連續(xù)油管技術22.ppt

連續(xù)油管作業(yè)技術CoiledTubingOperationTechnology 主要內容第一部分 連續(xù)油管發(fā)展與性能第一部分 連續(xù)油管作業(yè)工具第一部分 連續(xù)油管作業(yè)技術 第三部分 連續(xù)油管現(xiàn)場作業(yè)技術CoiledTubingOilfeildOperationTechnology 連續(xù)油管的作業(yè)與優(yōu)點連續(xù)油管作業(yè)的基本技術要求壓裂酸化作業(yè)技術機械除垢清理井筒作業(yè)技術機械切割管柱作業(yè)技術完井和二次完井作業(yè)技術鉆井作業(yè)技術射孔作業(yè)技術 連續(xù)油管可以做什么 1 洗井清砂 清洗泥漿除垢 洗井2 酸化 壓裂3 氣舉4 磨銑5 礫石充填6 封層 注水泥 架橋塞 7 排液 完井管柱8 鋼絲 電纜作業(yè) 射孔 測井 9 井下作業(yè) 移動套筒 氣舉閥 起段塞 平直管作業(yè) 10 定向鉆井11 打撈12 二次完井 連續(xù)油管可以做什么 連續(xù)油管應用情況 洗井30 50 定向鉆井5 7 完井 速度管柱5 10 封層2 5 電纜2 5 打撈2 4 氣舉0 10 增產措施0 25 除垢0 5 磨銑0 5 鋼絲0 5 壓裂0 4 礫石充填0 1 電潛泵0 1 二次完井0 1 根據(jù)地區(qū)會有所不同 連續(xù)油管的優(yōu)點 作業(yè)簡單 作業(yè)人員少 費用低 搬遷快 占地小 環(huán)保 占地面積是常規(guī)鉆井的1 3 起下時間短 減少停產時間 常規(guī)油管的11倍 起下鉆時可以循環(huán) 封閉油管可帶壓作業(yè) 對地層傷害小 可選擇不同尺寸的油管作水力通道施工安全 維護方便可以通過大斜度井 連續(xù)油管作業(yè)的基本技術要求 精確的深度測量精確的重量測量和控制油管運動的精確控制合適的管柱結構 臺階型 保證疲勞壽命 壓力控制設備的額定壓力大于工作的最大壓力下井的所有工具的都要有尺寸圖 基本的工作計劃 井筒結構 內徑 深度 縮徑井筒方位 井斜 方向 勘測井內液體性質目標深度該深度處的溫度和壓力井口和地面設備最大地面預期壓力提供動力所需的連續(xù)油管組 注入頭和管柱 標準地面設備 提供工作所需液力的注入設備和管柱管柱的工作壽命和疲勞壽命監(jiān)測和記錄設備泵壓井口壓力井口溫度連續(xù)油管深度連續(xù)油管重量壓力控制設備防噴器盤根盒防噴管帶閥的三通泵注設備 下入堵塞器和封隔器 下入堵塞器和封隔器計劃可回收永久過油管跨隔式封隔器注意事項作業(yè)溫度作業(yè)壓力流體配伍性處理液膨脹液坐封方式可回收性 推薦軟件 計算機模擬模型管柱受力模型 選擇合適的工具組合和管柱工具組合和管柱工作狀況預測確定下入和起出時的危險點產生運行曲線 下入和起出連續(xù)油管的重量 深度最大下放重量 深度最大上提力量 深度下入與起出過程中軸向力 深度 堵塞器 封隔器作業(yè)設計 基本的作業(yè)設計確定深度井筒清洗和準備下入或起出工具的軸向力最大允許下放重量提升時管柱 井下工具允許最大載荷解封等待的時間應急預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壓 井筒準備 防噴盒長度可以容納井底工具取出井內所有障礙物井下安全閥 安裝保護套 氣體舉升閥 安裝無效的沖洗排出井內任何淤積物通井保證井下工具下入到合適位置可選擇的下入定位器短節(jié)或進行套管接箍測井在設計深度下入井徑規(guī)如需要對設計深度進行磨銑 運行步驟 按供應商建議的步驟操作封隔器和堵塞器有彈性體的工具下入要慢通過障礙時尤其要減速確定起出管柱時的重量緩慢的用水置換 在起出管柱時 解封提出封隔器 堵塞器 