水平井筛管完井技术（精选4篇）
水平井筛管完井技术 篇1
摘要：针对当前水平井油层岩石胶结疏松, 在油井生产过程中容易出砂的问题, 本文对筛管完井工艺技术适应工况进行了分析, 对于目前常用的筛管完井过程中的关键工具冲缝筛管进行了结构研究。通过研究得到了针对不同出砂严重度的对应筛管完井工艺及完井管柱结构, 这对于油井的防砂寿命和开采有效期起着至关重要的作用。
关键词：水平井,筛管,完井,研究
随着水平井筛管完井技术在当前疏松砂岩中应用越来越多, 对其工艺技术要求也越来越高。采用筛管完井的主要目的是对油层砂进行阻挡, 达到允许粒径的砂粒进入井筒目的[1]-[2]。筛管完井的工艺技术根据不同油层出砂情况, 可以选择不同的水平井筛管完井方案。本文主要对不同的水平井筛管完井工艺技术的适用油层情况进行了分析, 给出了不同工艺的完井管柱结构。对于目前常用的冲缝筛管进行了深入探讨, 对于该工具的现场应用提供了一定的参考意义。
1水平井筛管完井工艺技术分析
针对不同的油层情况, 目前的水平井筛管完井工艺主要有以下几种方式。
(1) 管内筛管循环充填完井该工艺主要针对出砂不太严重的砂岩油藏, 同时油层供液充足, 不需要对油层进行压裂的情况。如渤海湾地区的馆陶组油藏常用此工艺。该工艺先对套管射孔完井, 再下入筛管, 在筛管和油层套管环空之间充填砂子, 阻挡地层砂。对应的完井工艺管柱为:丝堵+油管短节+砾石充填装置+油管短节+筛管串 (含扶正器) +水平井空心桥塞+油管变扣+油管串至井口。
(2) 管内筛管一体化挤压充填完井该工艺主要适用于地层供液情况一般的疏松砂岩油藏, 需要对油层进行压裂的情况, 如渤海湾地区的沙河街组油藏。该工艺能将筛管和套管之间的环空填实, 同时对近井地带和油层内先进行压裂, 然后将其用砂子填实, 增加地层出油效果, 形成了多级挡砂屏障, 保证了油井寿命。对应的完井工艺管柱与管内筛管循环充填完井相似。充填管柱由于要进行压裂, 设计较为复杂:服务器+冲管+变扣+油管串+水力锚 (每500m设置一个) +油管串至井口 (井口用大勾反加压) 。
(3) 裸眼筛管外砾石充填完井该工艺主要针对井壁不易坍塌的油层, 能增大油层渗流面积, 提高产量, 且在筛管外进行砾石充填, 可以起到支撑井壁的作用。该工艺通常采用上部注水泥固井下部筛管完井。常用的完井管柱结构为:丝堵+套管短节+洗井阀+套管短节+筛管串+套管短节+可钻盲板+裸眼封隔器+分级箍+钻杆串至井口。
(4) 管内单独悬挂筛管完井该工艺主要针对出砂不严重的油藏, 该工艺一般先采用油层套管射孔完井, 然后下入筛管, 用空心桥塞悬挂在套管壁上, 该工艺不需要进行砾石充填, 在油井生产若干年后筛管失效后可以轻松将桥塞解封, 拔出筛管进行二次老井防砂。对应的完井管柱为:丝堵+油管短节+筛管+油管短节+水平井空心桥塞+油管串至井口。
2关键工具研究
水平井筛管完井最为关键的工具是筛管, 筛管的质量好坏、筛管结构和孔眼尺寸关系着整个油井的开采寿命、防砂效果、出液量和经济效益, 选取不合理的话可能会造成油井出砂严重, 导致后期的打捞失败, 整个油井废弃的严重后果。
目前已有的筛管有以下五个大类: (1) 割缝筛管、直缝筛管、梯形缝筛管和组合缝筛管。 (2) 钻孔筛管。 (3) 绕丝筛管。 (4) 冲缝筛管。 (5) 精密复合筛管。
