水平井冲砂技术的改进与应用课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水平井冲砂技术的研究与应用,汇 报 内 容,概述,水平井井身结构及冲砂技术现状,水平井冲砂工艺技术研究,技术创新点,现场应用,经济效益分析,结论,一、概述,水平井以油层渗流面积大、产出率高的特点，在油田开发中获得越来越广泛的应用，从,2004,年开始，水平井、侧钻水平井作为老油区改造的重要措施之一获得了规模应用。锦州采油厂在,97,年,6,月就钻成了辽河油田第一口侧钻水平井。,2001,年我厂在锦,27,块西部成功完钻了锦,27-,平,1,井，从此步入了水平井新的应用领域。但是，由于水平井井身结构的特殊性，给油井维修作业带来了一定的困难，尤其是出砂水平井，致使油井停产、利用率低，严重地影响了油田的正常生产。,二、井身结构及冲砂技术现状,我厂现有水平井典型结构,339.7mm,水泥返高,444.5mm,244.5mm,215.9mm,177.8mm,悬挂器位置：技套鞋以上,50m,二、井身结构及冲砂技术现状,我厂现有水平井典型结构,339.7mm,（或,273.05 mm,）,水泥返高,444.5mm,（或,346.0 mm,）,177.8mm,241.3mm,152.4mm,127mm,悬挂器位置：技套鞋以上,50m,339.7mm,（或,273.05mm,）,水泥返高,444.5mm,（或,346.0mm,）,139.7mm,（调长光管,+,筛管）,215.9mm,二、井身结构及冲砂技术现状,水平段典型特点,上翘式,波浪式,下凹式,二、井身结构及冲砂技术现状,水平井冲砂技术现状,1,、水平井的积砂特点,目前锦州油田部分水平井段为上翘式，油层出砂后，砂子随产液进入井筒，较大颗粒的砂子首先沉降在水平段的低位形成砂床，较小颗粒的砂子随产液进入垂直井段后，由于过流面积增大造成流速下降，使得部分砂粒进一步沉降，在造斜段处形成砂桥。产液携砂造成抽油泵磨损、砂卡，管柱砂卡，砂埋油层，导致油井无法正常生产。,二、井身结构及冲砂技术现状,水平井冲砂技术现状,3,、国内外水平井冲砂技术,国内外水平井冲砂管柱大多选择连续油管、反冲砂方式进行作业，不论冲砂管柱如何移动都能保证冲砂液连续循环，从而达到高效安全的冲砂目的。但是我国使用的连续油管依赖进口，随着我国各油田水平井的不断投产，目前所持有的连续油管设备不能满足水平井修井工作量的需求。,对此，我们经过多年的研究、实践、改进完善了一套水平井冲砂技术。通过冲砂液的设计、冲洗工具设计及冲砂工艺设计，实现了比常规连续油管作业更安全有效的冲砂方法。,三、水平井冲砂工艺技术研究,1,、井口连续正冲砂工艺的研究,双通道冲砂器,上图为正常冲砂时的工作状态，下图接单根时的工作状态。,将该装置连接于油管上部，进行正冲砂时，水流正常通过，见上图；冲完一根单根后，通过高压换向阀使冲砂液换向，从换向井口的侧孔进入油管内部，进行正洗井，见下图；待接完单根后，再次通过高压换向阀改变冲砂液流向进行正冲砂。重复上述过程，实现不停泵连续正冲砂，防止砂卡冲砂管柱事故。,三、水平井冲砂工艺技术研究,2,、水平井冲砂工具的设计,旋转喷射冲砂笔尖的设计,如图，在冲砂管柱底端安装特制旋转喷射笔尖，在冲砂液的带动下，产生旋转运动，并将冲砂液沿工作管柱轴向,60,夹角方向加速冲出，最大出口速度达到,30m/s,，达到高效冲洗的目的。,旋转喷射笔尖结构图,三、水平井冲砂工艺技术研究,2,、水平井冲砂工具的设计,水平井液力驱动旋转式井下清砂器,针对水平段沉砂不能被充分搅动起来并悬浮于冲砂液中，造成冲砂不净的问题。我们研制出砂水平井液力驱动旋转式井下清砂器，解决井底砂充分搅动及悬浮的问题；同时设计反向冲砂机构，在冲砂管柱起出时进行反向冲砂，将水平段管柱下部的沉砂充分清除。,水平井液力驱动旋转式井下清砂器,三、水平井冲砂工艺技术研究,采用分级管柱组合，保证强度及液流上返速度,为了保证上返冲砂液速度，并考虑地层存在漏失，冲砂管柱匹配时，尽可能减小环套空间，对通径水平井一般采用二级管柱组合，对变径的侧钻水平井、分支水平井最多可设计三级管柱组合，冲砂管材质全部采用韧性好的,N80,级钢材。,采用大倒角油管接箍,为了减少油管壁外接箍与套管及完井筛管的刚性刮削作用，延长水平井的寿命周期，对油管接箍进行改进，加大导斜面面积，并使倒角的角度大于,45,，在一定程度上降低了管柱上下行程中的载荷差。,2,、水平井冲砂工具的设计,三、水平井冲砂工艺技术研究,水平井冲砂工艺受多种因素制约，应以安全快速、不损害油气层、有利于砂屑运移为目标。