连续油管压裂

连续油管压裂（共6篇）

连续油管压裂 篇1

连续油管压裂技术最早出现在二十世纪九十年代初期, 当时被应用在井眼油管的输送中。在对井眼进行油管下送之后, 就会在井口处将其截断, 留作后期进行压裂增产施工的工作管柱来使用, 最后, 将连续油管和进口相互连接, 使之形成速度管柱。连续油管的压裂技术经过了十几年的良好发展, 延续到今天, 在国内外都得到了一定的应用, 其良好的经济性以及高效性得到了良好的体现以及充分的认可, 并且在其应用过程中得到了很好的发展。

1 压裂技术的准确定位

在利用连续油管实施压裂作业的过程中, 在连续油管的下端设置有单卡双封的封隔器, 若是此封隔器不能坐封于设计要求的深度, 那么就会引发一系列的问题。第一, 若是封隔器无法准确的定位坐封, 那么就可能造成压裂不完全或者压裂失败的现象产生, 对压裂增产的效果造成直接的影响, 特别是低渗透的地层, 没有受到压裂的区域根本不会出现增产的可能;第二, 当泵入液体时, 上部的封隔器四周会形成流体窜槽;第三, 当砂子进入之后, 会全部堆积在封隔器的上方, 更严重的会造成沙卡现象的发生。因此, 要想使压裂所产生的效果达到最好, 首先对连续油管的深度就要进行有效的控制。

1.1 利用深度公差的控制方法对连续油管的深度进行控制

(1) 轮式测量器与其存在的问题。在初始阶段, 该测量其被应用于连续油管在井下部分的长度测量。但是由于井的深度以及一些其他因素的影响, 在测量过程中大约会产生2米左右的误差, 这样一来就给连续油管的压裂作业带来了比较大的麻烦。除此之外, 随着时间的推移, 该测量器的滚轮轴承会被水以及其他杂物侵入, 继而变的粗糙, 最后导致滚轮出现滑动而不是滚动的现象, 给施工作业带来了更大的误差。

(2) 光学编码器的应用。为了完善轮式测量器存在的缺陷, 减小其精度误差, 制作人员在部分连续油管的注入传动部分设置了光学编码器。即使是在设备上进行了改进, 但是误差物体依然存在, 优势甚至还会小于原设备的精准方位, 因此, 面对这样的情况, 经过不断的试验与研究, 一种无套管的接箍定位装置被研发出来。

1.2 无套管的接箍定位装置又称WWCCL

通过实际应用于现场需求的不断磨合, 其在精度控制方面取得了较好的成绩, 应用效果也非常明显。搞设备的研制与应用, 有效的解决了连续油管压裂技术在施工深度精度的公差控制, 经过该井后的工具, 可以从测井的方式转变成为一种压裂模式, 并且该模式不受到内径的限制, 且不需投球, 降低了施工的时间以及施工所用成本。

2 多层同时的压裂技术

通常可以将多层压裂技术分为两大类:

(1) 通过压裂设备, 对每个目标的层位实施单独的施工作业, 同时通过井下工具, 对目标层的定位以及相应层位的作业进行有效的辅助;

(2) 利用压裂液的分流设备或者是压裂液的控制设备, 将压裂液合理的分配到相应的压裂层位中, 进而实现对相应层位的压裂。第一种方法具有较好的应用效果, 但是其施工成本比较高;而第二种方法所需作业时比较短, 而且成本相对来说也比较低, 但是在施工效果上较之第一种要略逊一些。

通过尝试间的应用实践与经验积累, 某公司有效的将两种方法中的优点进行了结合, 进而创新出了一种新的方法, 这种方法被看做是连续油管的压裂技术与准时射孔技术的集合体。通过该技术的实施与运用, 能够对变化大的多层位实施快速的作业, 并且对于每个目标层位都会进行相应的设计, 实现了井下设备于不同的施工层位间的高校定位, 提高了施工的效果。

2.1 准时射孔作业技术

该技术就是通过井下工具与射孔枪相互结合, 对压裂的层位进行射孔, 进而使压裂液能够进入到相应的层位中, 最后在通过球式的封隔器对不同层位进行精确的定位。其具体的作业程序是这样的:

利用射孔枪以及井下工具之间的组合, 深入到第一个需要压裂的层位中, 在深入的同时要通过连续油管对其深度进行控制, 射孔枪1开始射孔, 当射孔完毕之后将其提升到第二个需要压裂的层位, 这时就可以对第一层为实行水力压裂了。压裂层顶端应设置球式封隔器, 并且每一层位至少要设置一个封隔器。当压裂液不断的注入到层位之中, 井简压力会不断的提高, 当提高到一定程度之后, 其中的球式封隔器就会停留到孔眼, 并且将其密封, 这是, 射孔枪2就可以开始工作了, 在进行第二个孔位的穿射时, 相应的压裂泵不需要关闭。之后重复上述的作业过程。利用这样的方法, 每一次最多能够对六个层位实施作业, 当作业完结之后, 将设备取回。

2.2 连续油管的压裂技术

该技术是建立在准时射孔技术之上的一种后续的改善技术。其就是为了对射孔压裂技术的一些工艺进行改善而研发的。该技术的关键就在于井底工具间的组合, 组合之后的工具能够在单个的井眼之中, 对多个目标层位实施射孔作业并且实施有效的密封。通常情况下, 这些工具都会设置在连续油管上, 利用膨胀阀式的封隔器将已经作业和为经作业的目标层位进行隔离, 而射孔所需的设备应是选择性的射孔枪。作业的过程中, 压裂液由连续油管与套管之间注入, 给目标层位水力压裂提供相应的能量。连续油管压裂技术其具体的施工程序如下:

将连续油管压裂所使用的井下工具中选择性的射孔枪置放于首个目标层位的附近, 之后引爆射孔枪进行射孔。然后再将井下工具的组合深入到射开层位的下方, 将封隔器以及卡瓦设置好, 这是就可以利用连续油管以及套管之间的环空将压裂液注入到层位之中。当整个增产的施工作业完成之后, 就可以将井下的组合设备提升到相邻的上一个层位的附近。然后依次进行上述的施工作业。

