水平井水力冲砂欧阳传相
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水平井水力冲砂最优工作参数计算
赖枫鹏;李治平;岑芳;黄志文;许进进
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2007(035)001
【摘要】水平井冲砂既要做到将砂粒冲出地面又不能在井底对储层造成新的污染,这就要求采取合理的水平井冲砂液流量和冲砂压力.将水平井井筒和地层作为一个整体进行考虑,利用井筒中流体动力学原理和砂粒质点运动原理,研究了水平井水力冲砂最优工作参数的计算方法,给出了计算实例,为现场水平井冲砂工作制度的选择提供了一种新的思路.
【总页数】3页(P69-71)
【作者】赖枫鹏;李治平;岑芳;黄志文;许进进
【作者单位】中国地质大学(北京)能源学院,北京,100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京,100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京,100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京,100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TE358+.1
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103渤海油田在开发过程中经常会遇到地层出砂问题,水平井出砂尤为严重。
水平井出砂后极难恢复原有的生产状态,而且水平井冲砂作业周期长,费用高,不可预见因素多。
因此,选择合适的冲砂方式对油井恢复生产和控制作业成本十分重要。
1 水平井段砂子运移原理如图 1 所示,在水平井冲砂洗井过程中,砂子受重力方向与洗井液流动方向的影响,井筒内高边流速高,低边流速底,低边砂子受到的冲刷力小,很难返出井口,通过在机械外力和高速射流的作用对低边砂子进行破坏,使其体积减小到上返液体能够携带的程度,才能将其冲出井筒,这种冲砂较常规冲砂难度大很多。
图1 水平井砂子运移图像2 渤海油田不同冲砂洗井方法及其优缺点经过多年的探索和应用,渤海油田目前已经形成了4种水力冲砂方式和技术。
2.1 常规冲砂洗井技术原理:常规水力冲砂技术是下入冲砂钻具,通过管柱反循环高速流体,在此高速流体的作用下将井底砂循环上返的携带出地面。
优点:操作简单,适用于无漏失或低漏失的井;缺点:①多采用地热水或过滤海水 ,由于冲砂介质的漏失,往往会对油气层造成严重的污染。
②考虑到冲砂效率和安全可操作性,现场多采用反循环冲砂作业。
但是,当井筒漏失增大,出现介质上返速度低于砂砾沉降速度 的情况,就需要堵漏,增长作业工期。
2.2 氮气泡沫冲砂洗井技术原理:氮气泡沫冲砂所用的冲砂钻具和常规冲砂钻具基本相同,区别在于冲砂介质变为泡沫流体,泡沫流体是气液两相,流动时外力要克服气液两种分子之间的摩擦力。
由于两种流体界面间的分子阻力和气体的表面张力比纯气体和纯液体大得多,因而泡沫的粘度很大(可高达100mPa·s以上)携砂能力更强。
优点:①冲砂初期少量泡沫进入岩石孔隙,产生气阻效应,阻止了流体的继续进入,保护油气层;②根据油层压力设计调节泡沫液密度,由于液柱压力与油层压力接近,因而漏失显著降低,能够有效保护储层;③由于泡沫流体粘度大,其悬浮能力是水的10倍以上,因此携砂能力强。
