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青西油田复杂井大修技术研究与应用

发布时间:2016-11-14 21:28:51 浏览:482 次 字体大小: | |

    摘要:随着青西油田的进一步开发,措施工作量的增大,井下出现的卡钻、卡管、酸化封隔器解封失效和井下落物等日益增多。由于青西油田井深、温度高、斜度大,井下状况复杂,解卡、打捞大修难度相当大。本文对影响青西油田深井大修的因素进行了详细的分析,并对深井大修采用的工艺技术进行了介绍,现场应用效果显著,以期今后对玉门油田深井大修有所借鉴。

    关键词:青西油田 大修 技术 应用

    青西油田位于酒西盆地的西端,青西坳陷青南凹陷的中央。主力储层位于白垩系下沟组埋深为3900~5200m,油藏温度110~170℃,压力系数1.1~1.45。岩性有白云质泥岩、泥质白云岩、砂砾岩等,储油空间以裂缝和孔隙为主,由于受地质构造、岩性特征等因素影响,决定了该区域新投井初产不高、近井地带油层污染严重、裂缝连通性差、降产速度快的生产特性。酸压是青西油田主要油层改造措施,措施后经常造成酸化封隔器解封失效、管柱卡死的情况。同时,在测试、清蜡过程中也出现电缆、钢丝绳落井事故。由于井深、温度高、斜度大,井下状况复杂,这些井大修难度相当大。为确保青西油田的正常生产,研究应用了一些适合深井大修的新技术、新工具.顺利完成了深井解卡、打捞等工作。

    一、影响深井大修主要因素

    青西油田是目前国内油田井深、地层压力和井下作业难度系数比较高的地区之一。通过近几年的大修实践,认为影响青西油田深井大修的因素包括五点。

    1.井深的因素

    青西油田井深一般都在5000m左右,最大井深达到了5800m,由于受施工压力、地面循环系统和措施管柱等因素的影响,施工时切削磨铣下来的铁屑和井筒内陶粒、地层砂很难循环至地面,造成施工钻具卡钻的风险增大。同时由于井深,钻具在不同的压井液中,准确计算伸长量难度很大,给打捞时探鱼头和钻压的确定带来困难。

    2.井斜的因素

    青西油田开发井以超深定向斜井为主,井斜最大达到67.4°,水平位移最大达到538m。由于井斜因素的影响,打捞施工中起下钻摩阻都很大,在施工时地面及时正确判断井下情况难度大。同时在井斜较大的超深井解卡打捞施工过程中,轻钻压进腔抓鱼、套铣进鱼等在现场操作时难度也很大。

    3.井身结构复杂

    青西油田开发井井身结构主要采用9in+7in、9in +7in+5in、7in+5in、7in+5in,有的井套管环空较大,钻削上返相当困难;有的套管内径小,容易出现井下卡管或落物事故。

    4.井下落物的因素

    青西油田酸化措施管柱常采用封隔器、伸缩管等工具。这些工具一般结构比较复杂,外径也较大,而且具有很高的硬度和钢性,给套磨铣、打捞施工工具的选型和作业增加了难度,一般需要加工特殊工具。

    5.地层压力的因素

    由于青西油田地层压力高,起下钻操作不慎容易诱发井喷事故。同时,人井液性能不稳定,在高温、高压条件下很容易失水、沉淀,形成泥饼,导致卡管和井下落鱼被埋,无形中又给打捞增加了难度。

    一、适用深井大修的工艺技术

    根据青西油田的特点和难点,经过几年的实践,发展和应用了适合青西油田的大修技术,这些技术克服了深井大修面临的不利因素,顺利完成了大修施工井。

    1.小井眼连续套铣技术

    (1)原理:该项技术主要针对井下砂卡、水泥固死管柱事故的处理。主要原理是采用套铣鞋+多级套铣管+1~2级随钻捞杯+钻挺+钻杆钻具组合,通过循环、旋转除去落井油管周围的沉淀砂及金属碎屑,为下步打捞落井管柱创造了基础条件。在有效解决超深井单根套铣工艺起、下钻时间长、效率低等问题的同时,还具有对套管损伤小、套铣进尺多、容易捞获落鱼的优点。