连续油管的压裂工艺已经实现了已作业的层位与未作业的层位之间非渗透的隔离, 在施工作业的过程中, 一定要针对工艺需求使用不同的封隔器, 允许压裂液能够连续的注入到相应的层位之中, 这样一来, 即确保了已经作业的层位不会受到污染, 又保证了施工作业的顺序不发生变化。

3 总结

在长时间的施工作业过程中, 连续油管的压裂技术所具有的经济性以及高效性已经得到了充分的肯定。特别是定位以及多层同时的压裂等相关的技术出现后, 连续油管压裂工艺的应用范围变得更加宽广了, 大大的增加了其作业效果, 并且有效的控制了作业的成本以及作业所需的时间, 为施工作业提供了更加便利的条件。

摘要：本文主要是以连续油管压裂技术中的定位压裂技术作为文章的切入点, 进而对多层同时的压裂技术进行细致的分析, 通过对这两种压裂技术的分析, 准确了解连续油管压裂工艺在作业过程中的实际应用。希望通过文章相应的论述, 能够对今后的技术实施与应用提供有利的思考。

关键词：压裂技术,油管,工艺

参考文献

[1]贺会群.连续油管技术与装备发展综述[J].石油机械, 2006 (01) [1]贺会群.连续油管技术与装备发展综述[J].石油机械, 2006 (01)

[2]李大公, 朱长发.连续油管综述[J].国外石油机械, 1995 (03) [2]李大公, 朱长发.连续油管综述[J].国外石油机械, 1995 (03)

连续油管压裂的工艺技术分析 篇2

1 精确定位压裂技术

单卡双封封隔器, 是在进行连续油管的压裂作业中, 用于连续油管下端连接处使用。但是如果在实际工作不在其设计范围之内, 则会出现一定问题。假若其对坐封的定位不能够带到一定程度的准确, 则会使我们的压裂不完全或者是直接导致失败, 就会影响到压裂的效果, 特别是在低渗透的地层出, 如果没有产生压裂的地方就很难有增产的可能性。一旦将液体泵入后, 就会有流体窜槽出现在封隔器的上部。如果封隔器上部积累一定的沙石, 也会使工具串产生沙卡现象。所以说, 如果控制好了连续油管深度问题, 在生产过程中的压裂效果也会得到很大的提升。

1.1 连续油管深度公差的控制方法

(1) 首先让我们了解下轮式测量器。轮式测量器最先的使用在对进入井内的连续油管的长度进行测量工作, 但在实际的作业中我们发现, 其在1525米的深井处所产生的误差却达到2米左右, 精确度降低也直接影响到作业的高效性。由于其机械原理的工作方式, 经过长时间的工作, 外界的杂质进入轴承或重要工作部件连接处时, 直接影响到其工作性能, 从而对深度的误差产生更大的影响。

(2) 我们再来了解下光学编码器。光学编码器使用是为了弥补轮式测量器在测量精度上的一些不足, 其安装在注入头的传动系统处。但由于长时间的工作导致设备部分地方工作性能有所降低, 连续油管与夹头滑轮之间还是会有一定的滑动。经过实际操作过程中我们发现光学编码器的测量深度在大多少情况下比实际深度要浅, 其实安装在传动系统上的测量器所测量的精度, 在有些情况下比之前我们提到的轮式测量器的精度还要差些。

当连续油管设备上的传动系统工作状况处于比较理想状态时, 与电缆测井的精度比较还是有一定差距的, 就算我们对其增加滚轮或使用其他提高精度的方法, 也很难达到电缆测井的精度效果。

(3) 最后让我们认识无线套管接箍定位器。无线套管接箍定位器是研制人员经过了长时间的实验与现场实际作业情况相结合研制出来了的, 经过改进之后的定位器, 在控制高精度的深度公差中取得了很大的进步。由于其作业不用投球, 加上现在更新后的工具作业的压裂模式不受内径的影响, 这样一来降低了作业成本的同时增加了工作效率, 在经济性与高效性上得到了很好的体现。

2 多层同时压裂技术

我们通常采用的多层同时压裂技术有两种。第一种是将每个层位分开作业, 根据压裂作业系统的工作并对井下工具的开发来对目标层位的确定, 来达到高效的生产。虽然作业效果理想, 但其成本相对较高。第二种是使用分流设备或者是压裂液控制设备将多个层位分配到压裂液来进行对其同时作业。相对第一种, 其工作时间和作业成本较低, 但很难达到第一方案的效果。

经过工作人员对这两种方法的改进, 结合二者优点研制出一种可以对多个目标层进行同时作业的技术, 其将准时射孔与连续油管压裂技术相集合。这种工艺技术的优点在于, 将每个目标层位都有进行专门的设计, 并且在进行深度有较大变化的多个目标层也能有快速的作业能力, 再加上压裂泵工作是的转速比较高, 则对每个目标层位的工作提供了所需的能量。

2.1 准时射孔技术

准时射孔技术就是, 首先利用射孔枪的井下工具组合将多个目标层位射孔, 然后再利用射孔产生的孔眼将压裂液送到地层。最后使用球式封隔器对不同层位来进行定位。

连续油管压裂技术

经过对准时射孔技术的改进研究出了连续油管压裂技术。其主要技术是在组合工具上, 通过一个井眼对多个目标层位进行密封, 使用膨胀式封隔器来分离作业层与非作业层。且在工作时将压裂液注入来提供所需能量。

3 漏掉产层的压裂技术

通常对漏掉产层进行必要的增产的方法是, 首先将需要增产的下部产层使用机械封隔, 上部则用具有一定强度的水泥或者其他方法将射孔段封隔开, 但其风向比较大, 特别是在射孔段比较活跃处, 这样一来作业成本就会加大, 从而降低了高效、经济性。

但是, 如果使用连续油管压裂技术就可以对常规方法的缺陷进行弥补。其作业过程为, 先将进内杂物清除, 再使用我们之前提到的连续油管压裂技术来确定所需增产的产层位置, 然后根据准时射孔技术或连续油管压裂技术进行作业。