水平井段工具内脉冲射流冲砂技术甘泉泉; 刘少胡; 管锋; 李明红【期刊名称】《《石油钻采工艺》》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】6页(P549-554)【关键词】水平井; 脉冲射流; 冲砂; 频率; 数值模拟【作者】甘泉泉; 刘少胡; 管锋; 李明红【作者单位】长江大学机械工程学院; 中国石油西南管道分公司【正文语种】中文【中图分类】TE358+.1水平井技术以其低成本、高产能等特点而广泛应用于油气藏的开发,但由于水平井井身结构特殊性,大量渗透进井筒的砂粒会沉积在水平井段,形成大面积的砂床,造成采油困难甚至油井停产等严重井下事故[1-2]。
水平井段冲砂清洗较困难,目前主要采用机械捞砂和水力冲砂清除砂床,水力冲砂因其效率高、效果好而得到广泛应用,目前水力冲砂洗井技术主要包括常规密闭连续冲砂洗井技术、连续管冲砂洗井技术、真空清砂技术和泡沫流体冲砂洗井技术[3-5]。
常规密闭连续冲砂洗井技术解决了常规油管冲砂时冲砂液回流、卡钻风险、冲洗液用量大、冲洗时间过长和无法实现密闭冲砂作业等问题;连续管冲砂洗井工艺无需连接管柱,可以带压连续作业,对地层伤害小且洗井效率高;同心连续管真空清砂技术对洗井液的要求较低,可根据井况优选,大幅度降低了作业成本,避免了因洗井液渗入地层造成的地层伤害;泡沫流体冲砂洗井技术其携砂能力远高于空气、清水甚至普通钻井液,同时对附着在油管内外壁、套管内壁及井下工具上的石蜡及粘结物有较好的剥离清除作用[6-7]。
上述水力冲砂多采用的是电机带动冲砂清洗工具旋转实现脉冲射流,本文提出了一种工具内脉冲射流冲砂洗井方法,该方法不需要电机带动工具旋转产生射流,而是通过工具壳体小孔间歇式开关实现脉冲射流,可对砂粒床进行快速高频破坏清除。
采用工具内脉冲对砂床清理的流体动力特性发生了变化,故需论证该脉冲射流方法的可行性,探寻工作参数对冲洗砂床的影响规律。
1 工具内脉冲射流冲砂数值模拟脉冲射流是非连续射流,这种间断脉冲射流在水锤作用下产生较高瞬态能量,来达到冲散堆积砂床的目的[8]。
安塞油田水平井冲砂技术探讨摘要:目前水平井已成为安塞油田增产的主要手段,但水平井配套作业技术并无较大进展,尤其是水平井冲砂洗井问题。
普通的冲砂洗井方式很难达到要求,影响水平井正常开采,同时延长作业时间和作业费用,开展水平井冲砂技术研究尤为重要。
关键词:水平井冲砂洗井工艺改进一、引言安塞油田自有了第一口水平井---塞平一,在开采过程中,发现了水平井具有很大潜能及优势;随之有了高平2、高平3、高平4等水平井,极大的提高了采油量,并有了更多的认识及经验;继而将水平井用于三次采油,即剩余油的开采,扩大了战果,积累了一次采油至三次采油的一些宝贵资料及经验,为后期全面认识产层及油田开采提供坚实的理论依据。
安塞油田现有生产水平井50口,随着开发时间延长,地层逐渐产生亏空,或者有严重漏失层,油藏压力下降、储层物性差,地层应力发生改变,流体反生相变及采油制度的不合理致使油层出砂等问题层出不穷,出砂现象将会日益严重。
近年来井下作业过程中70%井发生出砂,严重制约了水平井生产。
二、现状分析目前安塞油田水平井已成为原油增产的主要手段,但出砂是影响水平井开采的一个重要原因。
由于水平井井身结构的特殊性,有直—斜—平三个阶段,较直井来说,井筒结构更为复杂,出砂的沉积状态也不同,所以冲砂难度增大。
常规井冲砂采用单根冲砂,水平井冲砂采用分段反冲砂结合单根反循环冲砂,地面很难判断井筒沉砂状态及深度,有砂卡管柱及砂堵管柱的风险。