確認防噴管能夠容納起出的工具串使通過堵塞器 封隔器的壓差為0解封等待彈性體縮回 15 60分鐘起出工具時不能造成抽吸效應在通過限制時降低速度 例如定位短節(jié) 滑套 第一次連續(xù)油管壓裂作業(yè)開始于于1993年 加拿大阿爾伯塔省東南部淺氣層 通過2 7 8連續(xù)油管注入25噸支撐劑 排量3 0m3 min 在過去幾年 在北美有1千多口井通過連續(xù)油管壓裂改造 到目前為止 5000多口井進行了連續(xù)油管壓裂 應用最多的國家 加拿大 其次是美國 第三是英國 英格蘭 愛爾蘭 壓裂酸化作業(yè)技術 可對每個層進行改造 降低作業(yè)時間 不需要作業(yè)架 橋塞和井口裝置 不需要打水泥 減少設備的租賃時間 縮短了作業(yè)時間和排液時間 加速了生產速度 比常規(guī)壓裂NPV提高35 110 摩阻高 地面施工壓力高 注入排量低 壓裂酸化中的優(yōu)勢 多層壓裂常用方法 單層壓裂方法 地理位置 加拿大Alberta東南 MedicineHat淺氣藏 埋深 1000 2000ft 地層 白堊西砂巖地層 分成MilkRiver組和MedicineHat組 物性 MilkRiver 15 25 K 0 1 50 0md MedicineHat 20 35 K 10 100md 地理位置圖 應用實例 連續(xù)油管改造首先對氣藏所有氣層進行射孔 然后一個作業(yè)對每個層進行改造 排液 投產 常規(guī)壓裂是首先對下面MedicineHat層組射孔 采用投球進行壓裂 排液 然后下橋塞對上面MilkRiver層段采用投球進行改造 排液 然后回收橋塞 在對整個井投產 30口加密井 公司A對22口加密井用連續(xù)油管壓裂 CTF 公司B對8口井用常規(guī)壓裂方法 SFT 進行壓裂 兩家公司都使用Wireline公司對井進行射孔 具有類似的射孔孔眼參數(shù) 施工液體相同 增能的水基交聯(lián)壓裂液 排量不同 支撐劑相同20 40目壓裂砂 連續(xù)油管壓裂排量1 5 2 0m3 min 支撐劑體積5 0 30 0噸 地面壓力35 40MPa 現(xiàn)場應用 評價結果表明 連續(xù)油管壓裂僅多花41 500加元 但壓后初始產量增加54 8百萬方 天 Mcf D 比普通壓裂增加37 6 折現(xiàn)為10 時的凈現(xiàn)值達3200萬 比普通壓裂增加57 1 而稅后投資回報率達到36 比普通壓裂增加16 9 經濟評價結果表 經濟評價 與常規(guī)壓裂方法比較 連續(xù)油管壓裂改造的層數(shù)多 程度高 增加了單井的產量 連續(xù)油管壓裂增加了可采儲量 雖然連續(xù)油管壓裂費用高 但整體經濟效益好于常規(guī)壓裂 連續(xù)油管壓裂能降低對環(huán)境的影響和對后勤的要求 壓后認識 陸地油井連續(xù)油管打撈作業(yè)裝置安裝示意圖 海上油井連續(xù)油管打撈作業(yè)裝置安裝示意圖 打撈作業(yè)技術 取出斷脫 落井 或卡住的工具常規(guī)的工具類型 每種作業(yè)都有獨特性連續(xù)油管與鋼絲繩相比有很多優(yōu)點強度高剛度高可以進入水平井可沖洗落物可以使用液力打撈工具 連續(xù)油管過封隔器操作系統(tǒng) 打撈作業(yè)示意圖 打撈作業(yè)技術要求 1 工具組合必須能夠 抓住并夾緊落魚可以施加足夠力保證震擊器工作如果不能打撈上來能放開落魚2 防噴管足夠長可以容納落魚3 開始前準備好各類打撈工具4 制定打撈方案 技術要求 5 收集資料井筒結構 深度 內徑 限制 井筒方位井筒內液體特性井底溫度和壓力落魚深度落魚狀況井口和地面設備6 落魚方位確定靠向哪側對中情況可撈部分長度7 準備精確的圖表內 外撈工具落魚尺寸 內徑 外徑 錐形 或有鋸齒 落魚資料 