    (2)套铣管柱组合:自下而上为:铣鞋+套铣管+捞杯+钻杆+方钻杆。

    (3)套铣管长度的确定(表1)。

    表1    套铣管长度的确定

套铣管长度的确定

    2.过接箍打捞技术

    (1)原理:将连续套铣管柱中的套铣头换成双级扣卡瓦捞筒(图1),先将引鞋引进鱼顶后随着钻具下行,套铣出落鱼部分被穿越筒体,过第n(取

决于套铣长度)个接箍2~4m,上提钻具,抓获落鱼鱼顶以下的油管接箍进行倒扣,并释放扭矩起钻达到倒扣打捞目的。

双级扣卡瓦打捞筒

    图1    双级扣卡瓦打捞筒

    (2)打捞管柱组合:管柱结构(自下而上):双级扣卡瓦打捞筒+套铣管+钻杆+方钻杆。

    (3)打捞长度的确定:根据先期套铣出的落鱼长度而定,若套出n根则捞住第n-1根油管上部接箍后进行倒扣,留下一根作为下次套铣、打捞的引子。

    该技术可根据套铣管所能穿越的距离准确控制倒扣打捞油管数量,也就是最大能够捞获的数量,从而大大提高了打捞效率,很大程度的避免打捞施工过程中井下复杂情况的发生。

    3.爆炸松扣、爆炸切割解卡技术

    爆炸解卡技术是井下管柱遇卡无法正常起出时,在测准卡点之后,利用炸药在爆炸时瞬间释放的能量使卡点以上第一个接头螺纹松扣,或爆炸切割卡点以上第一根管柱本体,然后起出卡点以上管柱的方法。与常规解卡方法相比,爆炸解卡具有作业时间短、费用低、成功率高等优点,而且作业后鱼顶平整规则,为后续套磨铣创造了良好条件。

    1)爆炸松扣

    爆炸松扣是倒扣作业的一种形式,施工时用单芯测井电缆将炸药送至卡点以上第一个接头螺纹处,提拉钻具并施加足够的反扭矩,然后通过引爆炸药,由于炸药爆炸时在接头螺纹处瞬间产生高速冲击力,使螺纹牙间的摩擦和自锁性瞬间消失或大大减少,这样就使接头螺纹在预先施加的反扭矩作用下松开,达到在该点倒扣的目的。爆炸松扣工具由地面引爆装置和井下工具总成两部分组成,主要包括电缆头、磁定位器、加重杆、安全接头、引线接头、爆炸杆、雷管、导爆索和引鞋组成。

    2)爆炸切割

    爆炸切割是聚能切割弹下至卡点以上位置,引爆后将管柱切割断的一种工艺方法。其主要原理是使用聚能切割弹,利用环形聚能装药和环形金属药型罩产生的高速高温高能环形射流将油管、套管和钻杆切断。在井下管柱遇卡,但由于腐蚀严重,紧扣时有可能扭断被卡管柱的油水井,应用爆炸切割工具来起下卡点以上管柱,更切实可行。爆炸切割工具由地面引爆装置和井下工具总成两部分组成,工具结构主要包括电缆头、磁定位器、加重杆、点火接头、爆炸接头及切割弹等。

    4.电缆倒水泥工艺技术

    青西油田在采用常规打水泥时,由于受温度、压力、井筒稳定性和井简介质等因素影响,易出现插旗杆、灌香肠现象,使施工的风险大、成功率低。为了解决这一难题,引进、发展了撞击式电缆倒水泥筒倒水泥工艺技术,降低了施工风险,提高了施工成功率。

    1)工作原理

    采用电缆将地面配制好的水泥浆通过倒水泥筒(图2)传输到预定位置,下部撞击玻璃式泻入水泥的机构(图3)倒入水泥。

倒水泥筒结构

    图2    倒水泥筒结构

撞击头机构

    图3    撞击头机构

    2)特点

    电缆倒水泥技术相比传统的倒水泥技术具有起下钻方便,施工进度快,减少了作业风险,提高了施工成功率的优势。

    5.捞一套一磨一捞组合技术

    根据油井井下技术状况,搞清落物落井原因,分析落物落井后有无变形可能及井下卡、埋等情况,判断清楚鱼顶的位置、形状、规范和特征,如果有打捞条件,先进行打捞;如无打捞条件,则进行套铣、磨铣后再进行打捞。在套磨铣工具上选用高效套、磨铣鞋,在参数上,根据不同井段,井斜角大小,钻压、排量、泵压,套、磨铣管柱结构(套、磨鞋+随钻捞杯+钻铤+随钻捞杯+钻杆+方钻杆)不断变化,必须克服井深、井斜、套管内径小等不利因素影响。

    三、现场应用实例

    近几年针对青西油田大修井的具体情况,采用了适合深井大修的新技术、新工具,顺利完成30多口井解卡、打捞等工作,施工成功率100%。以Q2 - 27井为例,简要介绍该井解卡打捞过程。