1.目前工艺技术安塞油田水平井冲砂采用定向井中常规的冲砂工艺,冲砂井均采用反循环冲砂,主要作用就是提高油管内上返携带速度(同样排量下油管内上返速度高于套管环形空间流速),其次就是很大程度上消除和避免了冲起的砂子在冲砂管与套管环空的运移过程中形成卡钻及砂堵管柱事故;为能更好的解决水平井冲砂难点,下面就目前工艺分析及处理方法。
1.1 水平井出砂原因出砂原因是指地层中的松散砂粒在生产压差的驱动下,随产出液流向井底。
水平井冲砂技术研究发布时间:2021-05-20T10:51:23.560Z 来源:《基层建设》2020年第31期作者:王光荣[导读] 摘要:水平井应用规模迅速扩大,但由于其井身结构的特殊性,地层出砂后容易形成砂床,不易冲洗。
河南省濮阳市中原油田份公司采油气工程服务中心作业五大队河南省濮阳市 457001摘要:水平井应用规模迅速扩大,但由于其井身结构的特殊性,地层出砂后容易形成砂床,不易冲洗。
水平井冲砂洗井效果将直接影响其产能和开采成本。
基于此,文章主要围绕水平井冲砂技术进行分析,以供参考。
关键词:水平井冲砂技术一、水平井及积砂原因分析水平井是一种在目的层中具有相应长度的水平井段,且井斜角角度最大能够达到九十度的特殊井,此种特殊井主要由四个结构组成,分别有垂直段部分、造斜段部分、稳斜段部分以及水平段部分。
通常情况下,水平井被应用在裂缝性的油气层,或者较薄的油气层中,作用就是扩张油气层的实际裸露面积。
与普通竖井相比起来,水平井与其本质上的区别主要在于井斜角的最大角度,水平井井身是以水平的方向钻进,并且有一定长度,井眼部分在油层当中有一段延长结构,比普通竖井的集油面积更大,可显著优化采油效果。
一般来说,水平井都呈上翘型,集油过程中如果油层中存在砂粒,砂粒将会跟随原油共同流入井筒之内,在此过程中尺寸直径较大的砂粒会先沉淀在底部的水平段,慢慢形成砂床,直径尺寸较小的砂粒会跟随原油继续流动,原油流入到垂直段之后会增大流动的面积,随之降低流速,此时砂粒会继续沉淀,长久以来就会逐渐形成砂堆把油层覆盖起来。
产出原油当中如果存在砂粒,在泵出原油期间会随原油进到抽油泵装置中,对齐造成磨损,影响起采油效率,甚至阻碍其正常运行。
二、水平井冲砂技术应用必要性分析水平井中的造斜井段部分以及水平井段部分长度较长,井筒的轴线变化形态不规则,地层的砂粒随着原有进到井筒后经过沉降形成了砂床,砂床长期受到压差作用力会逐渐固化,长此以往会导致采油设备严重磨损,阻碍油井正常运行生产,为此必须要采用冲砂技术将井中沉积的大量岩屑清除,而过去应用的传统冲砂工艺不能实现连续施工,如果处理不当还会加速砂粒的再次沉淀积累,容易卡死冲砂的管柱,严重者甚至会导致油井大修或者直接报废。
水平井冲砂作业技术研究发布时间:2022-04-01T06:59:37.854Z 来源:《科学与技术》2021年第32期作者:袁雄标[导读] 水平井井筒出砂严重影响井筒正常生产,传统方法冲砂时,冲砂管柱接单根必须停泵,由于地层亏空严重,导致返排率极低、污染储层,同时存在卡钻的井下风险。
袁雄标中石化华北油气分公司采油一厂陕西咸阳 712000摘要:水平井井筒出砂严重影响井筒正常生产,传统方法冲砂时,冲砂管柱接单根必须停泵,由于地层亏空严重,导致返排率极低、污染储层,同时存在卡钻的井下风险。
如何选择恰当的技术提高水平井冲砂作业返排率,对提高水平井长周期生产稳定具有重要意义。
关键词:油层出砂;负压旋流;连续冲砂前言水平井可大幅提高单井产量和原油采收率,在各采油厂应用十分普遍。
然而由于水平井井身结构的特殊性,随着开采的进行,地层砂更易进入井筒,在井筒底部形成砂床甚至可能堵塞井眼,导致设备磨损及产量下降。