落魚是卡住的還是自由的確定需要的拉力 是否需要震擊器 落魚是被碎屑環(huán)繞 覆蓋需要打撈籃 落魚材料磁性體好不好用 顎式夾鉗 計算機模擬打撈作業(yè)模型 打撈作業(yè)設計 設計包括深度確定清潔井筒抓住取出落物所需軸向力允許下放或上提的最大重量如果需要 泵壓多大風險預案現(xiàn)有工具不能撈出落物時落物卡住落物仍然卡住 打撈工具不能退出安全接頭不能釋放起出的打撈管柱太長 防噴管無法容納 主閥無法關閉連續(xù)油管接近疲勞強度 打撈作業(yè)井下工具 典型的打撈工具包括 連續(xù)油管連接器 無頭螺釘式或卡瓦式雙瓣單流閥安全接頭 液力或機械式加速器 增強器加重桿沖擊器 液力或機械的打撈工具 打撈筒 打撈矛 所有的打撈工具必須能夠釋放在下工具之前準備一準確的井底工具尺寸表 打撈工具 錐碗式打撈筒 脹縮式卡瓦打撈矛 有 中國帽子 的打撈抓鉤 震擊器和沖擊錘 落魚震擊器給落魚一個向上的力使其解卡必須使用配套的加速器 中間下入加重桿沖擊錘有時代替震擊器產生連續(xù)的向上的沖擊作用加速器不一定與沖擊錘一起使用 輔助工具 定位工具 旋轉接頭打撈筒導向裝置扶正器 機械的或液壓的萬向節(jié) 花鍵或旋轉馬達 低速容積式馬達鉛印規(guī)環(huán)撈沙筒磨銑工具用來修理落魚 典型管柱圖 大斜度井打撈管柱 有馬達和彎頭的管柱 基本打撈管柱 機械除垢清理井筒作業(yè)技術 利用連續(xù)油管除垢用馬達鉆或磨沖擊鉆井 噴射沖洗 化學措施 在泵注作業(yè)講解 連續(xù)油管沖砂洗井示意圖 除垢作業(yè)設計 準備以下材料井筒結構井筒方位環(huán)空流體特性垢的特性和體積處理液特性目標深度 壓力 溫度 所需的馬達或沖擊工具井口和地面設備確定垢的特性及所用的技術處理鉆屑和使用過的入井液的方法 人員安全保護 有毒的硫酸鍶 鋇 沉淀物性質 普通無機物沉淀 可溶于鹽酸的碳酸鹽硫酸鹽水垢 一些可溶 一些不可氯化物水垢 水或弱酸鹽可溶鐵垢 溶于HCI硅酸鹽 溶于HF氫氧化物 溶于HCI混合的雜質 水垢和有機物 地層雜質 分析它 酸加入芳香烴 井筒清理 磨銑和鉆井會產生大量切屑或碎片影響環(huán)空內流動導致縮徑處沉積堵塞可能引起管柱受卡對可能反應問題的點派人值守密切監(jiān)視泵壓和懸重最大的可能切屑量返出液體處理設備返出液體的處理方法在大位移井和水平井中需用高粘度液體或泡沫攜帶鉆屑 用軟件選擇最好的攜帶液和泵注程序 鉆 磨 擴眼 鉆 磨 擴眼是清除堅硬沉積物的常用方法鉆銑到受限部位受限部位以下擴眼容積式馬達和擴眼設備很長地面壓力控制設備必須合適沖擊鉆井設備明顯較短成本比容積式馬達低不能和擴眼鉆頭配套使用產生旋轉 沖擊和壓力脈沖作用工作介質有氮氣 水 溶劑 酸僅靠向下的沖擊力作用 循環(huán)進 出鉆頭 磨鞋 擴眼工具都必須仔細選擇 咨詢制造商什么工具適合何種沉積物 磨削和套下擴眼 磨削工具 套下擴眼工具 鉆削工具 工作液 與井下工具和井內液體配伍必須能攜帶切屑并返回地面軟件可以預測流速 泵壓與清潔效果的關系摩阻減低劑會有幫助用泡沫或氮氣段塞定期清洗有助攜巖用產出液對返排有幫助 馬達以上安裝的循環(huán)短節(jié)可以提高環(huán)空流體的速度有助于提高攜帶能力 計算機模型 磨削和鉆井使用機械和液力操作用力學模擬軟件選擇連續(xù)油管管柱和井下工具并預測危險點用液壓模型預測流速和泵壓關系作業(yè)中需要往復起下管柱 要特別留意連續(xù)油管的疲勞壽命能滿足要求 清垢作業(yè)設計 選擇馬達和沖擊工具 鉆頭計算機模型的模擬結果預測可能的失敗點下入或起出過程中工具遇卡擴眼刀具沒有擴張或壓力釋放后沒能縮回馬達反復停轉 在起鉆前失效擴眼器刀片脫落沖擊工具不能連續(xù)工作 設備選擇 選擇適合井筒的最大直徑的連續(xù)油管軸向力 流速 扭矩最大化環(huán)空流速高 