《连续油管技术》PPT幻灯片

1、连续油管作业技术 Coiled Tubing Operation Technology,主 要 内 容 第一部分：连续油管发展与性能 第一部分：连续油管作业工具第一部分：连续油管作业技术,第三部分：连续油管现场作业技术Coiled Tubing Oilfeild Operation Technology,连续油管的作业与优点 连续油管作业的基本技术要求 压裂酸化作业技术 机械除垢清理井筒作业技术 机械切割管柱作业技术 完井和二次完井作业技术 钻井作业技术 射孔作业技术,连续油管可以做什么？,1、洗井 清砂/清洗泥浆 除垢/洗井 2、酸化、压裂 3、气举 4、磨铣 5、砾石充填 6、封层 (注水

2、泥, 架桥塞),7、排液/完井管柱 8、钢丝/电缆作业 (射孔,测井) 9、井下作业 (移动套筒,气举阀, 起段塞,平直管作业) 10、定向钻井 11、打捞 12、二次完井,连续油管可以做什么？,连续油管应用情况,洗井 30 - 50% 定向钻井 5 - 7% 完井/速度管柱 5 - 10% 封层 2 - 5% 电缆 2 - 5% 打捞 2 - 4% 气举 0 - 10% 增产措施 0 - 25% 除垢 0 - 5% 磨铣 0 - 5% 钢丝 0 - 5% 压裂 0 - 4% 砾石充填 0 - 1% 电潜泵 0 - 1% 二次完井 0 - 1% 根据地区会有所不同,连续油管的优点,作业简单，作

3、业人员少，费用低。 搬迁快，占地小，环保，占地面积是常规钻井的1/3。 起下时间短、减少停产时间，常规油管的11倍。 起下钻时可以循环，封闭油管 可带压作业，对地层伤害小。 可选择不同尺寸的油管作水力通道 施工安全，维护方便 可以通过大斜度井,连续油管作业的基本技术要求,精确的深度测量 精确的重量测量和控制 油管运动的精确控制 合适的管柱结构-台阶型? 保证疲劳寿命? 压力控制设备的额定压力大于工作的最大压力 下井的所有工具的都要有尺寸图,基本的工作计划,井筒结构内径,深度,缩径 井筒方位(井斜,方向)勘测 井内液体性质 目标深度 该深度处的温度和压力 井口和地面设备 最大地面预期压力 提供动

4、力所需的连续油管组/注入头和管柱,标准地面设备,提供工作所需液力的注入设备和管柱 管柱的工作寿命和疲劳寿命 监测和记录设备 泵压 井口压力 井口温度 连续油管深度 连续油管重量 压力控制设备 防喷器 盘根盒 防喷管 带阀的三通 泵注设备,下入堵塞器和封隔器,下入堵塞器和封隔器 计划 可回收 永久 过油管 跨隔式封隔器 注意事项 作业温度 作业压力 流体配伍性 处理液 膨胀液 坐封方式 可回收性,推荐软件,计算机模拟模型 管柱受力模型选择合适的工具组合和管柱 工具组合和管柱工作状况预测 确定下入和起出时的危险点 产生运行曲线: 下入和起出连续油管的重量-深度 最大下放重量-深度 最大上提力量-深

5、度 下入与起出过程中轴向力-深度,堵塞器/封隔器作业设计,基本的作业设计 确定深度 井筒清洗和准备 下入或起出工具的轴向力 最大允许下放重量 提升时管柱/井下工具允许最大载荷 解封等待的时间 应急预案 工具下入但不能起出 管柱遇卡 堵塞器或封隔器泄露不能承压,井筒准备,防喷盒长度可以容纳井底工具 取出井内所有障碍物 井下安全阀安装保护套？ 气体举升阀-安装无效的 冲洗排出井内任何淤积物 通井保证井下工具下入到合适位置 可选择的 下入定位器短节或进行套管接箍测井 在设计深度下入井径规 如需要对设计深度进行磨铣,运行步骤,按供应商建议的步骤操作封隔器和堵塞器 有弹性体的工具下入要慢 通过障碍时尤其

