连续油管工艺技术研究

连续油管作业技术CoiledTubingOperationTechnology主要内容第一部分：连续油管发展与性能第一部分：连续油管作业工具第一部分：连续油管作业技术第三部分：连续油管现场作业技术CoiledTubingOilfeildOperationTechnology连续油管的作业与优点连续油管作业的基本技术要求压裂酸化作业技术机械除垢清理井筒作业技术机械切割管柱作业技术完井和二次完井作业技术钻井作业技术射孔作业技术连续油管可以做什么？1、洗井–清砂/清洗泥浆–除垢/洗井2、酸化、压裂3、气举4、磨铣5、砾石充填6、封层(注水泥,架桥塞)7、排液/完井管柱8、钢丝/电缆作业(射孔,测井…)9、井下作业(移动套筒,气举阀,起段塞,平直管作业)10、定向钻井11、打捞12、二次完井连续油管可以做什么？连续油管应用情况•洗井30-50%•定向钻井5-7%•完井/速度管柱5-10%•封层2-5%•电缆2-5%•打捞2-4%•气举0-10%•增产措施0-25%•除垢0-5%•磨铣0-5%•钢丝0-5%•压裂0-4%•砾石充填0-1%•电潜泵0-1%•二次完井0-1%根据地区会有所不同连续油管的优点•作业简单，作业人员少，费用低。•搬迁快，占地小，环保，占地面积是常规钻井的1/3。•起下时间短、减少停产时间，常规油管的11倍。•起下钻时可以循环，封闭油管•可带压作业，对地层伤害小。•可选择不同尺寸的油管作水力通道•施工安全，维护方便•可以通过大斜度井连续油管作业的基本技术要求•精确的深度测量•精确的重量测量和控制•油管运动的精确控制•合适的管柱结构-台阶型?–保证疲劳寿命?•压力控制设备的额定压力大于工作的最大压力•下井的所有工具的都要有尺寸图基本的工作计划•井筒结构—内径,深度,缩径•井筒方位(井斜,方向)勘测•井内液体性质•目标深度•该深度处的温度和压力•井口和地面设备•最大地面预期压力•提供动力所需的连续油管组/注入头和管柱标准地面设备•提供工作所需液力的注入设备和管柱–管柱的工作寿命和疲劳寿命监测和记录设备–泵压–井口压力–井口温度–连续油管深度–连续油管重量压力控制设备–防喷器–盘根盒–防喷管–带阀的三通–泵注设备下入堵塞器和封隔器•下入堵塞器和封隔器–计划•可回收•永久•过油管•跨隔式封隔器–注意事项•作业温度•作业压力•流体配伍性–处理液–膨胀液•坐封方式•可回收性推荐软件•计算机模拟模型–管柱受力模型—选择合适的工具组合和管柱–工具组合和管柱工作状况预测–确定下入和起出时的危险点–产生运行曲线:•下入和起出连续油管的重量-深度•最大下放重量-深度•最大上提力量-深度•下入与起出过程中轴向力-深度堵塞器/封隔器作业设计•基本的作业设计–确定深度–井筒清洗和准备–下入或起出工具的轴向力–最大允许下放重量–提升时管柱/井下工具允许最大载荷–解封等待的时间•应急预案–工具下入但不能起出–管柱遇卡–堵塞器或封隔器泄露不能承压井筒准备•防喷盒长度可以容纳井底工具•取出井内所有障碍物–井下安全阀—安装保护套？–气体举升阀---安装无效的–冲洗排出井内任何淤积物–通井保证井下工具下入到合适位置–可选择的•下入定位器短节或进行套管接箍测井•在设计深度下入井径规•如需要对设计深度进行磨铣运行步骤•按供应商建议的步骤操作封隔器和堵塞器•有弹性体的工具下入要慢–通过障碍时尤其要减速•确定起出管柱时的重量•缓慢的用水置换?在起出管柱时解封提出封隔器/堵塞器•确认防喷管能够容纳起出的工具串•使通过堵塞器/封隔器的压差为0•解封•等待弹性体缩回—15-60分钟•起出工具时不能造成抽吸效应•在通过限制时降低速度，例如定位短节，滑套第一次连续油管压裂作业开始于于1993年，加拿大阿尔伯塔省东南部浅气层，通过2-7/8连续油管注入25吨支撑剂，排量3.0m3/min。在过去几年，在北美有1千多口井通过连续油管压裂改造；到目前为止，5000多口井进行了连续油管压裂。