方便攜帶切屑管柱疲勞壽命在限定范圍內保證地面壓力控制系統(tǒng)能夠滿足作業(yè)壓力和容納井下工具長度 返出液有三通導出 典型井底工具 連接器 卡瓦式或卡瓦 無頭螺釘式適應大扭矩雙瓣止回閥安全接頭 液壓或機械方法循環(huán)接頭 投球式或壓力控制式帶旁通的循環(huán)控制接頭 可選擇的直棒 可選擇井下馬達或沖擊鉆磨鞋 鉆頭 擴眼刀具 輔助設備 適合于馬達并能滿足井筒清洗效果的泵返出流體處理設備 固控設備流體混合 處理和泵送設備不壓井作業(yè)的節(jié)流管匯設備操作人員和監(jiān)督人員之間的溝通監(jiān)測和記錄系統(tǒng)泵壓井口壓力連續(xù)油管的深度和重量流量返回的鉆屑量 除垢過程 井筒機械除垢的一般過程 井筒準備垢的成分分析取出所有井下安全閥 氣體舉升閥若需要 壓井設備準備連接所有的循環(huán)設備連接連續(xù)油管設備和壓力控制設備裝配井下工具測試防噴器 盤根盒 試壓 功能在防噴管內測試馬達 在木質表面測試沖擊工具記錄工具開始工作 有效工作 停轉時的壓力工作液準備分批調配 或隨時調配 井筒內必須有足夠的量 除垢步驟 除垢下入過程中緩慢泵送液體 防止馬達轉動或葉片張開輕輕的接觸障礙物 必須有液體循環(huán)上提管柱 增加排量 直到最佳如果使用膠體 循環(huán)直到到達井下工具穩(wěn)定泵壓 緩慢下放井下工具到障礙物處減小重量 觀察壓力 壓力高顯示馬達停鉆 穩(wěn)定的壓力提高顯示磨削或沖擊工具工作正常增加作用于鉆頭的壓力得到滿意的磨削效果如果馬達停鉆 停止液體循環(huán) 上提一段距離 重新開始循環(huán)為了攜帶切屑 可以注入高速小球密切觀察從滾筒到導向架之間連續(xù)油管的疲勞壽命洗井 保證雜質被清除從井底循環(huán) 直至返出液顯示已經清洗干凈保持高泵速 從井中起出管柱 監(jiān)測 除垢過程是多樣且復雜的對于所有操作 監(jiān)測以下內容 流體的速度和泵壓返回壓力管柱運動 磨銑不要太快防止被卡 優(yōu)化排量返出的固體 監(jiān)測量和成分 如果返出物中有鐵屑 停鉆 機械切割管柱作業(yè)技術 切割連續(xù)油管或其它工作管柱切割套管或生產管柱 化學或射流切割依靠泵的作用 作業(yè)設計 獲取以下資料 井筒結構 深度 限制 井筒方位井下及環(huán)空內液體特性目標管柱尺寸 性質 切割深度管柱切割的操作特點地面和井口設備結構確?？梢跃_控制深度使用油管底部定位器或接頭定位器 用井下馬達切割 切割不同于套下擴眼刀片上鑲有硬質合金或聚晶金剛石刀具的操作和馬達使用相同的流體切割所需的扭矩必須與馬達相匹配注意 會產生大量的切屑工作液系統(tǒng)必須能帶回切屑特殊的流體泡沫高黏度液體洗井 切削注意事項 利用軟件確定最適合的流體和速度如果馬達停轉 連續(xù)油管受扭斜井會產生一些問題 管柱被卡切屑不易排出增加環(huán)空內液體黏度選擇大尺寸的連續(xù)油管減少管柱長度使用降阻劑工具中應包括旁通閥增加泵壓到最合適 爆炸切割 由射孔公司完成工具相對短爆炸后脹開的落物不易打撈爆炸后需要磨銑來修補魚頂 利用軟件進行預測起出 下入過程中連續(xù)油管的重量vs深度最大的下入重量vs深度最大的過載提升vs深度如果操作時有內壓 疲勞壽命快速降低 作業(yè)設計 基本的設計包括深度確定允許的最大的下放重量和提升超載重量打撈爆炸后嚴重變形管柱方法有效切割的最大流速洗井的最大流速預估所需時間風險防案 應急預案 利用馬達磨削在上提和下放過程中被卡刀片不能充分打開馬達經常停轉磨鞋刀片脫落切割不完全刀具受損爆炸切割工具上提下放過程中遇卡在上提下放過程中點火點火失敗切割未完成刀具受損 設備選擇 連續(xù)油管設備管柱尺寸優(yōu)化與工具匹配且適合攜帶切屑如果電子點火需有電纜監(jiān)測深度 