大庆油田公司井下作业分公司井下作业教材2(PPT 74页) .ppt
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1、二、投蜡球法压裂工艺1、工艺原理 投球法压裂工艺主要指压裂过程中投密封球封堵炮眼的压裂工艺。工艺原理是根据不同渗透率的油层吸液能力不同,已经压裂层段和渗透率高的层段吸液能力强的特点,投入一定量的堵塞球或炮眼密封球,封堵已经压裂层段或渗透率高、吸液能力强的油层炮眼,使井筒内压力增高,当达到破裂压力高的层段的破裂压力时,目的层也被压开裂缝。,来自资料搜索网()海量资料下载,投球法压裂工艺按工艺特点包括多裂缝压裂工艺和选择性压裂工艺。a、多裂缝压裂工艺是指在一个压裂层段内,利用已经压开裂缝的射孔炮眼吸液能力强的特点,投入一定量的蜡球或堵塞球、密封球,封堵先压开层段的炮眼,再重新启泵,提高排量在井筒内
2、憋起更高的压力,当达到目的层的破裂压力时,新的裂缝也就被压开,依次循环,可压开多条裂缝,这就是多裂缝压裂工艺原理。,b、选择性压裂工艺与多裂缝压裂工艺相近,利用高渗透率高含水层吸液能力强的特点,投入一定量的蜡球或堵塞球、密封球,封堵高含水层,从而达到压裂改造低含水层段的目的。,2、管柱结构根据所投的球的种类不同,管柱结构要求也不相同。a、可溶性蜡球,粒径小,对压裂管柱没有特殊要求,可适用于任何管柱。压裂后不需要冲球,24小时后自行溶化。b、堵塞球密度在0.80-1.14g/cm3之间,耐压25-70MPa,堵球直径一般在19mm-22mm之间,管柱结构为投球器、安全接头、水力锚、封隔器加喷嘴或
3、喇叭口组成。,3、适用条件 可溶性蜡球适用于破裂压力在45MPa以内的油层。堵塞球适用于目的层厚度差别、渗透率差别较大的井;投球前后目的层深度差大于30m,一般不在同一油层使用。,三、限流法压裂工艺1、工艺原理 通过严格限制炮眼的数量和直径,并以尽可能大的注入排量进行施工,利用压裂液流经孔眼时产生的炮眼摩阻,大幅度提高井底压力,并迫使压裂液分流,使破裂压力接近的地层相继被压开,达到一次加砂能够同时处理几个层的目的。如果地面能够提供足够大的注入排量,就能一次加砂同时处理更多目的层。,2、管柱结构选用内径76mm油管,两封一喷、单封单喷(加水力锚)、以及四封三喷均可。3、适用条件 主要适用于纵向及
4、平面上含水分布情况都较复杂,且渗透率比较低的多层、薄油层的新井的完井改造。,四、定位平衡压裂工艺1、工艺原理 这项技术主要是针对水平裂缝油层,在预压裂层段的上部、下部或油层中部含有高含水层时,而且隔层较薄,强度差,隔层或水泥环不足以承担压裂时隔层内外的巨大压差,利用特殊工具(一级或多级平衡器),使被平衡层只进液不进砂,压力与被压裂层段处于同一压力系统,在目的层得到压裂改造的同时,高含水隔层得以保护,这就是定位平衡压裂工艺。,2、管柱结构主要由压裂油管、封隔器、平衡器、喷砂器或平衡喷砂封隔器组成。3、适用范围隔层厚度小容易发生窜槽的井。目的层附近有高含水层并且各层厚度小可能发生窜槽的井。,五、端
5、部脱砂压裂工艺 脱砂压裂是以压裂过程中,压裂液必然要向地层中滤失这一事实为依据,产生的一种新的压裂工艺技术,包括水平缝地层的脱砂压裂和垂直缝地层脱砂压裂工艺技术。,1、端部工艺原理 脱砂压裂就是在压裂过程中,利用压裂液的滤失特性,当裂缝半径扩展到预定的长度时,在裂缝端部人为地造成砂堵,从而阻止裂缝的进一步径向扩展;裂缝端部形成砂堵后,以大于裂缝向地层中滤失量的排量,继续按设计的加砂方案向裂缝中注入高浓度混砂液,随着注入时间的增加,注入压力和裂缝宽度会逐渐增加,裂缝中的支撑剂浓度也越来越高,当地面泵压达到预定的压力时停止施工,就可以获得较高的裂缝导流能力,这样既控制了裂缝半径,又满足了高导流能力
