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摘要:本文分析水平井桥塞钻磨工艺技术现状及存在问题,优化钻磨工艺技术,解决了钻磨桥塞处理时效,减少低效、无效工序,降低作业成本、缩短措施作业周期的问题,并在XXX井成功应用,效果显著。
关键字:水平井;钻磨桥塞;技术
一、前言
在钻磨桥塞施工中,经常面临磨铣长时间无进尺或进尺缓慢、卡钻等难题,导致延长了作业施工周期甚至造成井下事故,影响了油井產量,增加作业成本。因此,分析水平井桥塞钻磨工艺技术现状及存在问题,优化钻磨工艺技术,解决钻磨桥塞处理时效,减少低效、无效工序,降低作业成本、缩短措施作业周期的问题。
二、水平井钻磨桥塞工艺及配套技术研究
1、WBM桥塞结构
目前我厂水平井使用的桥塞都为四机赛瓦WBM型,具体尺寸:本体最大外径110mm,中心管直径69.85mm,压环至胶筒180mm,材质为铸铁。
WBM桥塞是一种性能可靠、结构紧凑的桥塞;承受压差70MPa,适用于多种规格的套管。这种桥塞与其它类型的桥塞相比有外径小、中心管短、膨胀比大的特点。WBM 桥塞主要用于对油、气、水层进行临时、永久性封堵。具体可配合用于生产井封窜、堵水、压裂、酸化等施工。该桥塞是利用液压在坐封工具产生的推力作用于上卡瓦,拉力作用于释放栓,通过上下锥体对密封胶筒施以上压下拉两个力,在一定拉力范围内,桥塞上下卡瓦破裂并镶嵌在套管内壁上,胶筒膨胀并密封,完成坐封。
理论上将桥塞中心管外部隔环、上锥体钻磨完(总长76.21mm),桥塞即可失封、胶筒回缩,若长时间胶筒碳化已经则需要将胶筒钻磨完才能导致桥塞失封(总长220mm)。
2、配套技术研究
水平井与直井作业区别是受重力的影响,入井管柱和工具在水平段紧贴在套管底部,在直井中是相对居中;入井流体在水平段存在层流,而在直井中是紊流。
2.1、入井钻具和工具配套
入井钻具和工具满足安全要求:下得去、起得出,在入井钻具中水平段和造斜段全部采用18°斜坡钻具,钻具推荐使用S135钻杆(本体外径73mm,接箍外径110mm),与套管间隙小,抗扭矩大,且起到扶正作用。钻具组合安全系数在1.5以上,满足解卡时吨位需求,一般钻具负荷余量40t。
钻磨工具尺寸需要根据水平段套管尺寸和井斜数据,钻磨工具本体外径小于套管内径6-8mm(一厂5寸半套管内径多为118mm/121mm),便于起钻时减小挂卡,长度根据入井工具长度和井筒轨迹要求确定,磨鞋宜选用平底磨鞋、凹底磨鞋,合金铺焊厚度不小于30mm,水眼不小于15mm:
曲率半径是从圆心O点到井眼中心线F点的距离OF=360/(2π*k),可以看出MN与内弧相切,OG垂直与CD,OE=OF-EF、OG=OE+EG。由勾股定理可得CG长度,求得CD。
k—造斜率;EF—油层套管半径;EG—下井工具直径;
钻磨工具下钻要求:为确保下钻安全,对水平井起下钻应有更加严格要求,当作业井斜超过60°后,下钻速度控制在5m/min,出现刮卡现象应下两根起1根,直至无刮卡现象后按正常速度下钻。钻磨管柱组合中在造斜点附近加捞杯,确保小件异物循环干净,为打捞创造条件。
钻磨工具上部应连接安全接头,在发生异常卡钻无法解卡时可进行丢手(若发生卡钻,水平井倒扣不易从卡点倒扣容易造成大段落鱼管柱),便于后期的打捞处理,缩短处理周期。
钻磨处理桥塞过程中要重点关注好处理进尺,下钻磨钻具到位后首先核实桥塞位置,若偏差较大先尝试正冲循环洗井,将桥塞上部地层砂等异物充分循环干净,加压20KN再次核实桥塞深度并标记方入,钻磨过程中按照转速60-100rpm,并在磨铣工具上加2.27-3.63T 的钻压,记录好处理过程中有效进尺,观察出口碎屑返出情况。
在磨进过程中,应注意泵压变化,磨到胶筒部位时,泵压有可能突然升高,此时应停泵,但要保持悬重,轻微的活动管柱,待泵压恢复正常后继续磨进。
2.2、循环系统及修井液选择
现场应配套1000型撬装泵或700型泵车进行钻磨施工,排量不低于450L/min,确保桥塞被钻磨后的碎屑能及时返出地面防止因上返问题导致卡钻,提高钻磨效率。在漏失井、7寸套管未回接的井应考虑适当增加压井液的粘度,提高入修井液的携带能力,同时大排量洗井,避免卡钻事故。