重力的設備常用的連續(xù)油管設備泵組泵的選擇依據(jù)馬達和排出切屑所需流量排出液體處理設備必須能夠處理所有的返回液和鉆屑 包括磁收集器 井下工具組合 利用馬達磨削 典型的工具有 連續(xù)油管連接器 卡瓦式 無頭螺釘式 兩者結合式雙瓣止回閥安全接頭 液壓的 機械的 或聯(lián)合作用的循環(huán)閥 投球式 壓力式 或兩者聯(lián)合作用式油管底部定位器或短節(jié)定位器井下馬達 容積式 磨鞋 套下擴眼器爆炸切割 典型工具 連續(xù)油管連接器 卡瓦式 無頭螺釘式雙瓣止回閥油管底部定位器或短節(jié)定位器電纜頭 可選擇的電子點火工具切割工具 切割作業(yè)準備 井筒和設備準備同機械作業(yè)馬達 地面測試記錄如下數(shù)據(jù) 馬達開始工作時的壓力和流速記錄效率最高時的壓力和流速記錄馬達停轉時的條件 切割作業(yè)步驟 下放管柱到距限位短節(jié)或油管底部25 記錄重量上提25 記錄上提力緩慢下放管柱到定位短節(jié) 標記連續(xù)油管低速泵送液體并到達切割的目標深度點火或提高流速開始磨銑按預定時間磨銑打開旁通循環(huán)閥 流體高速循環(huán)邊高速循環(huán)邊上提管柱監(jiān)測工作液 泵 工具的操作參數(shù) 整個操作過程中的壓力注意 爆炸切割危險 建議有工具提供商代表在場 連續(xù)油管的鋼絲作業(yè)工具 連續(xù)油管通?？梢酝瓿捎射摻z完成的工作連續(xù)油管可以下入斜井連續(xù)油管可以在起出前 清洗橋塞 氣舉閥中堵塞物連續(xù)油管完成鋼絲作業(yè)工作的工具是配套的多數(shù)連續(xù)油管鋼絲作業(yè)為打開 關閉滑套 取出氣舉閥 油管鋼絲作業(yè)設計 作業(yè)設計包括 井筒結構 內徑vs深度斜井的井身方位井筒內液體特性滑套 心軸的位置 深度目標深度的壓力 溫度井口和地面設備要取出的工具的類型和結構操作步驟所需工具類型所需力 地面設備必須能夠操縱從井內提出的所有工具長度 連續(xù)油管鋼絲作業(yè)設備 可提供所需軸向力的連續(xù)油管可用于鋼絲作業(yè)如果井下工具需要清潔 可能需要撈筒或噴射工具只有井下工具在取出前需要清洗時才需要泵組需要常用的精確的深度測量和重力顯示地面壓力控制設備必須滿足井下工具的需要 一般的作業(yè)步驟 可以完成任何鋼絲繩可以完成的作業(yè)取出安全閥 安裝保護滑套提出鋼絲繩可以取出的堵塞器平衡要取出工具的壓差 減少密封件的損害在提出工具前 測量管柱和工具的重量與目標物接觸然后與鋼絲繩作業(yè)步驟相同 完井和二次完井作業(yè)技術 連續(xù)油管完井的優(yōu)點地面設備少 占地少時間短與鉆機裝置比成本低不壓井作業(yè)安全性高減少油層損害的危險 大多數(shù)連續(xù)油管完井是二次完井 一些區(qū)域是用連續(xù)油管鉆井和完井 一般用HydridCT連續(xù)油管組這里不予討論 標準的連續(xù)油管組在該領域的工作面較窄 二次完井 典型二次完井包括 礫石充填篩管懸掛懸掛尾管氣舉系統(tǒng)噴射泵安裝尾管延長油管修補 跨隔 二次完井設計 收集以下資料 井筒資料 井身結構井身方位井內流體特性目標深度完井目標和詳細資料準備井身結構圖 深度和內徑 外徑 工具名稱 型號 落魚的資料工具安裝方式下入工具和力如果是液壓坐封封隔器 使用何種液體目標深度的壓力和溫度井口壓力和溫度地面和井口設備 設計的注意事項 連續(xù)油管的機械性能可能需承受重載工作 坐封原理機械或液力壓縮 拉伸 懸掛 連續(xù)油管重量和運動的精確測量和控制是否壓井井下工具組合封隔器 堵塞器等工具坐封及以下深度的井筒條件如果需要或懷疑 井筒刮削保證注入頭可以緩慢 精確的控制連續(xù)油管 不會打滑確定下入速度 允許時間利用計算機模擬確定操作的參數(shù) 作業(yè)設計 井筒準備坐