250MPa磨料射流内切割套管技术在我国海上弃井中的应用

介绍了250 MPa超高压磨料射流内切割套管技术在我国海上油田弃井中的应用情况。该技术在渤海海域某海上油田弃井项目中分别在244.5mm和339.7mm套管内一次切割完成最大外径为762mm的三层水泥封固套管,在水下65m切割φ339.7mm+φ508mm+φ762mm三层水泥封固套管的时间小于10h。整个作业过程安全顺利,避免了进行套铣等传统方式作业,节约了作业工期费用。总结了一套使用250 MPa磨料射流切割系统在泥线下4m内切割多层水泥封固套管的成功经验和初步认识,可为今后在海上油气田弃井中开展类似作业提供参考。     

250MPa超高压磨料射流井下内切割技术

海上油气生产设施弃置需要配置高效、安全环保的切割处理技术及设备,高压磨料射流井下切割技术用于海上弃井作业优势明显。阐述了国内外磨料射流切割技术在海洋油气生产设施弃置领域的应用与发展现状,对比分析了国内外磨料射流井下切割设备及其性能参数,介绍了国内现有低压与250 MPa超高压磨料射流井下内切割核心技术及配套设备。现场应用结果表明,低压与超高压250 MPa磨料射流井下内切割技术及设备满足作业要求。     

泥线下多层套管切割技术研究及适用性优选

为解决海上油气井永久性弃置面临的泥线下多层带水泥环套管高效切割问题,针对常用的水力割刀切割技术及磨料射流切割技术,分析了两种技术的特点及优势,从切割层次、切割尺寸、切割效率及服务费用等方面开展了研究工作; 建立了考虑切割层数、切割工期等切割技术经济性比选公式; 研究了两种切割技术的适用性,形成了基于套管尺寸和切割层数的多层套管切割技术优选原则。研究结果表明,当切割层数<3层且最外层导管尺寸≤609.6 mm时,推荐水力割刀工具; 当切割层数≥3层或最外层导管尺寸>609.6 mm时,推荐磨料射流工具。结合现场应用实例分析,对比了两种技术对3层及以上套管的切割效果,验证了两种技术的适用性。该研究可为海上油气井多层套管整体切割提供技术依据。     

磨料射流切割偏心套管能力试验研究

随着海洋石油平台退役及老井弃置的逐渐增多，套管高效切割技术成为研究热点。磨料射流切割技术是井下套管切割的关键技术之一，然而，应用于偏心套管切割，该技术仍存在效率不高、切割成功率低等问题。为预测磨料射流切割偏心套管的能力，进行3层偏心套管切割试验，并对试验结果进行分析。结果表明，在偏心严重的井眼条件下，一趟作业无法完成762 mm(30英寸)导管切割。一趟作业完成3层套管切割，对井眼偏心距离要求较为严格。将试验结果与理论计算结合可知，磨料射流工具可对直径838.2 mm(33英寸)(以切割工具为中心)的区域进行切割。针对常规完井套管组合结构，可对最大偏心率为14.7%的套管进行切割。     

可变喷距磨料射流多级切割头研制与试验

应用磨料射流切割技术切除海上采油多层废弃井口时,面临的一个突出问题是切割外层套管和隔水管时喷距变大引起作业时间增加,导致作业成本高昂。基于缩短喷距的思路,设计了一种可变喷距磨料射流多级切割头,切割头上布置有固定喷嘴和长、短伸缩杆喷嘴,每种喷嘴具有相互独立的供液流道,因此切割头可提供3种工作模式,即固定喷嘴切割模式、短伸缩杆切割模式和长伸缩杆切割模式。施工作业时,采用投球的方式依次进行3种工作模式的转换。理论计算表明,使用φ3 mm喷嘴时,长、短伸缩杆工作模式可分别将无因次喷距减小至使用固定喷嘴时的1/27与1/16.7,有效提高了射流的能量利用率。地面试验表明,可变喷距多级切割头使用方便,流道转换可靠,比普通固定喷嘴式切割头切割效率显著提高,可大幅度缩短作业时间,降低作业成本。      