6、要减速 确定起出管柱时的重量 缓慢的用水置换?在起出管柱时,解封提出封隔器/堵塞器,确认防喷管能够容纳起出的工具串 使通过堵塞器/封隔器的压差为0 解封 等待弹性体缩回15-60分钟 起出工具时不能造成抽吸效应 在通过限制时降低速度，例如定位短节，滑套,第一次连续油管压裂作业开始于于1993年，加拿大阿尔伯塔省东南部浅气层，通过2-7/8连续油管注入25吨支撑剂，排量3.0m3/min。 在过去几年，在北美有1千多口井通过连续油管压裂改造；到目前为止，5000多口井进行了连续油管压裂。 应用最多的国家：加拿大，其次是美国，第三是英国 （英格兰、爱尔兰）。,压裂酸化作业技术,可对每个层进行改造。

7、 降低作业时间。 不需要作业架、桥塞和井口装置。 不需要打水泥。 减少设备的租赁时间。 缩短了作业时间和排液时间，加速了生产速度。 比常规压裂NPV提高35-110%。 摩阻高。地面施工压力高。注入排量低。,压裂酸化中的优势,多层压裂常用方法,单层压裂方法,地理位置：加拿大Alberta东南， Medicine Hat浅气藏。 埋深：10002000ft。 地层：白垩西砂岩地层， 分成Milk River组 和Medicine Hat组。 物性： Milk River =15-25% K=0.1-50.0md。 Medicine Hat =20-35% K=10-100md。,地理位置图,应用

8、实例,连续油管改造首先对气藏所有气层进行射孔，然后一个作业对每个层进行改造、排液、投产；常规压裂是首先对下面Medicine Hat层组射孔，采用投球进行压裂、排液，然后下桥塞对上面Milk River层段采用投球进行改造，排液，然后回收桥塞，在对整个井投产。 30口加密井：公司A对22口加密井用连续油管压裂（CTF）；公司B对8口井用常规压裂方法(SFT)进行压裂。 两家公司都使用Wire line公司对井进行射孔，具有类似的射孔孔眼参数；施工液体相同（增能的水基交联压裂液），排量不同；支撑剂相同20/40目压裂砂；连续油管压裂排量1.5-2.0 m3/min，支撑剂体积5.0-30.0吨，

9、地面压力35-40MPa。,现场应用,评价结果表明： 连续油管压裂仅多花41,500加元，但压后初始产量增加54.8百万方/天Mcf/D,比普通压裂增加37.6%。 折现为10%时的净现值达3200万，比普通压裂增加57.1%，而税后投资回报率达到36%，比普通压裂增加16.9%。,经济评价结果表,经济评价,与常规压裂方法比较，连续油管压裂改造的层数多、 程度高，增加了单井的产量。 连续油管压裂增加了可采储量。 虽然连续油管压裂费用高，但整体经济效益好于常规压裂。 连续油管压裂能降低对环境的影响和对后勤的要求。,压后认识,陆地油井连续油管打捞 作业装置安装示意图,海上油井连续油管打捞 作业装置

10、安装示意图,打 捞 作 业 技 术,取出断脱、落井、或卡住的工具 常规的工具类型每种作业都有独特性 连续油管与钢丝绳相比有很多优点 强度高 刚度高可以进入水平井 可冲洗落物 可以使用液力打捞工具,连续油管过封隔器操作系统,打捞作业示意图,打捞作业技术要求,1、工具组合必须能够： 抓住并夹紧落鱼 可以施加足够力保证震击器工作 如果不能打捞上来能放开落鱼 2、防喷管足够长可以容纳落鱼 3、开始前准备好各类打捞工具 4、制定打捞方案,技术要求,5、收集资料 井筒结构（深度，内径，限制。） 井筒方位 井筒内液体特性 井底温度和压力 落鱼深度 落鱼状况 井口和地面设备 6、落鱼方位确定 靠向哪侧 对中情

11、况 可捞部分长度 7、准备精确的图表 内/外捞工具 落鱼尺寸-内径，外径，锥形，或有锯齿,落鱼资料,落鱼是卡住的还是自由的 确定需要的拉力-是否需要震击器？ 落鱼是被碎屑环绕/覆盖 需要打捞篮? 落鱼材料 磁性体好不好用？ 颚式夹钳? 计算机模拟打捞作业模型？,打捞作业设计,设计包括 深度确定 清洁井筒 抓住取出落物所需轴向力 允许下放或上提的最大重量 如果需要，泵压多大 风险预案 现有工具不能捞出落物时 落物卡住 落物仍然卡住，打捞工具不能退出 安全接头不能释放 起出的打捞管柱太长，防喷管无法容纳，主阀无法关闭 连续油管接近疲劳强度,打捞作业井下工具,典型的打捞工具包括： 连续油管连接器无头