应用最多的国家：加拿大，其次是美国，第三是英国（英格兰、爱尔兰）。压裂酸化作业技术可对每个层进行改造。降低作业时间。不需要作业架、桥塞和井口装置。不需要打水泥。减少设备的租赁时间。缩短了作业时间和排液时间，加速了生产速度。比常规压裂NPV提高35-110%。摩阻高。地面施工压力高。注入排量低。压裂酸化中的优势多层压裂常用方法使用跨式皮碗-封隔器总成应用步骤：1、对全部层位射孔2、下通井规3、针对改造层下跨式碗-封隔器总成4、压裂5、结束后反循环，上提总成到下一个改造层位6、座封压裂7、最后返排压裂液并投产多层压裂示意图单层压裂方法使用单封隔器总成和桥塞等应用步骤：1、下通井规2、对改造层位射孔3、针对改造层下桥塞和单封隔器总成4、压裂5、结束后提出连续油管和封隔器6、回收桥塞7、最后返排压裂液并投产。单层压裂示意图已射层待压层已压层填砂连续油管酸化作业示意图地理位置：加拿大Alberta东南，MedicineHat浅气藏。埋深：1000—2000ft。地层：白垩西砂岩地层，分成MilkRiver组和MedicineHat组。物性：MilkRiverΦ=15-25%K=0.1-50.0md。MedicineHatΦ=20-35%K=10-100md。地理位置图应用实例连续油管改造首先对气藏所有气层进行射孔，然后一个作业对每个层进行改造、排液、投产；常规压裂是首先对下面MedicineHat层组射孔，采用投球进行压裂、排液，然后下桥塞对上面MilkRiver层段采用投球进行改造，排液，然后回收桥塞，在对整个井投产。30口加密井：公司A对22口加密井用连续油管压裂（CTF）；公司B对8口井用常规压裂方法(SFT)进行压裂。两家公司都使用Wireline公司对井进行射孔，具有类似的射孔孔眼参数；施工液体相同（增能的水基交联压裂液），排量不同；支撑剂相同20/40目压裂砂；连续油管压裂排量1.5-2.0m3/min，支撑剂体积5.0-30.0吨，地面压力35-40MPa。现场应用评价结果表明：连续油管压裂仅多花41,500加元，但压后初始产量增加54.8百万方/天[Mcf/D],比普通压裂增加37.6%。折现为10%时的净现值达3200万，比普通压裂增加57.1%，而税后投资回报率达到36%，比普通压裂增加16.9%。经济评价结果表经济评价与常规压裂方法比较，连续油管压裂改造的层数多、程度高，增加了单井的产量。连续油管压裂增加了可采储量。虽然连续油管压裂费用高，但整体经济效益好于常规压裂。连续油管压裂能降低对环境的影响和对后勤的要求。压后认识陆地油井连续油管打捞作业装置安装示意图海上油井连续油管打捞作业装置安装示意图打捞作业技术•取出断脱、落井、或卡住的工具•常规的工具类型—每种作业都有独特性•连续油管与钢丝绳相比有很多优点–强度高–刚度高可以进入水平井–可冲洗落物–可以使用液力打捞工具连续油管过封隔器操作系统打捞作业示意图打捞作业技术要求1、工具组合必须能够：–抓住并夹紧落鱼–可以施加足够力保证震击器工作–如果不能打捞上来能放开落鱼2、防喷管足够长可以容纳落鱼3、开始前准备好各类打捞工具4、制定打捞方案技术要求5、收集资料–井筒结构（深度，内径，限制。。。。）–井筒方位–井筒内液体特性–井底温度和压力–落鱼深度–落鱼状况–井口和地面设备6、落鱼方位确定–靠向哪侧–对中情况–可捞部分长度7、准备精确的图表–内/外捞工具–落鱼尺寸----内径，外径，锥形，或有锯齿落鱼资料•落鱼是卡住的还是自由的–确定需要的拉力----是否需要震击器？•落鱼是被碎屑环绕/覆盖–需要打捞篮?•落鱼材料–磁性体好不好用？–颚式夹钳?•计算机模拟打捞作业模型？打捞作业设计•设计包括–深度确定–清洁井筒–抓住取出落物所需轴向力–允许下放或上提的最大重量–如果需要，泵压多大•风险预案–现有工具不能捞出落物时–落物卡住–落物仍然卡住，打捞工具不能退出–安全接头不能释放–起出的打捞管柱太长，防喷管无法容纳，主阀无法关闭–连续油管接近疲劳强度打捞作业井下工具•典型的打捞工具包括：–连续油管连接器—无头螺钉式或卡瓦式–双瓣单流阀–安全接头---液力或机械式–加速器/增强器–加重杆–冲击器---液力或机械的–打捞工具---打捞筒，打捞矛。。。。