磨料射流切割工具设计及在弃井切割套管串中的应用

介绍了磨料射流切割工具的设计,并将此工具在渤海湾老旧平台弃井切割套管串作业现场进行了应用,取得了良好效果。     

深海套管切割工具的研究和发展现状

分析了现阶段应用于海洋平台拆除的多种深海套管切割技术,主要包括聚能切割、化学切割、金刚石切割绳技术、磨料水射流技术和机械切割。介绍了几种典型的套管切割工具,即ND-S114型套管内割刀、井下电动切割工具、高聚能镁粉火炬切割系列工具、水力自旋式可控磨料射流切割装置以及深水井口头切割回收工具,并指出我国深海套管切割装置与国外技术存在的差距。对我国深海套管切割技术的发展提出了如下建议:引进新的切割技术、研制新型套管切割装置和实现切割工具的智能化。     

应用磨料射流割缝技术改善近井地层流场的实验研究

油田开发到中后期,油层压力下降,油层流动阻力增加,地层渗透率降低,使油井产量很低或成为死井。为此进行了磨料射流割缝技术研究。该技术应用磨料射流切割技术在井下对井壁周围岩层切割为与井轴线平行的深缝,使井周地层高压力得以松驰,解除压密效应,使近井地层得以恢复原有的渗透率。地面模拟试验和现场井下实验结果表明,通过应用磨料射流割缝技术可以改善近井地层流场,恢复地层渗透性,实现油(水)井增产增注的目的,现场应用取得良好的效果。     

水力喷砂螺旋割缝增产技术研究

水力喷砂螺旋割缝技术是利用高压磨料射流切割套管、水泥环，在地层中产生４条深度700~1000 mm、高度200~300 mm、宽度为20~30 mm的螺旋形缝洞。该技术可以松弛近井地层，清洗堵塞渗流通道，从而改变近井地带的应力分布和减小渗流阻力，提高低渗地层渗透率，克服钻井污染带的影响，是开发低渗透油藏和增产增注的有效方法。实验研究了水力喷砂射流切割绕丝式防砂管和金属棉防砂管在岩样中的割缝能力，并对在胜利油田进行的10口井的成功现场作业进行了结果分析，大35-13-斜5井还进行了详细的应用效果分析。现场实验表明，水力喷砂螺旋割缝技术可以提高近井地层渗透率，降低地层表皮系数，而提高产量。通过研究，得到了一套包括选择作业井标准、施工工艺要求、施工步骤的现场施工工艺，并验证了该项技术的应用效果。     

海上高风险井弃置降本增效关键技术及应用

海上高风险井弃置存在井下情况复杂、管柱腐蚀严重、环空带压等问题。以某气田为例,分析了各层套管带压原因,建立了安全高效的压井起管柱作业流程。通过切割效率及切割效果对比分析,优选了腐蚀管柱高效切割技术、多层套管整体切割技术,形成了底部生产管柱高效封堵技术。研究了基于经济性的弃井机具优选原则,形成了海上高风险井安全高效弃置关键技术。实践证明,该技术体系效果好、成本低,在目标气田的弃置中取得良好效果,平均单井节约作业工期5～10 d。为国内海上高风险油气井高效低成本弃置作业提供借鉴。     

快速永久弃井方法在海洋临时弃井探井中的应用

使用水下井口的油田弃置时,需要对储层按要求做永久弃井,而井口仍保留下来的临时弃井探井进行永久弃井作业。常规弃井方法是用半潜式钻机割生产套管后,打一个浅层环保水泥塞,然后于泥线以下4 m割表层套管和导管。使用半潜式钻机弃井的费用高昂,探索使用海洋工程船打环保弃井水泥塞并从泥线以下4 m割各层套管进行永久弃井的方法将会大大降低永久弃井费用。研制的“射孔、打水泥塞联作工具”允许一次性下入联作工具,通过射孔配合双封隔器的使用得以在两个环空中打环保弃井水泥塞。高压水力射流喷砂套管切割工具把液体的压力能转换为动能形成水力割刀,一次性可切割多层次套管串。利用海洋工程船,配合“射孔、打水泥塞联作工具”和高压水力射流喷砂套管切割工具,可以方便地把临时弃井的探井进行永久弃井施工,其施工费用较半潜式钻机弃井费用大大降低。该弃井方法在Chanter-15井成功地尝试,为作业者弃井施工提供了一种新的降本增效方法。     