6、的要求。,2、管柱结构压裂使用N-80以上钢级油管+可反洗井封隔器+导压喷砂封隔器+尾管+丝堵;或使用水力锚+封隔器+喷嘴。3、适用范围油层渗透率较高,在油水井井距较小的情况下,需要形成缝长短、宽度大的裂缝时,可以采用该项工艺。,六、高能气体压裂 高能气体压裂是指利用火药或火箭推进剂燃烧产生的高温、高压气体压出多条径向裂缝以取得增产效果的方法。,1、工艺特点对油层增产增注有以下作用:a、机械作用:燃爆产生的高压气体在超过岩石破裂压力的条件下,在井筒附近产生多条径向裂缝。,b、水力振荡作用:燃爆是在井中存在液柱条件下发生,高温、高压气体的产生将会推动液柱向上运动,而随着体积增大,压力下降,液柱会
7、向下运动,这种反复的上下运动有助于裂缝形成和清理油层堵塞。c、高温热作用:燃烧产生的高温可达500-700,能够融化油井附近的石蜡和沥青,降低油的粘度。d、化学作用:燃烧后的产物主要是CO2、N2和部分HCl,这些气体在高压下都会溶于原油,降低原油粘度。,2、适用范围 高能气体压裂主要适用于水敏地层、脆性岩层,对于塑性地层不甚适用,可能产生压实效应;对胶结疏松岩层可能引起出砂。,七、复合压裂工艺 复合压裂工艺包括热化学复合压裂工艺和燃爆复合压裂工艺。是热化学压裂和高能气体压裂与水力压裂相结合的产物。,1、工艺原理 该工艺是利用火药在目的层段进行燃烧或化学药剂氧化还原反应,产生高温、高压气体作用
8、在井筒,在近井地带形成多条径向微裂缝,然后再进行水力压裂,使几条主裂缝扩展,延伸并支撑,达到降低井筒附近渗流阻力,增加渗透流面积的目的,以实现较高的增产,增注效果。,2、适用范围 该工艺适用于多油层、非均质常规射孔井的油层改造。它具有施工简便,运用设备少,周期短,对场地要求低,施工费用低的特点。,八、泡沫压裂工艺 泡沫压裂工艺技术是80年代以来发展起来的新工艺技术,它是液态CO2或N2与其它压裂液混合,加入相应的添加剂,代替普通压裂液完成造缝、携砂、顶替等工序的压裂工艺技术。根据使用的压裂液组成不同,可分为二氧化碳液体压裂、二氧化碳(甲醇)稠化水压裂、二氧化碳与氮气双相泡沫压裂和二氧化碳泡沫压
9、裂四种形式,其中以二氧化碳泡沫压裂最为常用。,1、管柱结构 压裂油管使用N80以上钢级,封隔器、导压喷砂器要求耐压60Mpa以上。可采用两封一喷、单封单喷(加水力锚)、以及四封两喷组合(喷砂器为滑套式导压喷砂器,能够两层同时反排)。2、适用范围 主要应用于气井及低压低渗和水敏性地层。不适宜渗透率高、天然裂缝发育的地层。,第八节 现场施工 压裂现场施工包括压前准备、压前作业、压裂施工和压后作业等。一、压前准备1、配置压裂设备及辅助设施2、压裂用原材料3、组配压裂管柱4、地面压裂流程,二、压前作业1、探砂面、冲砂2、起原井管柱3、压井替喷4、压裂层段预处理5、下压裂管柱,下入压裂专用管柱,压裂管柱