因此,水平井冲砂洗井效果直接影响其产能和开采成本,水平井的修井作业施工难度大,突出反映在冲砂工序上。
1井筒出砂的危害1.1井筒故障多近些年通过统计分析水平井维护性作业得出其中因出砂造成的凡尔磨损漏失、活塞卡、泵筒拉伤、眼管堵等问题占据了检泵井次约25%的比例。
1.2冲砂成本高相比较定向井冲砂,水平井冲砂时间长、费用高,难以适应新形势下采油厂生产作业降本提质增效的目标需要。
2水平井的冲砂难点水平井的井眼轨迹和产液中的泥砂在运移过程中受重力作用的影响,使得水平井中泥砂沉积有两个特点:一是在水平段的低位形成砂床;二是在造斜段附近形成砂桥。
水平井的井眼轨迹、井身结构和水平井的积砂特点,决定了水平井冲砂面临以下困难:冲砂管柱下放、上提过程中遇阻;接单根过程中,砂子沉降易砂卡冲砂管柱;冲砂液易在流动阻力小的水平段井眼上部形成循环通道,下部的砂床难以彻底清理干净;老油区的地层压力普遍较低,水平井的油层裸露面积又大,水力冲砂过程中冲砂液携砂漏入地层,造成反复冲砂和储层伤害。
水平井冲砂施工难点分析作者:许传恩来源:《科学与财富》2019年第07期摘 ;要:临盘油田水平井投产数量近年来呈递增趋势,水平井作业也随之增加,而由于水平井自身特点导致其出砂的可能性远大于一般井,冲砂也成了水平井是常遇到的问题。
关键词:水平井;冲砂;砂卡一、水平井冲砂的主要问题(1)冲洗液在水平井段及斜井段的携砂能力低,地层砂易沉降,停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥,造成冲砂过程中砂卡事故的发生;(2)水平井泄油面积大,油层漏失发生率远大于普通井,大大增加了冲砂难度。
(3)水平井起下油管时,摩阻随井斜角增大而变大,井壁上有砂子时摩阻也随之增加,由于井壁摩阻的影响,井下工具的悬重失真,这就给探砂面,判断是否遇阻遇卡,增加了困难,造成误判断;由于水平段的砂粒不易被冲砂液冲起和清除干净。
为利于冲洗液将砂携走,需采用有效措施确保砂和杂质处于悬浮状态,这就要求冲砂液具有一定的速度和排量。
二、临93-平7井水平井砂卡事故处理分析(1)该井基础信息:(2)施工步骤:通井, 150mm通井规通深:2193m(中途无遇阻),刮管, 150mm刮管器刮深:度2193m;冲砂。
(3)现场解卡处理过程:上提管柱3m遇卡,深度2191.75m(井斜90.2°),该井管柱有皮碗封,只能选择正洗井,通过洗井,砂粒被冲出一段距离。
通过洗井,将砂粒冲离遇卡点,上提起油管至1907.4m (井斜90.3°)又遇卡。
原因分析:水平段砂粒受重力因素在冲击力小的地方发生二次沉降。
精细污水10m3正循环洗井,泵压2MPa。
通过洗井砂粒再次运移,沉积。
起油管起至1494.55m(井斜59.2°)后再次遇卡,活动解卡无效最大拉力320KN。
正洗井出口未返,泵压由2MPa↗9MPa。
反洗井泵压10MPa,20min不降,活动解卡最大拉力400KN,同时配合正洗井,泵压由2MPa↗ 12MPa,出口未返,解卡无效。
原因分析:受排量影响洗井液无法将砂粒携带出井筒,在此集中堆积形成砂桥,堵塞油套环空。
水平井冲砂液体系的研究第1章概述1.1 本论文研究的目的与意义对于水平井的冲砂过程,由于水平井水平段长,沉砂返出困难,易形成二次沉积造成管柱的阻卡,带来新的事故,因此,需要研究新的冲砂液体系。
该冲砂液体系要具备携砂和流变性能好,并具有保护油层的作用,初步确定为暂堵聚合物冲砂液体系,以保证冲砂效果、保护油气层、提高原油产量,提高水平井开发的综合经济效益[1]。