Abrasive Water Jet Perforation—An Alternative Approach to Enhance Oil Production

This article investigates the mechanisms, the results of laboratory experiments, and the results of field tests on the abrasive water jet (AWJ) perforation for enhancing oil production. The mechanism investigation showed that the AWJ perforation is a two-stage process, the ductile casing erosion stage and the brittle rock penetration stage, and each stage follows different failure mechanisms. The laboratory AWJ-parameter experiments were conducted on pressure, flow rate, abrasive material, abrasive granule size, abrasive flow rate, ambient pressure, rock material, and exposure time. The field tests of 10 oil wells (11 runs) illustrated that the AWJ perforation depth could reach about 0.78 m with pump pressure of 45-60 MPa at different formations, while the location error was less than 0.1 m. The oil production rate comparison, before and after implement, showed the AWJ perforation technology can effectively and prominently enhance oil production.     

水力参数和磨料参数对前混式磨射流切割套管的影响研究

水力参数和磨料参数对前混式磨料射流切割套管的效率有着极重要的影响，实验表明，前混式磨料射流切割套管的效率随着泵压的增加而增加，当喷嘴直很为ф3．0mm时，其切割效率最高，在磨料颗粒的直径为ф0．3mm左右，磨料百分比较浓度为31％时，可获得最佳的切割效率。     

磨料射流射孔增产技术研究与应用

介绍了磨料射流射孔机理、参数影响规律室内试验和油井射孔现场试验结果。研究表明，磨料射流射孔过程可分为脆性和延展性材料切割两个不同阶段，并得出了主要参数(包括压力、排量、磨料类别、磨料粒度、磨料体积分数、围压和岩石性质等)对射孔深度的影响规律和合理的参数范围。在地面模拟试验井，24～27MPa压力条件下射孔和割缝深度达0.50m以上；10口井11井次现场施工证明，磨料射流射孔工艺技术降低破裂压力5～10MPa，油井增产效果明显。     

海上同心管射流泵注采一体化技术研究

海上热采技术已在渤海油田稠油区块取得了良好的开发效果,但是仍主要采用注采两趟管柱,由此导致作业时间长、修井作业成本高、修井过程中洗压井对油层造成冷伤害等问题。结合海上热采技术特点与平台要求,通过研发同心管射流泵、注采一体化采油树、井下安全装置,构建了海上同心管射流泵注采一体化技术。室内和现场试验结果表明,注采一体化技术管柱耐温350℃、耐压21 MPa,可实现注热一体化作业不拆井口、不解封封隔器,缩短了作业周期,降低了作业费用,具有较好的推广应用价值。     

磨料射流射孔压裂一体化工具的设计

磨料射流射孔技术的工作原理是利用机械冲顶、磨铣或者水力冲击的方式在套管上形成水射流通道,然后利用高压水射流冲蚀地层,从而在地层中形成具有一定深度和孔径的油气渗流通道。研究了长庆油田的地质与水力压裂状况,并根据磨料射流射孔的技术状况设计了磨料射流射孔压裂一体化工具。通过对油井实施磨料射流射孔压裂一体化操作,在地层中形成了具有高渗透能力的通道。利用该工具可节省作业时间,降低生产成本。     

超高压磨料射流切割喷嘴表面强化技术研究

超高压磨料射流切割技术是海上油田弃井和海上废弃结构物安全高效切割回收的有效方式,喷嘴是切割系统中的关键部件。由于超高压力的混合磨料对喷嘴的内部结构产生冲蚀磨损,在切割过程中喷嘴容易失效。为了提高喷嘴的使用寿命,设计内嵌式喷嘴结构。喷嘴芯由纯碳化钨烧结而成,表面镀类金刚石薄膜。采用现代表面分析技术,评价喷嘴镀类金刚石薄膜前后的微观结构、硬度和摩擦磨损性能。结果表明:镀类金刚石薄膜可以提高喷嘴的表面硬度和耐冲蚀性能,延长喷嘴使用寿命。