其中冲缝筛管相比之下性价比较高, 挡砂效果较好, 如图1和图2所示。冲缝筛管采用冲缝螺旋分布, 大大提高了过滤套强度。在局部受外部挤压时, 受压部位在外力作用下, 间隙减小或者闭合, 保证防砂的可靠性。采用精密冲缝技术, 不锈钢冲缝过滤套的冲缝开口在侧面, 避免了地层砂对冲缝筛管的直接冲蚀作用。冲缝间隙的加工通常情况下根据不同油井的砂粒径进行确定, 可以控制在要求的加工误差范围之内, 保证其过滤精度的要求。目前常用的筛管基本数据见表1。焊接方式上将筛管套与基管进行一体化焊接, 充分保证筛管在井下复杂情况下和多年生产后仍能不会与基体脱离。
3结语
(1) 通过分析得到了适用于不同油层情况下的筛管完井工艺, 给出了其对应的优化的筛管完井管柱结构。 (2) 对于关键工具筛管进行了研究, 给出了抗挤压能力强, 抗冲蚀效果好的冲缝筛管结构, 为现场应用提供了参考。 (3) 对于上部固井下部筛管完井的方案, 筛管失效后可以采取筛管射孔, 在筛管内下入小尺寸筛管, 对小尺寸筛管外空间进行砾石充填的二次防砂工艺。
参考文献
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[3]刘言理, 聂上振.上部注水泥下部精密复合筛管完井技术的研究与应用[J].化工管理, 2015, 05, 158-159.
疏松砂岩水平井分段筛管完井研究 篇2
油田的实践过程证明,水平井长度并不是全部打开才能够发挥水平井的最大潜力。许多水平井采用沿井筒方向进行分段部分打开,实施分段开采。
国内外对于疏松砂岩油藏水平井筛管分段完井的研究很少,主要有Kamal[3]建立了水平井任意打开部分长度、考虑表皮因子影响的解析模型。Kamal应用瞬时点源法推导了选择性完井的瞬时流入模型。但它不能完整的表征选择性完井的特征。1994年,Turhan Yildiz研究选择性完井的不稳定压力变化,完善了Kamal有关于部分打开水平井的模型。Renard[4]建立了油井半解析流入动态模型,扩展了部分打开水平井的流动模型。验证打开段数量和长度的影响。研究表明,水平井分段打开比完全打开时的产油指数小,但降低并不十分显著。将水平井段分为四段时,产油指数稳定。对于薄油层,分段数量的影响更为明显。
本文综合了以往各研究的优缺点,根据文献[5]中的将筛管段以及盲管段的井筒模型以及油藏模型结合,建立了分段完井的产能预测耦合模型方法。设计计算了不同的分段完井方式模型,最终得到不同打开程度以及分段数对产能的影响。
1 水平井分段完井计算模型
计算模型分为井筒计算模型和油藏计算模型2个部分,其中井筒模型由盲管段及筛管段的流动模型组成[5,6]。
1.1 井筒模型
1.1.1 筛管段流动模型
因为流体从油藏流入井筒,会干扰筛管段的边界层,从而改变了管壁的摩擦阻力,故引入了修正壁面系数fhw,然后将把每段筛管分为n个小段,则筛管内第n段的压差可以表示为
式(1)中Δpw筛为盲管段的压降;Q为该微元段上游段的流量;q为该微元段流入井筒的流量;D为井筒直径;fhw为壁面修正系数;对于层流,fhw=f0(1+0.043 03R0.614 2ew);对于紊流,fhw=f0(1-0.015 3R0.397 8ew)。其中,f0为摩擦系数,无因次;Rew为壁面入流的雷诺数,无因次。
1.1.2 盲管段流动模型
对于盲管段,由于没有壁面的流入和流出,所以它的流动与常规的水平管流是一样的。其压降模型为