1.2 国内外冲砂液研究现状对于水平井井底沉砂和淤泥堵塞的清除,通常采用机械捞砂和清水冲砂工艺技术,清水冲砂就是用高速流动的液体,靠水力作用将井底砂面冲散,并利用液体携带能力,采用循环液体的方法,将冲散的砂带到地面而清除,使产层重新暴露。
该工艺常采用清水或高密度钻井液作为冲砂液,在地层压力低于静水柱压力时,不能建立循环,因而会造成大量液体漏入地层,甚至泵入井内的液体不能返出,使施工无法进行,并对产层造成更为严重的伤害,达不到冲砂洗井的目的。
机械捞砂工艺就是使用捞砂工具,通过重复起下油管,排出捞砂工具内的砂子来清除井底沉砂,适用于不能建立正常循环的井。
该工艺需要重复起下油管,因此效率很低,而且由于水平井内情况比较复杂,捞砂工具容易被卡。
对于水平井的修井作业,目前比较常用的办法是用清水或在清水中加入一定量的粘土稳定剂配制的活性水作为冲砂液,一方面,因为其液体密度与清水密度相近,冲砂液的漏失不严重,对油气层的伤害程度小;另一方面,如果冲砂液的漏失严重,现场施工作业中仍然要继续灌一定量的冲砂液作补充,冲砂液用量大,造成作业费用增加,作业难度与风险相对较高。
对于水平井修井作业,60年代至70年代,国内使用了烃基冲砂液,包括商品油或稠化油、石灰-沥青溶液和水相含量达到70%的反向乳化液等,这类冲砂液具有保持油层近井地带孔隙的天然含水饱和度的特性,避免了产层中粘土矿物的水化膨胀、毛管现象造成的水锁效应及设备腐蚀等负面影响,具有伤害小的特点。
但烃基冲砂液容易引起火灾,不利于环境保护,使用成本较高。
关于水平井冲砂磨钻的认识发布时间:2021-10-29T05:30:27.651Z 来源:《科学与技术》2021年第29卷第16期作者:刘志涛章占飞何志龙任志强[导读] 鄂尔多斯盆地长6超低渗透储层石油资源丰富,由于孔隙小刘志涛章占飞何志龙任志强长庆油田分公司第三采油厂宁夏银川 750001摘要:鄂尔多斯盆地长6超低渗透储层石油资源丰富,由于孔隙小、渗透率低等原因造成开发难度大,油藏采收率低。
水平井的设计特点是井眼轨迹同油层的走向基本一致,增加了井筒与油层的接触面积,从而提高单井产量和采收率,同时减少了占地和其它工程建设费用,降低综合开发成本。
水平井的大规模开发,为超低渗透油藏开发指明一个方向。
但随着油田开发后期,水平井的稳产问题又逐渐呈现。
水平井修井方面仍有诸多技术处于探索阶段,在常见的冲砂、磨钻等作业中,本文就如何提高工作效率,缩短占井周期,避免井下作业事故,做以简要阐述。
关键词:水平井冲砂磨钻1水平井冲砂作业1.1水平井砂床特点通过现场实践,我们发现水平井砂床有如下特点:1.1.1砂面不连续。
1.1.2受重力、化学药剂、结垢等因素影响,砂粒易胶结,形成砂桥或垢桥,在冲砂无进尺的情况下,需进行磨钻作业。
1.1.3喷点出砂后,砂粒受重力作用沉降,基本聚集在喷点附近。
在吐砂不是特别严重的情况下,两喷点之间有砂床空隙,根据此特点,现场冲砂采取冲砂和探砂面相结合的办法,提高生产效率。
1.2现场应用根据水平井砂床特点,在常规冲砂作业前,制作冲砂数据表,在吴平10井进行了现场应用,如下表所示。
吴平10井冲砂数据表(截取部分)根据上表,实时查明冲砂位置,利用水平井喷点之间无砂面或砂面较少的特点,采用探砂面和冲砂结相合的方法,完成冲砂作业。
在吴平10井冲砂过程中,操作步骤如下:1.2.1下冲砂管柱探得砂面位置2305.83m,喷点位置为2295m、2305m,砂面位置已经过喷点0.83m,可以判断该喷点出砂不严重。