10、承压达到设计要求。,三、压裂施工 压裂施工一般包括以下工序:循环、试压、试挤、压裂、加砂、替挤和活动管柱。特殊情况下需要加入酸预处理、小型压裂测试、压后压降监测等工序。四、压后作业 压后按设计要求探砂面、起出压裂管柱,完井达到投产要求。,随着开采年限的增长,加之工程因素和地质因素的影响,油水井套管将不可避免地出现不同的损坏,影响生产。为此,油田工作者应按着“预防为先,防修并重”的方针,一是研究套管损坏的机理,制定配套的防护措施;二是研究套损井修复技术,增强大修作业修复能力。由此减缓套管损坏速度,并尽可能的延长油水井的使用寿命,提高油田后期开发的经济效益。,第十三章 油水井大修,第一节 套损的原
11、因及预防措施,一、套损的原因分析 造成油、水井套管损坏的因素是多方面的,概括性地分为地质因素和工程因素两大类。1、地质因素 地层(油层)的非均质性、油层倾角、岩石性质、地层断层活动、地下地震活动、地壳运动、地层腐蚀等情况是导致油水井套管技术状况变差的客观存在条件,这些内在因素一经引发,产生的应力变化是巨大的、不可抗拒的,将使油、水井套管受到损害,甚至导致成片套管损坏,严重地干扰开发方案的实施,威胁油田的稳产。,2、工程因素 地质因素是客观存在的因素,往往在其它因素引发下成为套损的主导因素。采油工程中的注水,地层改造中的压裂、酸化,钻井过程中的套管本身材质、固井质量,固井过程中的套管串拉伸、压缩
12、等因素,是引发诱导地质因素产生破坏性地应力的主要原因。,二、套损预防措施 根据上述的套管损坏原因,提出以下预防措施,以便有效地减缓套损速度的上升。1、防止注入水窜入软弱夹层 注水开发的油田套管损坏主要是由于高压注入水进入软弱泥页岩夹层和断层接触面引起的地应力释放造成套管损坏,注入水窜入这两个地方除地质因素(天然裂缝窜入等)外,主要是由工程因素引起的,如固井质量不合格,超过破裂压力注水等。,2、维持合理的注采压差 现在人们认识到,由于油层中流体被开采出来,一段时间(或很长时间)不注水补充能量,岩石的弹性应变力大量释放而形成一个低的应力异常区,周围高压应力区推动岩体向低压区运动,造成大量套管损坏。
13、相反,注水强度大,注水量过多,则可形成高应力异常区,也会推着岩体向低应力区运动,使套管成片损坏。因此,油田开发都应适时、适量、低于破裂压力注水,保持适当孔隙压力,并使油田内部各区块孔隙压力保持基本平衡,以避免套管损坏。,3、防止油层出砂 油井出砂,水井吐砂,一方面影响油水井生产;另一方面在出砂层位形成空洞,空洞位置的套管失去支撑,当覆盖层发生坍塌,其坍落的岩石块撞击套管很容易造成套管损坏,因而在开采过程中应防止地层出砂。,4、防止套管腐蚀 随着油田持续开发,因腐蚀所致的油水井套管损坏问题也日趋严重,给油田生产带来极大危害。目前在防止套管腐蚀上,国内外比较成熟方法如下:提高封固质量以隔绝腐蚀介质
14、与套管之间的通道;采用阴极保护技术;使用抗H2S套管;加杀菌剂杀死有腐蚀的细菌;改进射孔对套管损害的措施;对下井套管要进行严格质量检验;改进套管柱设计方法;提高套管抗挤强度。,第二节 套管损坏的类型 根据几十年修井施工积累的资料,结合套损原因,将套管损坏的类型分成以下六种类型。一、径向凹陷变形 由于套管本身局部位置质量差,强度不够,固井质量差及在长期注采压差作用下,套管局部处产生缩径,使套管在横截面上呈内凹椭圆形,如图131所示。A-A截面上已不再是基本圆型,长轴Dd,据资料统计,一般长短轴差在14mm以上,当此值大于20mm以上时,套管可能发生破裂。,图131 径向凹陷变形示意图,二、套管腐