根据实际的工作经验中, 使用连续油管压裂技术对漏掉产层进行压裂作业, 生产力方面有了5倍的增长, 这也充分体现了连续油管压裂技术的经济性和高效性。

4 分层压裂工艺技术与水平井分层压裂工艺技术

使用分层压裂技术可以让多个目标层位的压裂只需一次作业中进行, 从而使所产生的残液能够迅速的返排出去, 对新增加的裂缝保持高的导流性。其与传统工艺比较, 优势在于节约了人工成本、作业时间, 减少了对环境的污染情况、提高了作业产量。

连续油管压裂技术在水平井作业中有一定优势。根据连续油管的特点, 工作人员研发出专用工具使用在作业中, 再加上其具有传送工具和不压井或带压下作业等特点, 相对其他工艺其使用在水平井作业中使用起来更方便, 安全性能也有了很大提高, 经济效果更好。

5 结束语

根据我们全文的介绍, 连续油管压裂技术在对作业层位的准确定位, 多层位压裂作业和漏掉层位增产压裂等方面相对传统的常规的工艺都有了很大的提升。其作业效果理想, 相对成本较低也是其应得到广泛应用的原因之一。

虽然在我国连续油管压裂技术使用了又一段时间, 但仍然存在许多技术方面的缺陷。希望在今后的工作实践中能够总结经验, 在安全、环保、高效、经济的前提下有一定的提升。为我们的作业提供方便的同时, 对资源能够节约、保护。

摘要：本文讲解了连续油管压裂技术工作原理, 从各方面对连续油管压裂技术的实用性、经济性、高效性的概述。同时在其生产过程中的优缺点进行点评, 为今后的连续油管压裂工艺提供参考依据。

关键词：连续油管,压裂液,目标层位,射孔技术

参考文献

[1]贾新勇.连续油管径向水平井压裂技术研究[J]石油知识, 2012.4[1]贾新勇.连续油管径向水平井压裂技术研究[J]石油知识, 2012.4

连续油管压裂 篇3

关键词：连续油管设备,多层系井位,压裂增产

1 连续油管设备的发展过程

连续油管设备产生于上个世纪六十年代初, 最初只是用于井筒清理。在几十年的发展过程中, 随着应用范围的不断扩大以及科学技术的发展, 连续油管设备已经成为石油工业发展的万能设备, 可以在洗井、测井、钻井、射孔、打捞、更换工具中广泛运用。连续油管设备可以在没有钻机的情况下进行快速配置, 可以穿过直径较小的生产油管或管柱, 使用方便、精确度高、成功率高的特点使该技术在石油工业中广泛使用。我国引进连续油管设备在二十世纪七十年代初, 连续油管设备在油田作业中的应用, 解决了油田作业中的很多难题, 促进了我国石油工业的发展。目前, 我国的连续油管设备的利用率不高, 连续油管设备的制造和研究比较薄弱, 在一定程度上限制了我国油田施工作业的开展。

2 连续油管设备在多层系井位压裂增产中的应用

连续油管设备是将连续油管的水力喷射砂射孔、填砂分层、环空加砂压裂结合起来的一种新的压裂改造设备。其施工过程如下:利用连续油管设备进行水力喷砂射孔, 再从环空方位进行压裂施工。在压裂施工工程末端填砂, 将已作业层和待作业层封隔, 在填砂过多或者砂面位置没能将压裂层封隔时, 应调整砂面的位置, 在砂面层符合工程施工要求后, 即可进行下一层的施工。

常规的压裂技术可以分为两种, 一是利用连续油管设备对油田作业的每一层单独施工, 以便确定每一层的位置, 对每一层进行分别施工, 其压裂效果比较好, 但是作业成本较高。二是利用分流设备或压裂液控制的设备对多层进行压裂。该种方式能够缩短作业时间, 降低作业成本, 但压裂效果及不上第一种方式。第二种方式即是连续油管设备在多层系井位压裂增产中所采用的方式, 具体如下:

2.1 准时射孔

该技术是利用射孔枪、电缆、封隔器、机械推进器等井下工具组合起来, 对多层井位的压裂层进行射孔作业, 通过射孔孔眼的通道, 使射孔液顺利到达作业底层。同时, 球状的封隔器能够对多层系井位进行分层定位。准时射孔的实施步骤如下:将射孔枪等组合设备下到油田的最底下的压裂层, 以连续油管设备控制准时射孔等设备的下入深度, 之后才能进行射孔, 完成第一层的射孔之后, 再进行第二层的射孔, 对第一层的射孔实施水力压裂。在每一压裂层中, 都应该放置一个以上的球状封隔器, 在压裂层的顶端, 也应该放置一个球状的封隔器。在射孔完成之后, 将压裂液注入每一层, 当井筒的压力上升到一定的大小时, 封隔器会随着压力的上升到达射孔孔眼的位置, 从而密封射孔孔眼。在第二层的射孔中, 不用关闭该层的压裂泵, 将射孔设备上入第三层, 第二层的压裂液即开始注入。

2.2 连续油管的压裂技术

该技术是在准时射孔技术的基础上发展而来的, 该技术可以实现对单个井眼的多个目的层实施射孔并密封, 实现多层系井位的压裂增产。连续油管压裂技术的井下工具主要有射孔枪、CCL、卡瓦、膨胀式封隔器、冲洗工具、远程控制逻辑阀、连续油管等, 以膨胀式的封隔器将已经施工完成的目标层和未完成的施工层分离开来, 以选择性射孔枪作为射孔的设备。将压裂液注入连续油管与管套之间, 为油田目的层水力压裂提供所需的能量。连续油管压裂技术的工作流程如下:将选择性射孔枪放在待压层的最底层附近, 引爆射孔枪在第一层射孔, 然后将井下设备下入至射开目标层的下面, 将封隔器和卡瓦安放好。通过管套和连续油管向地层注射压裂液。在增长作业完成之后, 将连续油管的设备上提至第二个目标层附近, 引爆之后完成射孔, 再将封隔器和卡瓦安置好, 通过套管和连续油管向地层注射压裂液。