2.3、井控配套技术
井控装置方面选择70MPa压井节流管汇、双闸门液压防喷器,并在施工前对其按标准试压合格,确保钻磨过程中井控保障。
若考虑封堵层位以下长时间关井压力较高,则根据地层压力恢复情况选择合适密度的压井液,防止因井底压力不够发生溢流、井涌,确保井控安全。
钻磨桥塞至人工井底后大排量循环洗井1.5周,确保井筒稳定后起钻至直井段观察稳定时间,无溢流无气泡后方可起钻,并在起钻过程中按管柱壁排及漏失量及时补液。
三、现场应用
1、井况概述:
AT1-8H井是西北油田一口水平井,井下2013年在水平段座封WBM桥塞封堵下部产层。该井目前高含水低效生产,需钻塞回采T2a3:4530-4645m井段与目前井段T2a3:4400-4440m合采,释放井周油气潜力。
2、钻磨桥塞情况:
钻具组合:114mm平底磨鞋+安全接头+73mm钻杆72根+捞杯+27/8钻杆328根+88.9mm钻杆
处理过程:加压20KN探底4499.47m,比设计高9.99m,判断井底有地层砂埋桥塞。接方钻杆正循环至4508.74m,排量450L/min,泵压8MPa,转速60-80r/min,钻压0.5-1t,进尺9.27m。继续处理桥塞,排量450L/min,泵压8MPa,钻压0.5-2t,转速60-80r/min,泵入189m3,漏失9.4m3,进尺0.2m,桥塞松动,出口有少量铁削,后推桥塞至人工井底4650m,达到地质目的要求。
四、结论与认识
1、水平井的钻磨桥塞入井工具和管柱需要合理配套,必须满足能有效处理桥塞,且能防止发生卡钻事故。
2、水平井钻磨桥塞过程中需密切关注钻磨参数的变化及钻屑返出情况,判断井下情况,防止发生复杂情况,确保有效处理。
参考文献
[1]吴奇.井下作业工程师手册【M】.北京:石油工业出版社.2002年9月:5-8,67-68;
[2]万仁傅,罗英俊,采油技术手册-第五分册 修井工具与技术【M】.北京:石油工业出版社.2005年9月:189-192;
中国石化西北油田分公司采油一厂 新疆 轮台 841600
关键字:水平井;钻磨桥塞;技术
一、前言
在钻磨桥塞施工中,经常面临磨铣长时间无进尺或进尺缓慢、卡钻等难题,导致延长了作业施工周期甚至造成井下事故,影响了油井產量,增加作业成本。因此,分析水平井桥塞钻磨工艺技术现状及存在问题,优化钻磨工艺技术,解决钻磨桥塞处理时效,减少低效、无效工序,降低作业成本、缩短措施作业周期的问题。
二、水平井钻磨桥塞工艺及配套技术研究
1、WBM桥塞结构
目前我厂水平井使用的桥塞都为四机赛瓦WBM型,具体尺寸:本体最大外径110mm,中心管直径69.85mm,压环至胶筒180mm,材质为铸铁。
WBM桥塞是一种性能可靠、结构紧凑的桥塞;承受压差70MPa,适用于多种规格的套管。这种桥塞与其它类型的桥塞相比有外径小、中心管短、膨胀比大的特点。WBM 桥塞主要用于对油、气、水层进行临时、永久性封堵。具体可配合用于生产井封窜、堵水、压裂、酸化等施工。该桥塞是利用液压在坐封工具产生的推力作用于上卡瓦,拉力作用于释放栓,通过上下锥体对密封胶筒施以上压下拉两个力,在一定拉力范围内,桥塞上下卡瓦破裂并镶嵌在套管内壁上,胶筒膨胀并密封,完成坐封。
理论上将桥塞中心管外部隔环、上锥体钻磨完(总长76.21mm),桥塞即可失封、胶筒回缩,若长时间胶筒碳化已经则需要将胶筒钻磨完才能导致桥塞失封(总长220mm)。
2、配套技术研究
水平井与直井作业区别是受重力的影响,入井管柱和工具在水平段紧贴在套管底部,在直井中是相对居中;入井流体在水平段存在层流,而在直井中是紊流。
2.1、入井钻具和工具配套
入井钻具和工具满足安全要求:下得去、起得出,在入井钻具中水平段和造斜段全部采用18°斜坡钻具,钻具推荐使用S135钻杆(本体外径73mm,接箍外径110mm),与套管间隙小,抗扭矩大,且起到扶正作用。钻具组合安全系数在1.5以上,满足解卡时吨位需求,一般钻具负荷余量40t。