式(2)中Δpw盲为盲管段的压降,ρυ为流速υ下的密度;Δx为微元段的长度,对于层流,;对于紊流,。
将筛管段分成很多微元段以后,将盲管段和筛管段综合起来,井筒模型可以表示为
式(3)中Qj为流过水平井筒第j段末端的主流流量;qj为从油层流入水平井筒第j段的流量;Δpwj为第j段生产微元段的压降。
1.2 油藏模型
根据势理论,A、C、E几段筛管在任意一点产生的总的势为
式中ΔL为水平段的长度,φi为在i点产生的势。要求生产段在油藏中任意一点的压力建立耦合模型,则先应该求出不同生产段上某一微元段在油藏中任意一点产生的势,然后结合压力与势的转换关系,可以得到分段筛管完井在油藏中的压力分布模型
式(6)中pe为地层压力;ze为水平井距油藏边界的距离。
1.3 耦合模型
井筒各生产微元段中点处的流压为
将式(6)代入式(5)中,然后将井筒模型和油藏联立起来求解,可以得到耦合模型为
求解时利用压力向量和径向流入量,取出每一小段的qj,然后再将每一段加起来,就可以得出油井的总产量。
2 打开方式及程度对于产能的影响
2.1 分段完井方式设计
通常所说的分段完井是采用图1所示的一段盲管一段筛管的布置方式进行完井,这种方法可以较好的延缓底水锥进的速度。由于盲管不射孔,对水平井产能没有贡献,一般认为,如果整个水平段都下入筛管,打开程度就是1,全下入盲管,打开程度为0。为了得到打开程度及方式对产能的影响,在保证水平井总长度均为500 m的前提下,分别设计了打开程度为20%,40%,60%,80%,100%,分段数为3~8段时的不同分段完井方式。具体设计方法如下:
首先根据要分的段数,按照一段盲管一段筛管进行排列,再根据打开程度算出计算筛管与盲管的总长度比例,如打开程度60%,则筛管总长度:盲管总长度=3∶2,如果打开程度80%,则筛管总长度:盲管总长度=4∶1。再筛管总长度除以筛管段数得到每段筛管长度,同理得到每段盲管长度,进而得到每种方式下筛管与盲管的排列方式,图2中分别为打开程度60%,分为5段的分段完井方式,筛管=盲管=100 m和打开程度60%,分为5段的分段完井方式,筛管=75 m,盲管=67 m。
得到了不同的分段完井方式,将其代入上式进行计算,得到产能比(产能比指目前状态下的产能与100%打开状态下的产能的比值)情况。
2.2 打开程度的影响
分别设计了不同打开程度以及分段数的完井方式,通过计算,得到产能比与其的关系,如图3所示。
从图3中可以看出产量比与打开程度呈正比关系,但存在明显的拐点,即当打开程度达到60%时,打开程度再增加,产量增加的幅度明显小于之前的幅度。60%的打开程度可以达到80%左右的产能比,因此可以认为打开60%可以收到较好的效果。
2.3 分段数的影响
分段数并不是越多越好,因为分段数越多,操作的工艺就越复杂,图4是同一打开程度下分段数与产能比的关系,从图4中可以看出,分段数大于6时,产量比增加的幅度减小,由此可见,一定的打开程度,将整个水平段分为6段来放置筛管和盲管可以收到较好的效果。
2.4 从井趾开始打开方式对产能的影响
根据现场的实际情况,还有一种方式是从井趾开始打开的分段完井方式[7—9],如图5所示。从井趾开始放置筛管的方式,如打开10%,第10段放置筛管,打开20%,第10、9段放置筛管,依次类推,这种方法的优点是后期增产改造容易,如果末端出砂严重,可以封死,再打开其余生产段产油。本文也对这种方式下打开程度与产能比的关系进行了研究,如图6所示。