12、螺钉式或卡瓦式 双瓣单流阀 安全接头-液力或机械式 加速器/增强器 加重杆 冲击器-液力或机械的 打捞工具-打捞筒，打捞矛。 所有的打捞工具必须能够释放 在下工具之前准备一准确的井底工具尺寸表,打捞工具,锥碗式打捞筒,胀缩式卡瓦打捞矛,有“中国帽子”的打捞抓钩,震击器和冲击锤,落鱼震击器给落鱼一个向上的力使其解卡 必须使用配套的加速器，中间下入加重杆 冲击锤有时代替震击器产生连续的向上的冲 击作用 加速器不一定与冲击锤一起使用,辅助工具,定位工具-旋转接头 打捞筒导向装置 扶正器机械的或液压的 万向节花键或旋转 马达低速容积式马达 铅印 规环 捞沙筒 磨铣工具用来修理落鱼,典型管柱图,大斜度井

13、打捞管柱,有马达和弯头的管柱,基本打捞管柱,机械除垢清理井筒作业技术,利用连续油管除垢 用马达钻或磨 冲击钻井 *喷射冲洗 *化学措施 * 在泵注作业讲解,连续油管冲砂洗井示意图,除垢作业设计,准备以下材料 井筒结构 井筒方位 环空流体特性 垢的特性和体积 处理液特性 目标深度，压力，温度。 所需的马达或冲击工具 井口和地面设备 确定垢的特性及所用的技术 处理钻屑和使用过的入井液的方法？ 人员安全保护（有毒的硫酸锶/钡）,沉淀物性质,普通无机物沉淀： 可溶于盐酸的碳酸盐 硫酸盐水垢，一些可溶，一些不可 氯化物水垢水或弱酸盐可溶 铁垢溶于HCI 硅酸盐溶于HF 氢氧化物-溶于HCI 混合的杂质-

14、水垢和有机物，地层杂质，分析它，酸加入芳香烃？,井筒清理,磨铣和钻井会产生大量切屑或碎片 影响环空内流动 导致缩径处沉积堵塞 可能引起管柱受卡 对可能反应问题的点派人值守 密切监视泵压和悬重 最大的可能切屑量 返出液体处理设备 返出液体的处理方法 在大位移井和水平井中需用高粘度液体或泡沫携带钻屑，用软件选择最好的携带液和泵注程序,钻、磨、扩眼,钻、磨、扩眼是清除坚硬沉积物的常用方法 钻铣到受限部位 受限部位以下扩眼 容积式马达和扩眼设备很长 地面压力控制设备必须合适 冲击钻井设备明显较短 成本比容积式马达低 不能和扩眼钻头配套使用 产生旋转，冲击和压力脉冲作用 工作介质有氮气，水，溶剂，酸 仅

15、靠向下的冲击力作用循环进/出 钻头，磨鞋，扩眼工具都必须仔细选择，咨询制造商什么工具适合何种沉积物,磨削和套下扩眼,磨削工具,套下扩眼工具,钻削工具,工作液,与井下工具和井内液体配伍 必须能携带切屑并返回地面 软件可以预测流速，泵压与清洁效果的关系 摩阻减低剂会有帮助 用泡沫或氮气段塞定期清洗有助携岩 用产出液对返排有帮助？ 马达以上安装的循环短节可以提高环空流体的速度有助于提高携带能力,计算机模型,磨削和钻井使用机械和液力操作 用力学模拟软件选择连续油管管柱和井下工具并预测危险点 用液压模型预测流速和泵压关系 作业中需要往复起下管柱，要特别留意连续油管的疲劳寿命能满足要求,清垢作业设计,选择