这种方式可以弥补准时射孔的作业层数量的限制, 能够在一次下井作业中完成多个层次的射孔, 作业层数是由井下工具的射孔枪数量所决定的。如果待作业层数大于射孔枪的可射孔层数时, 应先将井下设备取出来, 待更换射孔枪后再继续射孔作业。在所有待作业层数都完成之后, 再利用井下设备对作业流程进行返排, 即可开始井下生产, 不需要再使用其他设备进行返排。同时, 连续油管设备能够实现待作业层和已作业层的隔离, 防止相互渗漏。在油田作业中, 通过专门的膨胀式封隔器, 在目标层连续注入压裂液, 保证已经完成的作业层位不会受到污染, 保证油田作业的顺利进行。

3 连续油管设备在多层系井位压裂增产中应注意的问题

连续油井设备的压裂增产中, 井位选择是非常重要的问题。井下作业环境的不同, 连续油井设备的相关工具配置有会有所不同。可以采用常规的单层位压裂, 也可以在一次下井作业中对多层系井位实行分层压裂, 因而对管柱的要求也会有所不同。同时, 还应该考虑到压裂液在射入过程中对管柱的损坏, 要采取措施防止管柱破损而引起压裂液的渗漏。由于井下作业的难度较大、风险较高, 连续油管设备的强度要求非常高。影响井位选择的因素主要有以下几点:作业层本身对环空流体等的承载力大小, 压力作用的限制、固体颗粒等的数量、油井的经济潜力等。在我国, 连续油井压裂技术还处于一个发展时期, 在使用之前应对油田的具体情况进行分析, 查看过往的油田作业记录, 选择正确的区块或井位, 降低油田开采的成本, 以提高开采的质量和效益。

4 结束语

连续油管设备作为油田开采的万能设备, 能大大提高油田开采的效率, 促进我国石油工业的发展。连续油管压裂能够在一次下井作业中实现对多层系井位的施工作业, 以封隔器实现作业目标层和已作业层的完全封隔。同时, 在承压条件下, 无需管柱接头或者压井就能够较好解决油田开采的问题, 减少了管柱接头时间、井场压裂设备数量等, 节约油田开采的成本, 促进石油工业经济效益的提高。

参考文献

[1]陈其松, 魏婷, 张学诚等.使用连续油管设备对多层系井位进行压裂增产[J].国外油田工程, 2008, 24 (10) :42-45.DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2008.10.013.[1]陈其松, 魏婷, 张学诚等.使用连续油管设备对多层系井位进行压裂增产[J].国外油田工程, 2008, 24 (10) :42-45.DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2008.10.013.

[2]侯洪涛, 邹群, 段志刚等.先进的多层压裂技术[J].国外油田工程, 2007, 23 (2) :7-10.DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2007.02.003.[2]侯洪涛, 邹群, 段志刚等.先进的多层压裂技术[J].国外油田工程, 2007, 23 (2) :7-10.DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2007.02.003.

连续油管压裂 篇4

(1) 不能有针对性的压开目油层;

(2) 压裂处理后的参数优化问题。常规的压裂方法花费较高且费时, 增产效果不明显, 因此, 连续油管多级分段压裂技术得到了发展和应用。通过连续油管喷砂射孔套管进行主压裂, 可实现精确定位, 对储层纵向上的多个薄互层进行灵活分层, 进而达到精细压裂的目的。而且将连续油管起出井口后即具备生产条件, 可实现多层直接测试投产, 且井筒清洁, 便于后期修井作业。

1 工艺技术特点

1.1 工艺原理

此工艺使用外径为139.7毫米的生产套管, 通过连续油管精确定位油气层, 喷砂射孔技术原理, 通过喷嘴的节流, 油管内的的高压射孔液变换成高速射流将套管和储层岩石射穿。根据目前实验结果, 喷砂射孔形成的孔道直径一般在25mm以上。射开套管后, 套管进行主压裂, 压裂液通过套管射开的孔道进入地层。压裂施工后, 不需要放喷洗井可以带压上提连续油管解封封隔器, 再次定位下一个层位, 下放坐封封隔器, 以此步骤完成所有层段的压裂。

1.2 技术优点

(1) 利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到不限次数压裂的目的;

(2) 可以有选择的压开预定层位;

(3) 将连续油管起出井口既具备生产条件;

(4) 施工快速、高效;

(5) 可以带压上提工具, 转层时间短;

(6) 可通过油管串实时监测井底压力。

1.3 井下作业工具

连续油管分段压裂井下工具由安全阀、水力喷射工具, 封隔器和机械套管接箍定位器组成。为保证能射穿套管, 安全阀一般靠手动操作 (特殊情况下可进行紧急手动操作) , 喷嘴的数目和尺寸则由连续油管和套管的尺寸来确定。该工艺采用的封隔器可以承受50MPa的工作压力, 但在连续油管射孔过程中可能会出现射开地层压力超过封隔器上部压力的情况, 因此需严格控制地面回压, 防止地层压力过高使得封隔器自动解封。连续油管深度测量仪测量的深度往往不准确, 为此在连续油管的底部安装了套管接箍定位器, 其机制是在套管接箍处载荷增加, 从而确定套管接箍的位置, 对深度测量仪的数据进行校正。

1.4 井口装置

为满足压裂作业过程中压裂泵车正常工作的需要, 选择适当的井口装置非常重要。首先, 根据设计的最大泵压确定井口压力, 其次, 根据生产套管和水流喷射组件的尺寸确定井口内径。在整个压裂作业工程中均要保证井口压力维持在正常水平。

1.5 地面管线

与常规压裂地面管线相比, 连续油管喷砂射孔套管多级分段压裂技术具有特殊的的连接配置, 该管线的连接要求是主压车泵送的高速流体通过高压旋塞阀的切换既能通过连续油管喷砂射孔又能通过套管环空加砂压裂。

(1) 高压流体监测管线:在射孔作业时向连续油管内低速泵入含支撑剂的压裂液, 保持井筒动态压力的平衡和监测井底压力;

