数 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 24 5 室内试验 1 旋转 环空注水加压 2 起下是否顺利 多次上提下放 3 90摄氏度 20MPa下的强度试验 2 试验内容 1 试验目的 通过室内模拟井筒试验 验证装置的旋转 返排等性能指标是否符合要求 将装置置于室内模拟套管内 通过地面设备注水打压 验证其性能 负压旋流冲砂装置技术 25 3 理论计算 掩没式射流泵作用下的返吐能力计算 以 124mm套管为例 即在井下液体充足的情况下返吐能力可以达到100 17 满足设计要求 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 26 4 试验装配过程 负压旋流冲砂装置技术 27 5 试验结果 一体化多功能设计 操作简便 相对费用低 旋流头带动叶轮设计 既可以使混合液湍流又具有绞碎胶结物的功能 掩没式射流泵 喷嘴 喉管选取适当 泵效高 满足冲砂要求 技术亮点 经过室内模拟试验验证 装置旋转可靠 起下顺利无卡点 返排能力强 达到了预期设想 截流皮碗弹性好 不卡井 安全可靠 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 28 现场施工照片 工具下井前外表及关键部件检验 连接管柱 管柱下井 起出后检测 负压旋流冲砂装置技术 阜新石油工具厂 29 结论 1