16、马达和冲击工具，钻头 计算机模型的模拟结果 预测可能的失败点 下入或起出过程中工具遇卡 扩眼刀具没有扩张或压力释放后没能缩回 马达反复停转在起钻前失效 扩眼器刀片脱落 冲击工具不能连续工作,设备选择,选择适合井筒的最大直径的连续油管 轴向力，流速，扭矩最大化 环空流速高，方便携带切屑 管柱疲劳寿命在限定范围内 保证地面压力控制系统能够满足作业压力和容纳井下工具长度，返出液有三通导出,典型井底工具,连接器卡瓦式或卡瓦-无头螺钉式适应大扭矩 双瓣止回阀 安全接头液压或机械方法 循环接头投球式或压力控制式 带旁通的循环控制接头可选择的 直棒-可选择 井下马达或冲击钻 磨鞋，钻头，扩眼刀具,辅助设备,

17、适合于马达并能满足井筒清洗效果的泵 返出流体处理设备-固控设备 流体混合，处理和泵送设备 不压井作业的节流管汇 设备操作人员和监督人员之间的沟通 监测和记录系统 泵压 井口压力 连续油管的深度和重量 流量 返回的钻屑量,除垢过程,井筒机械除垢的一般过程： 井筒准备 垢的成分分析 取出所有井下安全阀，气体举升阀 若需要，压井 设备准备 连接所有的循环设备 连接连续油管设备和压力控制设备 装配井下工具 测试 防喷器，盘根盒-试压，功能 在防喷管内测试马达，在木质表面测试冲击工具 记录工具开始工作，有效工作，停转时的压力 工作液准备 分批调配，或 随时调配-井筒内必须有足够的量,除垢步骤,除垢 下入

18、过程中缓慢泵送液体，防止马达转动或叶片张开 轻轻的接触障碍物-必须有液体循环 上提管柱，增加排量，直到最佳 如果使用胶体，循环直到到达井下工具 稳定泵压，缓慢下放井下工具到障碍物处 减小重量，观察压力压力高显示马达停钻，稳定的压力提高显示磨削或冲击工具工作正常 增加作用于钻头的压力得到满意的磨削效果 如果马达停钻，停止液体循环，上提一段距离，重新开始循环 为了携带切屑，可以注入高速小球 密切观察从滚筒到导向架之间连续油管的疲劳寿命 洗井，保证杂质被清除 从井底循环，直至返出液显示已经清洗干净 保持高泵速，从井中起出管柱,监测,除垢过程是多样且复杂的 对于所有操作，监测以下内容： 流体的速度和泵

19、压 返回压力 管柱运动磨铣不要太快防止被卡，优化排量 返出的固体-监测量和成分，如果返出物中有铁屑，停钻。,机械切割管柱作业技术,切割连续油管或其它工作管柱 切割套管或生产管柱 （化学或射流切割依靠泵的作用） 作业设计获取以下资料： 井筒结构，深度，限制。 井筒方位 井下及环空内液体特性 目标管柱尺寸，性质，切割深度 管柱切割的操作特点 地面和井口设备结构 确保可以精确控制深度 使用油管底部定位器或接头定位器,用井下马达切割,切割不同于套下扩眼 刀片上镶有硬质合金或聚晶金刚石 刀具的操作和马达使用相同的流体 切割所需的扭矩必须与马达相匹配 注意会产生大量的切屑 工作液系统必须能带回切屑 特殊的

20、流体 泡沫 高黏度液体洗井,切削注意事项,利用软件确定最适合的流体和速度 如果马达停转，连续油管受扭 斜井会产生一些问题： 管柱被卡 切屑不易排出 增加环空内液体黏度 选择大尺寸的连续油管 减少管柱长度 使用降阻剂 工具中应包括旁通阀 增加泵压到最合适,爆炸切割,由射孔公司完成 工具相对短 爆炸后胀开的落物不易打捞 爆炸后需要磨铣来修补鱼顶？ 利用软件进行预测 起出& 下入过程中连续油管的重量vs深度 最大的下入重量vs深度 最大的过载提升vs深度 如果操作时有内压，疲劳寿命快速降低,作业设计,基本的设计包括 深度确定 允许的最大的下放重量和提升超载重量 打捞爆炸后严重变形管柱方法 有效切割的