    1.Q2 -27井基本概况

    Q2 - 27井是青西油田2003年10月完钻的一口定向斜井,井深4570m,油层套管为5in,最大井斜67. 4°,位于井深3738. 5m,井底水平位移538. 31m。2003年酸化后自喷生产。2006年初,因含水上升进行堵水施工时,提管柱时发现井下管柱被卡。

    2.卡钻原因及所卡钻具简况

    Q2 -27井2003年酸化压裂后长时间自喷生产,由于酸化管柱中的水力锚和封隔器无法解封造成卡钻。卡钻深度4161. 0m。所卡钻具为:Φ96mm喇叭口+Φ96mm座封滑套+Φ73mm×27根加大油管+Φ114mm×1.50m水力锚带封隔器+Φ96mm反循环洗压井开关+Φ73mm×10根加大油管+Φ110mm×2.67m管柱伸缩补偿器+Φ73mm×15根加大油管+Φ110mm×2.67m管柱伸缩补偿器+Φ73mm×72根加大油管+Φ89mm×3211. 66m×332根加大油管。

    3.大修作业难点分析

    (1)井斜的影响。

    Q2 - 27井是井斜67.4°的定向斜井,井底水平位移538. 31m。由于井斜大,打捞施工中起下钻磨阻、旋转磨阻都较大,在施工时地面及时正常判断井下情况难度大。

    (2)套管内经小的影响。

    Q2 -27井套管内径121. 36mm,井下被卡管柱最大外径114 mm,由于套管内经小,被卡工具外径大,给打捞施工工具选择带来困难。

    (3)Q2 -27井必须进行套铣,由于水力锚锚牙、封隔器牙硬度大,在套铣工具的选择、套铣实际操作上都有一定困难。

    4.解卡打捞方案设计

    针对Q2 - 27井井下所卡钻具实际情况,制定解卡打捞方案为:油管爆炸切割→用正扣钻具修整爆炸切割点鱼头→套铣水力锚及封隔器→抓鱼振击解卡。

    5.现场实施简况

    1)切割

    在Q2 - 27井的解卡打捞施工中,用Φ54mm切割弹在井深4155. 00m处切割。起出Φ89mm外加厚油管332根,Φ73mm外加厚油管96根,Φ110 mm管柱伸缩补偿器2只,Φ73 mm外加厚油管半根。第429根7.79m处为切割处,切口处呈喇叭状,最大外径100mm。

    2)磨铣、套铣

    下Φ114mm平底磨鞋+Φ105mm钻铤+Φ73 mm正扣钻杆修鱼顶后,下Φ116mm套铣头+Φ115 mm套铣筒根+Φ105 mm钻铤+Φ73mm正扣加重钻杆+Φ73mm正扣钻杆套铣。

    3)打捞

    下Φ115mm母锥+Φ73mm正扣加重钻杆+Φ114 mm震击器+Φ73mm正扣加重钻杆+Φ73mm正扣钻杆造扣打捞,起钻完捞获Φ73 mm加大油管半根、反循环洗井阀1个、Φ114mm封隔器1只、Φ73 mm外油管27根、Φ96mm座封滑套1只、Φ96mm喇叭口1只。

    四、结论与认识

    (1)准确判断井下情况,根据鱼顶的规范、形状选择合适的下井工具,是大修成功的关键和保障。

    (2)连续套铣与过接箍打捞技术的应用,可最大限度地将套铣出的油管倒出来。大幅度减少了作业过程中的起下钻次数,对于缩短深井大修时间、降低劳动强度、减少措施费用、提高施工成功率都具有显著效果。

    (3)在施工过程中最大可能地减少磨铣作业,使用磨铣作业会使携带不出的铁屑、遗留的油管残渣与泥浆、砂子混合胶结一起变的更加坚固,对套铣与解卡极为不利。

    (4)斜井段磨铣时钻铤重量难于充分加到磨鞋上,易蹩卡造成卡钻、套管易开窗,施工时应从钻具结构和钻磨参数的合理性以及适当的操作技巧方面考虑。

    (5)油管爆炸切割技术,测准卡点是实施切割的前提和必要条件,要反复测量计算,根据管柱的伸长度,求准卡点数据,切割应遵循自上而下,分段处理的方法。

    (6)新技术、新工具在深井大修中起着关键作用。

    (7)深井大修对设备、工用具、人员素质都有相当高的要求。