(2) 回流管线:该装置具有两套独立的返排线系统, 这两套系统既能满足液体流出连续油管, 又能保证液体能顺利进入污水池或回收罐。其主要功能是合理控制下一个阶段之前回压和循环洗井, 确保压裂作业的安全。

1.6 工艺流程

主要的工艺流程如下:

(1) 装配连续油管井口设备;

(2) 利用连续油管接箍定位器确定要压裂的层位;

(3) 清除井筒废液;

(4) 安装并测试封隔器的承压能力 (验封) ;

(5) 通过连续油管进行喷砂射孔;

(6) 将射孔液和石英砂洗出井口;

(7) 在油套环空内注入支撑剂进行主压裂施工同时连续油管内进行补液;

(8) 施工后, 上提连续油管解封封隔器, 再次定位进入下一层后, 下放坐封封隔器, 开始进行第二层施工;

(9) 完成压裂作业后, 上提连续油管至井口;

(10) 油井产能测试。

2 现场应用情况及分析

鄂尔多斯盆地渭北油田的勘探证明长3油层的属于低渗透砂岩储层, 储层厚, 具有广阔的油气勘探前景。其中一种增产方案是利用常规压裂方法, 将压裂液注入产层, 延伸产层的裂缝长度, 提高单井产量。另一种增产方案是利用连续油管水力喷射技术, 对薄产层实施压裂。

在该区域利用这一技术进行了7口油井水平井的压裂施工, 现场压裂的7口井均使用139.7毫米的生产套管, 主压裂施工排量在3.0至3.5立方米/分, 增产效果显著。压裂后, 多个产层可同时产油或气, 作业周期短, 分层精细灵活, 井筒清洁。

与常规压裂技术相比, 连续油管带封隔器环空分段压裂技术更加先进, 转层速度更快。通过喷射工具下的封隔器进行坐封后套管压裂实现了较大排量的注入。7口油井水平井每一层的平均压裂时间为2个小时, 转层时间缩短, 施工层数增加, 压裂效率提高。

3 结论

(1) 现场应用证实了连续油管带封隔器分段压裂技术的先进性和有效性。该技术通过连续油管带喷射工具盒定位器进行定点喷砂射孔, 实现对薄层精细压裂;通过喷射工具下的封隔器进行坐封后套管主压裂实现了大排量注入;通过上提下放坐封解封的封隔器实现了多级压裂。

(2) 将连续油管起出井口后即具备生产条件, 可实现多层直接测试投产, 且井筒清洁, 便于后期修井作业。

(3) 喷砂射孔形成的套管孔眼孔道直径较大, 孔眼摩阻较小。且在封隔器坐封后采用环空进行主压裂, 可实现较大排量和较大规模的改造。因此, 对页岩气储层也具有实用性。

连续油管传输射孔技术应用 篇5

1 射孔方案选择

磨030-H9井是磨溪构造上的一口水平井, 采用了先期裸眼完井, 在水平段下入三个裸眼封隔器, 以期实现对水平段的分段酸化处理。磨030-H9井的井下管串结示意图见图1。

磨030-H9井在用钻杆送裸眼封隔器到设计位置座封时, 将一个1.4m的撬杠落入井内, 投了三个球, 均无法到球座, 因此无法座封悬挂器及封隔器。这样在酸化施工时, 不能通过投球的方式依次打开各级滑套实现分段酸化, 只能通过浮鞋注酸, 对整个裸眼段实施笼统酸化。

由于油管与管外环空只有浮鞋提供的从油管到管外环空的单向流通通道, 在酸化后, 从管外环空到油管就没有流通通道, 无法实现酸化后的排液工作。解决问题的办法是在第一个投球滑套的上方2910~2915间对油管进行穿孔, 便于在酸化后进行排液。

目前的技术条件是用51mm射孔枪对油管进行穿孔。输送射孔枪有三种方式, 一是电缆传输;二是普通油管传输;三是连续油管传输。

磨030-H9井2908.19处的井斜角已达到了87.94°, 而电缆传输射孔的最大井斜不能超过60°, 采用电缆传输射孔显然是不可行的。

若采用普通有接箍油管进行传输射孔, 一是能在内径为69.86mm的88.9mm油管内作业的小油管只能是48.3mm以下的油管, 这样的油管在四川油气田极少用, 不易组织到井, 或组织的周期会很长。同时, 由于普通有接箍油管起下的时间长, 会导致酸液在地层滞留的时间过长, 严重降低酸化施工的效果。再有, 射穿油管后, 井口与地层沟通了, 井口极有可能带压, 这样必须用不压井作业机才能在带压的情况下起出普通有接箍油管。

采用连续油管传输射孔, 具有起下速度快, 可实现带压作业等许多优点, 在国外应用比较普遍, 但是在四川油气田还没有成功应用的先例。

综上所述, 虽然采用连续油管传输射孔存在一定的风险, 但在磨030-H9井的具体条件下, 连续油管传输射孔方案应当是合理的选择。

2 连续油管传输射孔的安全措施

由于所用连续油管管径小 (31.75mm) , 管壁薄 (2.41mm) , 因而抗拉强度低, 取1.25的安全系数后, 连续油管的安全拉力只有10024kg。连续油管每米重量为1.75kg, 在井内没有阻卡的正常情况下, 连续油管的自重可达到5844.5kg, 剩余安全拉力只有4179.5kg。因此进行连续油管传输射孔时, 重点应考虑连续油管射孔管串在井内防阻卡上。

为了防止井下落物引起的卡钻, 采用与射孔枪外径相同的通井规通井到第一个投球滑套的位置, 尽可能将井下落物推到第一个投球滑套以下。因通井规的长度、外径及刚度与射孔枪的枪体类似, 通井也是一次下模拟射孔枪的过程, 只要通井能到预定的2915m的深度, 就可下射孔枪进行射孔。

通径规及射孔枪的壁厚相对连续油管要厚很多, 应按刚性工具考虑。通井规或射孔枪在弯曲井眼内的情况如图2所示。

从图2可知, 如果射孔枪的长度太长, 射孔枪在弯曲的井眼内就会发生弯曲, 会增加额外的摩擦力。

射孔枪在弯曲井眼内中不发生弯曲的最大长度按下式计算:

式中:

L为射孔枪在井内不发生弯曲的最大长度, m;

R为水平井造斜段的最小弯曲半径, m;d为射孔枪的外径, m;

rc为射孔枪与井内油管间的间隙, m。

射孔枪的外径为0.051m, 油管内径为0.06986m, 则rc为0.00934m。根据该井的井眼轨迹数据, 该井造斜段的最小弯曲半径为96.54m, 则根据公式计算出射孔枪的最大长度为3.82m。

因此, 只要通井规长度不超过3.82m, 且能顺利下到2915m, 射孔枪的长度不大于3.82m, 就能实现连续油管射孔。

3 施工情况

3.1 通井

通井管串的结构如下:焊接接头32mm×5cm+双公变扣接头38mm×8cm+丢手 (液压安全接头) 43mm×43cm+变扣接头43mm×8cm+通井规51mm×2.5m。工具总长为3.14m, 通井规长度未超过3.82m。

用外径51mm, 长度为2.5m的通井规通井到2936m, 即投球滑套的位置, 由连续油管深度计数器存在误差, 实际投球滑套的位置为2930m。反复三次, 位置没有变化。

3.2 射孔

射孔管串结结构如下:32mm连续油管+32mm焊接接头×5cm+配合接头38mm×8cm+丢手 (液压安全接头) 43mm×43cm+配合接头43mm×4.12cm+液压式启爆器43mm×32cm+射孔枪46mm (壁厚5.51mm) ×3.16m。工具总长为4.12m, 但射孔枪长度未超过3.82m。

下外径为46mm, 长度的射孔枪到2934.5m遇阻, 上提射孔枪到2920m, 用700型压裂车从连续油管内蹩压15MPa, 成功引爆射孔枪。射孔后, 井口压力由0升到5MPa, 随后观察油管出口开始排出液体, 大约20分钟后, 出口开始出混气液。说明油管穿孔成功。

4 施工效果评价

(1) 针对磨030-H9井的实际情况, 选择了合理的连续油管传输射孔方案。 (2) 为了防止井下落物引起的卡钻, 采用通井模拟方法, 并计算了射孔枪的最大长度, 为连续油管传输射孔的施工安全提供了保障。 (3) 本次连续油管传输射孔施工获得一次性成功。连续油管传输射孔从入井到成功引爆只占用了108min, 加上准备时间47min, 总共只有155min。 (4) 大大降低了残酸在地层的滞留时间, 减小了残酸引起地层污染的可能性。 (5) 射穿油管后, 在井口带压的情况下, 仍然保证了井控安全。

参考文献

[1]贺会群.连续油管技术与装备发展综术[J].石油机械, 2006, 34 (1) .

[2]钟守炎, 等.挠性油管及其在油气工业中的应用[J].石油钻探技术, 1998, 26 (4) .

[3]周崇志, 等.连续油管受力分析方法在水平井作业中的应用[J].天然气工业, 2002, 22 (4) .

连续油管钻井技术的市场浅析 篇6

连续油管钻井技术是20世纪90年代迅速发展起来的新型钻井技术。连续油管具有无接头、无变径、弯曲大、能连续起下、能动态密封和强度大、承压高、体积小等特点, 为进行短半径、大位移、多侧向的水平钻井和欠平衡、小井眼钻井提供了安全、先进、有效的技术手段。近年来, 随着连续油管器材和制造工艺的进一步发展, 可靠性高的高强度大直径连续油管、小直径容积式马达、先进的定向工具及测量系统和金刚石钻头的相继问世, 极大地推动了连续油管钻井技术发展及应用。显示出了连续油管钻井技术精湛的制造工艺和极好的发展前景。

1 连续油管钻井技术发展历程

早在20世纪30年代以前, 人们就对连续钻井管柱的概念和优点有了初步的认识。在二战期间, 盟军曾用连续油管从海底输送能源, 以满足战争的需要。1962年加利福尼亚石油公司及downhole (勃温) 工具公司研制了第一个原始型“连续管轻型修车装置”, 用来清除海岸区油气井中的砂桥。1964年, Roy H.Culla Research公司研制了一种钻井系统, 该系统使用了一个连续的、灵活的钻井管柱 (外径φ66.68mm) 来循环液体, 并使用电流来驱动井下电动马达, 使用一个液压注入头来放入或回收钻井管柱。该系统曾经在德克萨斯州的Marble Falls附近的采石厂花岗岩地层上钻了一口φ120.65mm、井深304.8m的试验井, 钻井速度为1.53~3.05m/h。

在此后的20多年内, 连续油管技术虽然取得了一些进步, 并在修井和完井作业中进行过钻井尝试, 但由于连续油管可靠性问题, 未能在石油界取得大范围的推广和应用。80年代中后期, 世界范围内原油价格下跌, 迫使国内外作业公司和服务公司研究和采用可降低钻井成本的新方法, 再加上连续油管质量和可靠性的提高, 连续油管在修井和完井等作业中的应用急剧增加, 并取得了明显的经济效益和社会效益。

连续油管钻井技术的发展和应用始于90年代初, 目前仍处于研究和开发阶段。1991年, 美国、加拿大、法国相继成功地应用了连续油管钻井技术。近年来, 世界上用连续油管所钻井的数量急剧增加, 1996年为410口, 1997年猛增至600多口, 目前仍在继续增加。

近年来, 随着连续油管器材和制造工艺的进一步发展, 可靠性高的高强度大直径连续油管、小直径容积式马达、先进的定向工具及测量系统和金刚石钻头的相继问世, 极大地推动了连续油管钻井技术发展及应用。

2 连续油管钻井技术的优缺点

连续油管钻井技术 (CTD) 作为一项替代传统钻井技术的新型钻井技术得到了迅速发展。随着连续油管钻井工艺及技术进步与革新, 在不同的地质类型的地层中, 连续油管钻井技术都获得了成功。并且不论是在直井还是水平井, 连续油管技术都是一种更加经济的作业手段。