•所有的打捞工具必须能够释放•在下工具之前准备一准确的井底工具尺寸表打捞工具锥碗式打捞筒胀缩式卡瓦打捞矛有“中国帽子”的打捞抓钩震击器和冲击锤•落鱼震击器给落鱼一个向上的力使其解卡•必须使用配套的加速器，中间下入加重杆•冲击锤有时代替震击器产生连续的向上的冲击作用•加速器不一定与冲击锤一起使用辅助工具•定位工具---旋转接头•打捞筒导向装置•扶正器—机械的或液压的•万向节—花键或旋转•马达—低速容积式马达•铅印•规环•捞沙筒•磨铣工具用来修理落鱼典型管柱图大斜度井打捞管柱有马达和弯头的管柱基本打捞管柱机械除垢清理井筒作业技术•利用连续油管除垢–用马达钻或磨–冲击钻井–**喷射冲洗–**化学措施**在泵注作业讲解连续油管冲砂洗井示意图除垢作业设计•准备以下材料–井筒结构–井筒方位–环空流体特性–垢的特性和体积–处理液特性–目标深度，压力，温度。。。–所需的马达或冲击工具–井口和地面设备•确定垢的特性及所用的技术•处理钻屑和使用过的入井液的方法？•人员安全保护（有毒的硫酸锶/钡）沉淀物性质•普通无机物沉淀：–可溶于盐酸的碳酸盐–硫酸盐水垢，一些可溶，一些不可–氯化物水垢—水或弱酸盐可溶–铁垢—溶于HCI–硅酸盐—溶于HF–氢氧化物---溶于HCI–混合的杂质---水垢和有机物，地层杂质，分析它，酸加入芳香烃？井筒清理•磨铣和钻井会产生大量切屑或碎片–影响环空内流动–导致缩径处沉积堵塞–可能引起管柱受卡•对可能反应问题的点派人值守–密切监视泵压和悬重•最大的可能切屑量–返出液体处理设备–返出液体的处理方法–在大位移井和水平井中需用高粘度液体或泡沫携带钻屑，用软件选择最好的携带液和泵注程序钻、磨、扩眼•钻、磨、扩眼是清除坚硬沉积物的常用方法–钻铣到受限部位–受限部位以下扩眼–容积式马达和扩眼设备很长•地面压力控制设备必须合适–冲击钻井设备明显较短•成本比容积式马达低•不能和扩眼钻头配套使用•产生旋转，冲击和压力脉冲作用•工作介质有氮气，水，溶剂，酸•仅靠向下的冲击力作用—循环进/出–钻头，磨鞋，，扩眼工具都必须仔细选择，咨询制造商什么工具适合何种沉积物磨削和套下扩眼磨削工具套下扩眼工具钻削工具工作液•与井下工具和井内液体配伍•必须能携带切屑并返回地面•软件可以预测流速，泵压与清洁效果的关系•摩阻减低剂会有帮助•用泡沫或氮气段塞定期清洗有助携岩•用产出液对返排有帮助？？•马达以上安装的循环短节可以提高环空流体的速度有助于提高携带能力计算机模型•磨削和钻井使用机械和液力操作•用力学模拟软件选择连续油管管柱和井下工具并预测危险点•用液压模型预测流速和泵压关系•作业中需要往复起下管柱，要特别留意连续油管的疲劳寿命能满足要求清垢作业设计•选择马达和冲击工具，钻头•计算机模型的模拟结果•预测可能的失败点–下入或起出过程中工具遇卡–扩眼刀具没有扩张或压力释放后没能缩回–马达反复停转—在起钻前失效–扩眼器刀片脱落–冲击工具不能连续工作设备选择•选择适合井筒的最大直径的连续油管–轴向力，流速，扭矩最大化–环空流速高，方便携带切屑•管柱疲劳寿命在限定范围内•保证地面压力控制系统能够满足作业压力和容纳井下工具长度，返出液有三通导出典型井底工具•连接器—卡瓦式或卡瓦-无头螺钉式适应大扭矩•双瓣止回阀•安全接头—液压或机械方法•循环接头—投球式或压力控制式•带旁通的循环控制接头—可选择的•直棒---可选择•井下马达或冲击钻•磨鞋，钻头，扩眼刀具辅助设备•适合于马达并能满足井筒清洗效果的泵•返出流体处理设备-固控设备•流体混合，处理和泵送设备•不压井作业的节流管汇•设备操作人员和监督人员之间的沟通•监测和记录系统–泵压–井口压力–连续油管的深度和重量–流量–返回的钻屑量除垢过程