从图6中可以可以看出,按照这种方式计算,60%的打开程度可以达到82%的产量,也可以获得很好的效果。
3 现场对比
孤东X1区块位于孤东油田西部,构造上位于济阳坳陷沾化凹陷孤东潜山构造西翼。主力层位Ng52+3层孔隙度平均37.9%,渗透率平均2 173×10-3μm2,含油饱和度平均65.3%,泥质含量10.5%。X1区油气藏主要受岩性和构造的双重控制,河道砂体决定储集层的空间展布,形成构造-岩性普通稠油油藏。全部采用水平井开发,下精密滤砂筛管完井防砂,目前,根据之前的研究成果,在X1区4口水平井完井过程中采用设计的方式进行筛管分段完井,筛管段长度及油层段长度如表1,平均筛管占水平段比例60.9%。投产后平均单井日产液51.3 t,日产油3.5 t,含水93.2%,达到该区块其他水平井平均日产液的86.8%,与计算结果基本一致,证明该计算方法与现场实际有很高的吻合度。
4 结论
(1)通过计算得到如果采用间隔的方式布置筛管和盲管,60%的打开程度,即筛管:盲管长度=3∶2可以达到80%左右的产能,因此认为打开60%可以收到较好的效果。将整个水平段分为6段来放置筛管和盲管可以收到最佳的效果。采用从井趾开始打开的分段方式下,60%的打开程度可以达到82%的产量,这种方式后期增产改造容易,较多的被现场采用。
(2)按照以上方法对孤东X1区块4口水平井进行了完井设计,平均筛管长度占水平段比例60.9%。投产后平均单井日产液51.3 t,达到该区块其他水平井平均日产液的86.8%,获得了较好了经济效益。
参考文献
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水平井筛管完井技术 篇3
我国的套管侧钻井技术从二十世纪五六十年代开始研究,至今已有五十余年的历史,期间经历了非定向侧钻井、定向侧钻井和侧钻水平井等若干个发展阶段。但是与其对应的侧钻井完井技术却还有待进一步研究和发展。侧钻井钻完井方式能有效节省钻井成本,充分激发老油田潜力,提高油井产量。目前侧钻井完井方式主要有筛管完井、固井射孔完井、裸眼完井、膨胀管完井等[1]。固井射孔完井,在本来较小的侧钻井眼中再下入油层套管,固井质量方面还很难保证达到施工要求,大大缩短了侧钻井的寿命,影响油井的长期有效开发。裸眼完井采用上部注水泥下部筛管完井,在油井开发后期筛管不能取出,井下作业空间小,阻碍了油井后期的可持续作业。膨胀管完井目前只是少量试验且成本较高,在大规模应用之前还需要继续进行技术攻关。悬挂筛管完井将悬挂器坐封在原井的套管上,筛管下入到侧钻裸眼井段的方式。同时可根据需要再下入砾石充填管柱进行筛管外砾石充填,增加侧钻井的防砂完井效果。
2 侧钻井悬挂筛管完井技术
在老井或者废弃井中进行侧钻,能有效利用原有的井眼和地面设施,能大大节约钻井成本,最大程度地减少各种不必要投资,缩短施工时间,间接增加开采时间。侧钻加长了井眼与油层的接触面积,可以大大提高油井产量,提高最终采收率[2]。这里主要研究在7寸套管井中进行侧钻出裸眼,然后悬挂筛管完井的技术。该技术能有效提高油井产量,降低完井成本,大的筛管内通径和可捞式桥塞方便后期施工作业。该工艺主要在中等致密或致密的砂岩储集层中较为适用。下面系统介绍一下侧钻井悬挂筛管完井技术。
(1)完井管柱组成侧钻井悬挂筛管完井管柱结构自下而上依次为:导向丝堵+砾石充填装置+筛管+滚轮扶正器+筛管+油管(或套管)短节+Y445空心桥塞+油管串至井口,见图1。