与常规工艺相比, 连续油管钻井技术主要具有以下优点:

1) 在老井重钻 (加深钻或侧钻) 作业中, 因连续油管管径小, 可进行过油管作业, 无需取出老井中现有的生产设备, 从而可以边钻边采, 显著节约钻井成本。

2) 利用连续油管可安全地进行欠平衡钻井作业, 减少泥浆漏失, 防止地层伤害的发生;起下钻过程中能够连续循环泥浆, 减少起下钻时间和作业周期, 提高了起下钻速度和作业的安全性。

3) 连续油管可内置电缆, 改善信号的随钻传输, 实现完全的随钻测井, 有利于实现闭环钻井;地面设备少, 岩屑废料少, 噪音低, 污物溢出量小, 减少了环境污染;软地层快速钻井 (不接管) , 最小限度地冲蚀地层, 有良好的录井质量 (连续进行, 无接管) 。

4) 装备的机动性好, 安装、拆卸容易, 节约时间, 安全性高;由于井场占地小, 连续油管钻井技术适合于地面条件受限制的地区作业;从工艺上讲, 连续油管钻井特别适用于小井眼钻井, 容易提高钻井工艺自动化水平, 减少了对装备和人力的需求, 降低了作业成本。

5) 据国外的经验, 与常规钻井或修井设备达到同样的目标相比, 用连续油管可节约费用25%~40%。在钻机动迁费高的地区, 用连续油管进行无钻机过油管重钻甚至比常规重钻节约50%以上的成本。

6) 连续油管钻井技术可应用于钻小井眼井。现有老井侧钻定向井, 老井加深钻井, 钻浅井, 钻水平井, 欠平衡 (负压) 条件下钻井, 过油管钻井, 钻救援井;环境敏感区 (降底噪音、场地限制、防止漫溅、光学干扰) 钻井等方面。

7) 连续油管钻井技术还可用于解决在勘探开发中的一些特殊问题, 如对低压易漏失层的钻探, 对泥页岩、石膏盐层和煤层等水敏易塌地层的钻探。上部地层复杂的情况下, 利用CTD技术的短半径、小井眼可以有效的避开上部复杂地层, 实现从油层进入油层, 减小风险, 降低成本。

8) 另外, 在老油田的开发中, 采用CTD技术, 能够有效的进行油田封水、封窜、调剖、实施增产工艺。对于水窜复杂的井, 进行侧钻水平井, 改变注水水驱方向, 能够达到封水与调剖同步的效果。对于低含水油田小井距油田, 可以用CTD技术进行老井水平井侧钻, 增大泄油面积, 提高单井产量和采收率。

与常规钻井技术相比, 连续油管钻井虽有许多优点, 但由于其尚处于发展的初级阶段, 远未成熟:

1) 用连续油管钻井之前, 通常需要借助常规钻井或修井机作好钻前准备工作, 如起出油管和封隔器等。

2) 尽管连续油管可以用来下入较短的衬管, 但如果要下入较长的套管柱或尾管柱, 则需要借助常规钻机或修井机才能完成。因此, 目前的连续油管作业装置还不能完成从开钻到完井的所有作业。

3) 因连续油管不能像常规钻杆那样旋转, 无法搅动可能形成的岩屑床, 增大了卡钻的风险。

4) 连续油管内径较小, 泥浆在管内摩擦压耗太高, 限制了泥浆排量。

5) 钻压, 转矩, 水力参数和井底钻具组合受到限制。

6) 连续油管使用寿命较短。

3 连续油管钻井装备

为了提高连续管钻井的能力和应用, 国外不少公司投入巨资研究和开发连续油管钻井技术及其装备, 并取得了巨大成就。使得连续油管作业技术发展迅速, 连续管、连续管钻机和连续管钻井配套工具 (如小直径井下马达、钻头和测量工具等) 得到进一步的发展。目前国外已研制出高强度的大直径Φ89mm或Φ127mm连续油管、小直径钻井液马达及高扭矩定向钻井工具等连续管钻井井下钻具组合。这些新技术的开发和应用, 大大加快了连续管钻井的应用。随着小井眼泥浆马达和水平井钻井技术的发展及成功应用, 连续管在海上及陆地老井加深、钻水平井、钻小井眼或勘探井等方面也得到了应用。连续油管作业设备与工具已形成标准系列化。1987年, 优质油管公司开发了斜焊工艺, 从而提高了连续管的强度, 连续管的屈服强度从345MPa已提高到758MPa。1992年连续管的尺寸通常为Φ60.3mm、Φ73mm、Φ88.9mm。目前, Φ60.3mm连续管已占据大部分钻井市场并且用于生产油管的连续油管已有Φ44.45mm、Φ50.8mm、Φ60.3mm、Φ73.Omm、Φ88.9mm等多种尺寸, 最大直径已达Φ114.3mm。连续管钻井深度目前已达到3000m左右, 过油管侧钻的深度已达到5000m。连续油管钻机设计公司已经设计出很多种类的CTD钻机。这些钻机拥有创新的配置, 具有很好的市场潜力。目前, 有两种主要型式的CTD:混合型和常规CT装置, 混合型钻机能用于CT和组合管柱。如果作业要求搬运组合钻杆时, 常规CTD装置必须能和修井机或钻机来进行互换。贝克休斯公司的混合型钻机由一个自升式井架、抛物线CT环和一个绞车或用来搬运组合钻杆的游动杆系统组成。常规CTD装置有两种类型:一种用于陆地, 另一种用于海洋。拖装陆地钻机由吊车或U形梁做注入头的支架。海洋钻机几乎都是橇装的, 用吊车来总装注入头支架的模块塔。

4 国外连续油管钻井技术的运用

世界上研究和应用连续管钻井技术的公司大都集中在欧、美地区的一些发达国家。美国和加拿大是连续管钻井最活跃的两个国家, 他们用连续管所钻的井占全世界的80%左右。美国是目前应用连续管钻井最多且技术领先的国家。连续油管钻井按钻井的类型分:有直井, 定向井, 水平井;按工艺方式分:有欠平衡压力钻井, 平衡压力钻井和过平衡压力钻井。