冲砂前我们尽可能了解地层出砂的粒径，从而选择合适的冲砂方式，我们通过计算可以得到正冲与反冲可以携带的最大砂粒粒径。通过公式计算出上升的冲砂流速：,Vmin,Q/3600*F,其中,Vmin,液体上返速度,Q-,泵车排量,F,过流面积,设定泵车排量,0.85m,3,/min,，,178mm,套管，,89mm,油管，则计算出冲砂液流的最大流速如下表。,3,、冲砂工艺的设计,正冲流速（米,/,秒）,反冲流速（米,/,秒）,0.984921,3.12443,三、水平井冲砂工艺技术研究,根据经验公式，当冲砂液流上升的速度大于,3,倍砂子下沉的速度时，沉砂才能冲出到地面。由此可以得到，理想状态下正冲砂最大携带砂子粒径可大,7.3mm,，反冲冲出的砂子粒径更大。但是实际冲砂时考虑冲砂速度、地层漏失、冲砂管内径、泵车排量损失等多方因素，尽量选择较大排量冲砂，来保证冲砂效果。因此我们掌握以下原则：,出细砂井尽量直接采用一泵车正冲；,砂子粒径在,5mm,以上时采用双泵车正冲；,出砂粒径在,8mm,以上直接采用双泵车反冲。,3,、冲砂工艺的设计,石英砂在水中的沉降速度（采油工艺原理）,砂粒径（,mm,）,11.9,10.3,7.3,6.4,5.5,4.6,3.5,2.8,2.3,1.85,1.55,沉降速度（,m/s,）,0.393,0.361,0.303,0.289,0.260,0.240,0.209,0.191,0.167,0.147,0.127,三、水平井冲砂工艺技术研究,冲砂液入井前要达到以下几项指标：,4,、冲砂液的选择,参数,适用范围,推荐范围,粘度（,mpa.s,）,180,100-180,胶质含量（,%,）,30,5.0-25.0,密度（,g/cm,3,）,0.8-0.95,0.88-0.93,温度（）,50,60-70,含水率（,%,）,15,5-10,固相含量（,%,）,0.5,0.05-0.3,凝固点（）,-15,同左,冲砂液的油基特性可获得较高的携砂能力，对冲砂管柱、套管和完井筛管的接触面起到较好的润滑作用，可以有效改善水平井冲砂作业高磨阻的状况。,目前，考虑稠油水平井漏失较小，且注蒸汽开采，在携砂能力达到的条件下，多采用热污水或软化水（泥质含量高）作为冲砂液，减少投入费用。,三、水平井冲砂工艺技术研究,5,、地面动力系统的设计,考虑到水平井井筒体积大，冲砂液的漏失量大的特点，对于出砂粒径较大的油井要求地面最少采用两台泵车联作，具体泵车型号可以根据施工井地层压力进行设计。地面为了保证起下单根时井内正冲砂循环不停，在地面连接两条入井管线，如下图所示，当接单根时将两条入井管线汇合处的转向阀扳至通向冲砂封井器的一侧。,四、技术创新点,水平井冲砂工艺技术经过多年的实践与改进，我们主要在以下几方面进行了创新：,改进应用了双通道冲砂器及井口专用自封，并取得成功，完善了水平井连续冲砂技术；,完成了水平井冲砂工具的研究与设计，主要完成了旋转冲砂笔尖、液力驱动旋转式井下清砂器的研制、设计以及现场应用。,通过理论研究与实践，我们完成了水平井冲砂工艺的研究与设计，根据油井出砂状况，采取相应的水平井冲砂工艺，达到水平井冲砂要求；,逐步完善、改进了水平井冲砂液，现场取得较好的使用效果；,通过摸索，逐步形成了适合我厂水平井的冲砂现场施工工艺，包括泵车排量、管柱组合、管柱下放速度等现场施工参数。,五、现场应用,至,2007,年底，我们利用水平井正循环连续冲砂工艺技术和双泵反循环冲砂工艺技术，实施水平井冲砂作业,42,井次，施工成功率达到了,100%,，创经济效益,409.3,万元，取得了可观的经济效益和社会效益。,六、经济效益分析,到,2007,年底，我们利用水平井冲砂工艺技术实施水平井冲砂作业,42,井次，保证了水平井的生产，水平井实施后累增油,2862,吨，减少检泵,26,井次。,经济效益分析：,以每吨原油,2356,元计算，成本,758,元计算，水平井检泵费用,4,万元,/,井次。,投入：,384,152,（万元）,总产出：,2862,（,0.2356-0.0758,）,+426,561.3,（万元）,创效益：,561.3-152,409.3(,万元,),七、结 论,水平井冲砂工艺技术的开发和应用，不但解决了水平井冲砂施工的技术难题，恢复了水平井产能，还避免了砂卡冲砂管柱事故，减少了事故损失，保护了地面环境，减少了储层伤害。随着水平井规模的逐步扩大，水平井冲砂工艺技术必将获得更加广泛的应用，对整个油田的生产发展都具有积极的推动作用。,谢谢大家！,