21、最大流速 洗井的最大流速 预估所需时间 风险防案,应急预案,利用马达磨削 在上提和下放过程中被卡 刀片不能充分打开 马达经常停转 磨鞋刀片脱落 切割不完全 刀具受损 爆炸切割 工具上提下放过程中遇卡 在上提下放过程中点火 点火失败 切割未完成 刀具受损,设备选择,连续油管设备 管柱尺寸优化与工具匹配且适合携带切屑 如果电子点火需有电缆 监测深度/重力的设备 常用的连续油管设备 泵组 泵的选择依据马达和排出切屑所需流量 排出液体处理设备必须能够处理所有的返回液和钻屑。包括磁收集器,井下工具组合,利用马达磨削，典型的工具有： 连续油管连接器卡瓦式，无头螺钉式，两者结合式 双瓣止回阀 安全接头液压的

22、，机械的，或联合作用的 循环阀-投球式，压力式，或两者联合作用式 油管底部定位器或短节定位器 井下马达（容积式） 磨鞋/套下扩眼器 爆炸切割，典型工具： 连续油管连接器卡瓦式，无头螺钉式 双瓣止回阀 油管底部定位器或短节定位器 电缆头可选择的电子点火工具 切割工具,切割作业准备,井筒和设备准备同机械作业 马达，地面测试记录如下数据： 马达开始工作时的压力和流速 记录效率最高时的压力和流速 记录马达停转时的条件,切割作业步骤,下放管柱到距限位短节或油管底部25 记录重量 上提25记录上提力 缓慢下放管柱到定位短节，标记连续油管 低速泵送液体并到达切割的目标深度 点火或提高流速开始磨铣 按预定时间

23、磨铣 打开旁通循环阀，流体高速循环 边高速循环边上提管柱 监测工作液，泵，工具的操作参数，整个操作过程中的压力 注意：爆炸切割危险，建议有工具提供商代表在场,连续油管的钢丝作业工具,连续油管通常可以完成由钢丝完成的工作 连续油管可以下入斜井 连续油管可以在起出前、清洗桥塞/气举阀中堵塞物 连续油管完成钢丝作业工作的工具是配套的 多数连续油管钢丝作业为打开/关闭滑套，取出气举阀,油管钢丝作业设计,作业设计包括： 井筒结构内径vs深度 斜井的井身方位 井筒内液体特性 滑套，心轴的位置/深度 目标深度的压力/温度 井口和地面设备 要取出的工具的类型和结构 操作步骤 所需工具类型 所需力 .地面设备必

24、须能够操纵从井内提出的所有工具长度,连续油管钢丝作业设备,可提供所需轴向力的连续油管可用于钢丝作业 如果井下工具需要清洁，可能需要捞筒或喷射工具 只有井下工具在取出前需要清洗时才需要泵组 需要常用的精确的深度测量和重力显示 地面压力控制设备必须满足井下工具的需要,一般的作业步骤,可以完成任何钢丝绳可以完成的作业 取出安全阀，安装保护滑套 提出钢丝绳可以取出的堵塞器 平衡要取出工具的压差，减少密封件的损害 在提出工具前，测量管柱和工具的重量 与目标物接触然后与钢丝绳作业步骤相同,完井和二次完井作业技术,连续油管完井的优点 地面设备少，占地少 时间短 与钻机装置比成本低 不压井作业安全性高 减少油

25、层损害的危险 , 大多数连续油管完井是二次完井，一些区域是用连续油管钻井和完井-一般用Hydrid CT连续油管组这里不予讨论。标准的连续油管组在该领域的工作面较窄.,二次完井,典型二次完井包括： 砾石充填 筛管悬挂 悬挂尾管 气举系统 喷射泵安装 尾管延长 油管修补/跨隔,二次完井设计,收集以下资料： 井筒资料，井身结构 井身方位 井内流体特性 目标深度 完井目标和详细资料 准备井身结构图-深度和内径/外径，工具名称/型号，落鱼的资料 工具安装方式 下入工具和力 如果是液压坐封封隔器，使用何种液体 目标深度的压力和温度 井口压力和温度 地面和井口设备,设计的注意事项,连续油管的机械性能 可能需承受重载 工作/坐封原理 机械或液力 压缩，拉伸，悬挂。 连续油管重量和运动的精确测量和控制 是否压井 井下工具组合 封隔器，堵塞器等工具坐封及以下深度的井筒条件 如果需要或怀疑，井筒刮削 保证注入头可以缓慢、精确的控制连续油管，不会打滑 确定下入速度，允许时间 利用计算机模拟确定操作的参数,作业