钻磨工具尺寸需要根据水平段套管尺寸和井斜数据,钻磨工具本体外径小于套管内径6-8mm(一厂5寸半套管内径多为118mm/121mm),便于起钻时减小挂卡,长度根据入井工具长度和井筒轨迹要求确定,磨鞋宜选用平底磨鞋、凹底磨鞋,合金铺焊厚度不小于30mm,水眼不小于15mm:
曲率半径是从圆心O点到井眼中心线F点的距离OF=360/(2π*k),可以看出MN与内弧相切,OG垂直与CD,OE=OF-EF、OG=OE+EG。由勾股定理可得CG长度,求得CD。
k—造斜率;EF—油层套管半径;EG—下井工具直径;
钻磨工具下钻要求:为确保下钻安全,对水平井起下钻应有更加严格要求,当作业井斜超过60°后,下钻速度控制在5m/min,出现刮卡现象应下两根起1根,直至无刮卡现象后按正常速度下钻。钻磨管柱组合中在造斜点附近加捞杯,确保小件异物循环干净,为打捞创造条件。
钻磨工具上部应连接安全接头,在发生异常卡钻无法解卡时可进行丢手(若发生卡钻,水平井倒扣不易从卡点倒扣容易造成大段落鱼管柱),便于后期的打捞处理,缩短处理周期。
钻磨处理桥塞过程中要重点关注好处理进尺,下钻磨钻具到位后首先核实桥塞位置,若偏差较大先尝试正冲循环洗井,将桥塞上部地层砂等异物充分循环干净,加压20KN再次核实桥塞深度并标记方入,钻磨过程中按照转速60-100rpm,并在磨铣工具上加2.27-3.63T 的钻压,记录好处理过程中有效进尺,观察出口碎屑返出情况。
在磨进过程中,应注意泵压变化,磨到胶筒部位时,泵压有可能突然升高,此时应停泵,但要保持悬重,轻微的活动管柱,待泵压恢复正常后继续磨进。
2.2、循环系统及修井液选择
现场应配套1000型撬装泵或700型泵车进行钻磨施工,排量不低于450L/min,确保桥塞被钻磨后的碎屑能及时返出地面防止因上返问题导致卡钻,提高钻磨效率。在漏失井、7寸套管未回接的井应考虑适当增加压井液的粘度,提高入修井液的携带能力,同时大排量洗井,避免卡钻事故。
2.3、井控配套技术
井控装置方面选择70MPa压井节流管汇、双闸门液压防喷器,并在施工前对其按标准试压合格,确保钻磨过程中井控保障。
若考虑封堵层位以下长时间关井压力较高,则根据地层压力恢复情况选择合适密度的压井液,防止因井底压力不够发生溢流、井涌,确保井控安全。
钻磨桥塞至人工井底后大排量循环洗井1.5周,确保井筒稳定后起钻至直井段观察稳定时间,无溢流无气泡后方可起钻,并在起钻过程中按管柱壁排及漏失量及时补液。
三、现场应用
1、井况概述:
AT1-8H井是西北油田一口水平井,井下2013年在水平段座封WBM桥塞封堵下部产层。该井目前高含水低效生产,需钻塞回采T2a3:4530-4645m井段与目前井段T2a3:4400-4440m合采,释放井周油气潜力。
2、钻磨桥塞情况:
钻具组合:114mm平底磨鞋+安全接头+73mm钻杆72根+捞杯+27/8钻杆328根+88.9mm钻杆
处理过程:加压20KN探底4499.47m,比设计高9.99m,判断井底有地层砂埋桥塞。接方钻杆正循环至4508.74m,排量450L/min,泵压8MPa,转速60-80r/min,钻压0.5-1t,进尺9.27m。继续处理桥塞,排量450L/min,泵压8MPa,钻压0.5-2t,转速60-80r/min,泵入189m3,漏失9.4m3,进尺0.2m,桥塞松动,出口有少量铁削,后推桥塞至人工井底4650m,达到地质目的要求。
四、结论与认识
1、水平井的钻磨桥塞入井工具和管柱需要合理配套,必须满足能有效处理桥塞,且能防止发生卡钻事故。
2、水平井钻磨桥塞过程中需密切关注钻磨参数的变化及钻屑返出情况,判断井下情况,防止发生复杂情况,确保有效处理。
参考文献
[1]吴奇.井下作业工程师手册【M】.北京:石油工业出版社.2002年9月:5-8,67-68;
[2]万仁傅,罗英俊,采油技术手册-第五分册 修井工具与技术【M】.北京:石油工业出版社.2005年9月:189-192;
中国石化西北油田分公司采油一厂 新疆 轮台 841600