15、蚀孔洞、破裂 由于地表浅层水的电化学反应长期作用在套管某一局部位置,或者由于螺纹不密封等长期影响,套管某一局部位置将会因腐蚀而穿孔,或因注采压差及作业施工压力过高而破损。如图132所示。,图132 腐蚀孔洞、破裂型示意图,腐蚀孔洞、破裂等情况多发生在油层顶部以上,特别是无水泥环固结井段往往造成井筒周围地面冒油、漏气,严重的还会造成地面塌陷。,三、多点变形 由于套管受水平地应力作用,在长期注采不平衡条件下,地层滑移迫使套管受多向水平力剪切,致使套管径向内凹形多点变形,如图133所示。多点变形井是一种极其复杂的套损井况。,图133 多点变形示意图 图134 严重弯曲变形示意图,四、严重弯曲变形 由
16、于泥岩、页岩在长期水浸作用下,岩体发生膨胀,产生巨大地应力变化,岩层相对滑移剪切套管,使套管按水平地应力方向弯曲,并在径向上出现严重变异,如图134所示。严重弯曲变形的套管,内径已不规则,多呈基本椭圆变形,长短轴差不太大,但两点或三点变形间距小,近距点一般3m以内,若两点距离过小则形成硬性急弯,2m长的通井规不能通过。这是较多见的复杂套损井况,也是较难修复的高难井况。,五、套管错断(非坍塌型)泥岩、页岩经长期水浸膨胀而发生岩体滑移,导致套管被剪断,发生横向(水平)错位。由于套管在固井时受拉伸载荷及钢材自身收缩力作用,在套管产生横向错断后,便向上、向下即各自轴向方面收缩,错断及位移情况如图135
17、所示。套管错断是修井工作中最多见的套损类型。,六、坍塌形套管错断 地层滑移、地壳升降等因素导致套管错断,其地应力首先作用在管外水泥环上,使水泥环脱落、岩壁坍塌,泥、砂和脱落的水泥环及岩壁碎屑、小直径的碎块等则在地层压力流体作用下由错断口处涌入井筒,堆落井底并向上不断涌集,卡埋井内管柱及工具,在井筒内压力较高时,这种涌入不断向井口延展,如图136所示。坍塌型错断是目前极难采取修复或报废处理的复杂套损类型。,图135 套管错断示意图 图136 坍塌型错断示意图,第三节 套管技术状况检测 套管技术状况检测是为修井技术措施的制定提供切实可行的依据,同时也为套损机理研究和预防措施的制定和实施提供可靠资料
18、。常用的检测方法有工程测井法和机械法两种。一、工程测井法 工程测井法就是利用测井仪检测套管的技术状况。常用的测井方法有:井径测井套管变形检测、井温与连续流量测井套管漏失检测、彩色超声波电视成像测井。,二、机械法 机械法检测就是利用印模(包括铅模、胶膜、蜡膜等)对套管和鱼头状态及几何形状进行印证,然后加以定性、定量的分析,以确定其具体形状和尺寸。印模法检测适用于井下落物鱼顶几何形状、尺寸、深度等的核定,套管变形、错断、破裂等套损程度,深度位置的验证,以及在作业、修井施工过程中临时需要查明套管技术状况等其它情况的井况。见图137所示。,图137铅模结构的示意1接头2骨架3铅体4护罩 a普通形平底带
19、水眼铅模b带护罩式平底带水眼铅模,2)胶模胶模见图138所示。,图138 胶模示意图1硫化钢芯;2橡胶筒,3、印模打印(检测)施工方法 印模打印检测井下技术状况一般分井下落物鱼顶状况打印、套管变形错断的最小径向变化打印和套管破裂、孔洞等的侧面打印等三种形式。管柱结构自上而下为:油管柱(或钻杆柱)、工作筒、单流阀、印模(端部打印常用平底带水眼、带护罩式铅模)。工序为:安装不压井作业井口控制装置、调换加压绳、连接下井工具、印模入井、连续下入油管、调换大绳、打印、起打印管柱、卸掉铅模、印痕分析。,第四节 打捞作业 在油水井生产过程中,由于各种原因常引起井下落物和井下工具遇卡。各种井下落物在很大程度上
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