(2)完井工具参数对于7寸的套管侧钻,选取筛管外径为5寸半,内径121mm,可用组合缝筛管或者精密复合筛管,筛管缝宽根据现场实施井的出砂粒径分析确定。充填装置外径选用115mm。Y445空心桥塞选用外径150mm,适用于7寸套管悬挂。
(3)完井技术原理该完井工艺Y445桥塞坐封在原井的大直径套管上,下面通过悬挂大直径筛管支撑油层裸眼井壁同时阻止了地层砂进入井筒,桥塞坐封牢固后打压丢手;利用桥塞上的胶筒膨胀对油套环空上下空间进行封隔;对于侧钻段穿过多个油层的情况,采取在干层处用盲管代替筛管的方案;根据不同井况需要,下入砾石充填管柱对筛管和裸眼环空进行砾石充填。
(4)完井工艺特点下面结合丢手后的管柱结构对相关的完井技术特点进行分析,见图2。
①使用该完井工艺,当若干年防砂完井失效后可再下入3寸半筛管二次防砂完井,也可将Y445桥塞解封,把整个管柱串打捞出来下入新的大直径筛管防砂。②一趟管柱即可实现防砂工具的下入、桥塞坐封、丢手等工艺,能大大节约施工时间和成本。③筛管外直接对应裸眼井壁,油层裸露面积大,油层渗透率高,有利于最大程度地提高油井产量。④该工艺在完井管柱末端设计了砾石充填装置,可以根据不同的油井出砂情况,在施工后期采取砾石充填措施。
3 现场实施建议
①该工艺在现场实施的过程中建议将所有工具的接箍处均进行45度倒角,防止工具在侧钻井开窗处遇到阻碍。②在下放管柱的过程中,要严格控制管柱下放速度,防止桥塞中途坐封。③下放管柱前用橄榄型通井规通井,刮削器对桥塞坐封位置上下多次刮削。
4 结语
侧钻井悬挂筛管完井技术的应用将会为老井、弃井的二次开发提供有效的技术保障。有必要在各大油田推广使用,并从使用中找到存在的问题,不断优化该工艺,充分保证施工成功率和完井工艺的可靠性。完井工具方面必须意识到该完井工艺核心部件空心桥塞的成功坐封丢手是施工成功的关键,所以有必要对桥塞工具进行深入研究。悬挂筛管完井工艺对致密砂岩油藏可以在油层采用裸眼方式,对于疏松砂岩油藏应考虑用油层套管固井射孔后下入筛管防砂完井的工艺,防止井壁坍塌。
参考文献
[1]刘言理,聂上振,杨延征.水平井完井方法研究和优选[J].价值工程,2015,10,34(378):94-95.
筛管完井方式采油增产方式探讨 篇4
一、油井低产低效的原因分析
分析造成油井低产低效的原因, 主要存在几方面因素:
1、在低压低渗油田开发过程中钻井泥浆对地层直接带来的污染。
2、地层自身渗透率降低、连通性较差;
3、在油井维护、作业过程中, 由于入井流体不配伍, 引起粘土矿物膨胀, 造成渗透率降低;
4、在油井维护、作业过程中, 各种机械杂质被带入地层, 造成地层堵塞, 油井产量下降。通过油井降产原因及堵塞机理分析, 采取相应的复合增产技术, 解除地层堵塞, 提高油井产量。
对于任何油井, 污染和堵塞现象是绝对的, 而污染和堵塞程度是相对的, 通过油井低产原因分析, 针对自身渗透率低、连通性差的油井, 采取垂直射流复合增产技术, 通过径向脉冲射流产生巨大冲击波, 处理半径可达10m, 可有效提高地层渗透率。针对粘土矿物膨胀造成的地层堵塞, 采取冲击压裂震荡解堵技术, 通过水力震荡反复作用于地层, 在近井地带形成微裂缝, 从而解除近井地带地层污染。针对机械杂质堵塞油井, 采取强负压解堵技术, 通过解堵装置对油层产生强大的负压, 使油井堵塞物质从油层中被抽汲出来, 从而解除地层堵塞。