AROC公司在1990年早期率先使用连续油管钻井技术。在西部Texas Oklahoma和Alaska开始使用了CTD技术。自那以后, 公司在全世界范围内已经钻了132口边井或侧钻井眼。该公司使用CTD钻井分布如下:

自1992以来年, ARCO公司一直使用先进的CTD技术, 成功地开发了一种窗口倒磨系统。

通过钻一些相当简单的井之后, ARCO开发出侧钻。钻了800ft的定向控制井之后, 公司安装了一个预带眼衬套和3-1/2油管作为生产油管。两年期间日生产量是4000桶/天。今天在海湾大约1/3的井使用CTD技术进行扩展现有的水平井或水平侧钻。

普鲁德霍海湾的CTD由两个模块组成。一个是在修井机上安装CT装置, 一个是典型的CTD井, 作业开始时使用41/2”或51/2”的生产油管。随后, 操作者用油管短接进行扩眼, 挤压炮眼和在水泥塞上开侧孔[1]。操作者用2~3个钻头, 必要时使用先导磨铣、凸窗口磨铣和钻石快速磨铣在套管或衬套上割开一个窗口。最后, 使用聚晶金刚石复合片钻头 (PDC) 来钻水平部分。通过油管来完成所有的工作能有效地节约时间, 所以我们不必用修井机来取出生产油管和封隔器。用于该区域的定向转向系统包括一个并联的泥浆马达, 弯曲外壳, MWD (钻井时测量) 系统, γ-射线传感器, 液压-机械定向器, 非旋转接头, 循环短接, 液压卸扣, 单向阀和油管接头。一旦CT装置达到TD (目标深度) , 用水泥将一个2-3/8平齐接头衬套固定在其位置。一个典型的普鲁德霍海湾井由1700ft井眼, 9000 ft真实垂直深度, 9000~15000ft测量深度范围组成。用CTD能打3, 300 ft的侧钻井眼, ARCO使用3-1/2油管, 用CT钻了25口井。由于小眼井的规格常规限制在2-3/4, 并且考虑到可能失去循环和不充分的液体, ARCO公司使用3双中心钻头来扩大孔径。Hightower说:“自从1995年以来, 平均井眼进尺已经增加了一倍。成本已经相应地由US$990, 000.00增加到US$1200, 000.00。由于较长的钻井深度, 很困难钻到目标深度。在井稳定之后, 平均侧钻生产大约是1, 400桶/天。在普鲁德霍海湾程序中, ARCO公司已经经历了一个90%机械和地质的成功率。缺点是连续油管不能旋转, 粘性不一致和难于打捞BHAs;另外的一个缺点是注入头的缓冲力, 连续油管的柔性和钻头的重量之间的关系。在注入头上加20, 000lbs的力, 钻头上只能获得1, 000lb的力。“当你在表面上施加重量时, 连续油管呈现出正弦形状的波, 随着更多重量的施加, 很快变成一个螺旋形状。最终它达到一个点, 井眼接触摩擦促使你停下来。CTD最大的测量深度是15000~16000ft, 一些井已经达到真实的垂直深度是12~13, 000ft。

BP Amoco PLC公司在普鲁德霍海湾使用CTD技术在现有的井眼上打水平侧井眼, 勘探油层。利用最近的3D勘察技术, 我们的地质学家确定了非衰竭油层后, 找到一个2, 000ft构造的低产油井。随后, 公司用一台移动CTD装置废弃旧的井, 钻新的目标水平井。每口井平均花费了12天来完成, 包括开窗钻磨、钻井、测井和射孔。BP Amoco公司也钻一些倒流井斜倾角度大约是1100度, 主油层的内部有一个活泼气体顶、提升水和一个枯竭油柱。当射孔井的尾端 (构造的高端) 有气体时, 下桥塞并再一次在油柱下部射孔。这种技术有助于补偿井的下降衰竭。用连续油管CT钻井平均井产油量是2000桶/日, 而现有的常规井是900桶/日, 一些井的产量是7000桶/日。

5 连续油管钻井技术发展前景

稠油开发是油田开发中的难题, 水平井也是进行稠油开发的主要技术之一。稠油开发时采用CTD技术钻短半径多层多侧向水平井开采, 有利于防止边水水窜和底水推进, 在增加单井产量、防止底水推进和提高采收率等方面具有独特的优势。

利用连续油管进行钻老井的技术, 为经营者提供了利用现有井筒开采其他储层及深部储层的机会, 并可以达到提高井的产量, 减少水及气的锥进, 重新构造二次及三次采油过程中的泄流形式等目的, 同时节省了打更新井所需的钻井和完井资本投入。在陆上和海上油田实施老井再入, 是连续油管钻井技术的成熟且有前景的用途。连续油管也可以用来在现有井中开窗侧钻, 取心或电测, 下尾管并固井, 冲洗作业等。在完井过程中, 可使用连续油管作业机直接进行射孔, 增产措施, 地层诱喷以及下连续油管生产管柱进行生产等。利用CTD技术在多支钻井和欠平衡钻井中的优势, 也可用于煤层甲烷气的开采。随着CTD技术的发展, 还能被用来减少或消除钻井过程中导致的油藏损害。

随着CTD技术走向成熟, 其应用正在不断向横向和纵深发展。连续油管作业作为一项省时、省钱、安全可靠的先进技术, 正广泛应用于世界油气田的勘探与开发技术服务中。该技术的应用目前在我国尚属空白, 国内也无连续油管钻井设备制造商。90年代以来, 我国引进和利用连续油管作业主要用于修井作业, 连续管钻井还是空白。吐哈油田针对其特殊勘探和稠油开发的需要, 已经开始进行了在鄯善、丘陵、温米和巴喀油田应用连续管钻井的设想, 以解决油田开发后期的特殊问题。国内各主要油气田已进入成熟期, 作业成本不断加大, 如果从中国油气田的地质特点出发, 利用现有设备, 引进和完善国外先进技术, CTD技术必将在国内产生出巨大的经济与社会效益。

参考文献