二、技术原理
(一) 垂直射流复合增产技术
垂直射流复合解堵技术是集射流和酸化为一体的一种新型工艺技术, 它是利用脉冲射流工具将复合解堵液打入地层, 使复合解堵液更好的作用于地层深部, 有效地解除深部地层堵塞。
垂直射流复合解堵工具下到设计位置后, 用清水井筒洗净后, 投球关闭洗井阀, 用水泥车从地面向油管内加压, 压力控制在:15-25Mpa, 排量控制在:0.8-1.5 m3∕min, 复合解堵液经增压器加压后, 经过油管阻尼器、水力脉冲震荡装置等进入旋转射流发生器, 再通过自激震荡式喷嘴产生多股径向高压脉冲射流, 同时工具在油层井段上下多次重复移动, 径向喷出地多股脉冲射流不断冲击炮眼并产生巨大的冲击波, 作用于地层处理半径达到10m以上。
工具在工作中产生三种物理作用:a、低频旋转产生高压水力冲击波;b、自激震荡空化射流脉冲击波, 直接进入地层;c、空化噪音超声波;这样复合解堵液在巨大压力驱动下, 喷入地层深部快速和地层堵塞物发生化学反应。在物理和化学的双重作用下, 不但可以使地层堵塞物松动、脱落、溶解、随液体排除, 而且可以降低原油粘度及岩石表面张力, 从而达到解堵增产、增注目的。
选井条件:
1、具备一定产能的盐岩、砂岩油井的深层解堵。
2、在钻井、压井等过程中, 入井流体带来的一次、二次污染的油井。
3、与周边井比较, 产层物性相同, 产量明显下降快的油井
4、套管状况良好的油井。
(二) 强负压开采解堵技术
以往的采油过程中是将泵下入井内, 使其具有一定的沉没度, 利用井内自然能量来进行抽汲开采, 而我们采用强负压抽汲技术, 就是井内没有液面时, 利用真空原理进行抽汲迫使地层液体使其流入井内的方法。
该技术配套工具由强负压解堵装置、皮碗助抽装置、底阀、筛管、丝堵组成, 管柱从上至下既为以上顺序。
同时可以利用套管进行抽吸, 也可以利用油管密封环形空间进行油管内抽汲。
施工时, 将该技术管柱下到设计位置, 将强负压解堵装置、皮碗助抽装置坐封, 以作业机为动力, 整体提放管柱, 冲程为7-8米, 冲次2次/分钟, 按此计算, 可对油层产生240-280方/天的瞬时抽吸力, 对油层产生强烈的负压作用, 上行程时, 在负压效应和油层压力作用下, 使井筒近井地带的油层污染物受到从未有过的正向压差作用, 下行程时。被抽空的向上恢复的液流, 在某一时刻与下行的皮碗助抽装置底面产生强烈的冲击, 低频而强烈的水力冲击波又反向作用于油层, 这样经过60余次的抽吸振动, 使油层近井地带的堵塞污染物被抽出油层, 达到解堵增产的目的。针对不同的地层可以采取不同的方式, 进行强抽。
第二种方式下入封隔器将套管环控进行封隔, 油管底部依次下人底堵、沉砂管、筛管、单流阀、封隔器、油管至井口, 封隔器坐封之后下人试油抽汲工具进行抽汲, 抽汲上冲程时可以给地层产生一个正向压差作用, 在负压效应和油层压力作用下, 使井筒近井地带的油层污染物受力, 被抽汲出地层, 经过每分钟10次的强力抽汲, 抽汲时注意观察, 抽汲油杆或钢丝绳的变化, 如抽汲工具不能对地层产生大的压差作用则, 下人φ56mm长整筒泵进行抽汲。从而达到对油层近井地带解堵、排液的作用。
存在问题:
对于出砂较严重的油井, 可能造成油层出砂加剧, 甚至砂埋管柱, 在施工过程中应密切注意作业机的负荷变化情况, 若增幅较大, 上提管柱, 停止施工。