冲砂分流封隔器结构设计及分析

油井出砂是油田开采中后期常见的问题,出砂后不仅会磨蚀井下设备,也会砂埋油层,造成油井停产,危害极大。针对目前常规冲砂技术具有皮碗磨损严重,作业管柱摩阻大等问题,研制了一种可应用于冲砂洗井作业的分流封隔器,并从结构设计、工作原理及密封性能等方面进行了分析。该工具自身设计分流通道,满足正、反循环要求,且皮碗可多次收缩、张开,能够有效降低管柱摩阻,减少作业风险,应用前景广阔。     

连续冲砂工艺技术的开发与应用

针对传统水力冲砂施工过程中 ,停泵接单根易造成砂卡冲砂管柱事故以及从油井中返出的冲砂液不能循环使用的问题 ,开发了高效无污染的连续冲砂工艺技术。该技术通过连续冲砂装置和多级除砂装置的配套使用 ,实现了不停泵连续冲砂和冲砂返出液有效除砂后的循环使用 ,有效地避免了卡井事故的发生 ,解决了冲砂作业时造成的地面污染问题 ,提高了冲砂效率 ,减轻了操作者的劳动强度。 2 0 0 3年现场应用 5 0余井次 ,未发生砂卡冲砂管柱事故 ,油井的冲砂作业时间平均缩短 2 0 % ,单井平均排砂量 0 8m3,单井回收原油 1 2m3。     

双级同心整体冲砂管柱工艺研制

辽河油田开采已经进入中后期,油层出砂严重,地层砂埋住油层后,严重影响油井的正常生产,常规的冲砂方式很难在低压漏失井内建立循环,无法将地层砂冲出地面。研究了双级同心整体冲砂管柱,建立了内循环液体冲砂通道,配合水力喷射泵采用自吸力的原理,实现低压漏失井的冲砂施工任务,促进了油田的修井作业施工。     

大港油田研制成功高效安全冲砂管柱

常规的冲砂管柱是油管＋笔尖，对于地层能量较高或压力亏空小的地层适应性较好。但随着油田开发的不断深入，冲砂时冲砂液大量漏失，不仅容易造成冲砂管柱砂卡事故，而且返出地面的砂子很少，甚至不返砂。油井开井生产后漏入地层的砂子短期内随油流又返回井筒，掩埋油层，导致油井作业频繁，生产成本上升。为此，大港油田新研制出了一种高效安全冲砂管柱。     

同心管射流负压冲砂技术研究与应用

新疆油田浅层稠油水平井油砂胶结强,水平段长,导致冲砂液大量漏失,携砂液不能返出,冲起来的砂粒在水平段重新堆积。鉴于此,研究了同心管射流负压冲砂技术及配套工具,开发了同心管射流负压冲砂计算软件,形成了一套完整的浅层稠油水平井冲砂工艺。该工艺中,同心管内的冲砂液反循环造成射流与负压,从而将携砂液举升到地面,经沉降过滤后,再次作为冲砂液反复循环使用。工艺流程所需要的循环压力对地层作用小,冲砂液进入地层的量少,因此不伤害地层。同心管射流负压冲砂工艺已在现场应用114井次,最大冲砂井深1 031.43 m,最大冲砂量15 m3,单井平均漏失冲砂液4.5 m3,冲砂后大部分井产液量、产油量明显上升。     

长水平段水平井冲砂管柱摩阻分析及应用

针对水平井垂深浅、水平段长,因水垂比高带来作业管柱下入摩阻大,直井段油管重力不足导致冲砂作业管柱下入深度受限的问题,开展了冲砂作业管柱下入摩阻仿真模拟研究。基于水平井井眼轨迹、管柱组合结构和流体摩阻等影响因素,同时考虑冲砂作业管柱存在多变径部位的特点,结合变径部位的轴向力计算模型,建立了冲砂管柱下入摩阻的预测模型。对CP11水平井的冲砂管柱进行了下入摩阻分析。分析结果表明:采用73.0 mm+88.9 mm两种规格工具油管组合的作业管柱改变了直井段的油管重力,增大了管柱的有效推力,提高了冲砂作业管柱的下入能力。同时分析表明冲砂管柱下入速度不宜过大,管柱下入速度过大会增大管柱的流体摩阻,影响管柱下入能力。研究结果可为油田长水平段水平井作业管柱优选及现场安全施工作业提供理论指导。     

大套管钻冲砂装置及技术

在油水井生产过程中,由于地层出砂或工程填砂而使井筒内堆积大量砂子。为了开采下部油层或挤堵下部层位需将井筒内砂子清出。冲砂作业则是向井内注入修井液,使循环上返的修井液将砂子带出地面的施工。常规的冲砂技术在大套管内实施风险较大,且难以彻底将砂子清出,本文针对这一难题进行了分析,并介绍了经过实践认证的大套管钻冲砂技术。     

液流转向冲砂管柱的研制与应用

为解决常规冲砂管柱无法解决的漏失、地层污染的冲砂技术难题,研制了桥式转向冲砂管柱。桥式转向冲砂作业过程中,是油层段桥式皮碗工具与Z331自封封隔器管柱是实现油套转换,从而实现井下冲砂液流转向,达到所需冲砂目的井下管柱。通过桥式转向与自封封隔器以及小中心管的组合,密封有效性及冲砂作业实用性,按照设计目的完成作业;而耐磨、伸缩密封胶筒使用,可有效预防封隔器密封不严,有效控制砂阻、砂卡管柱,同时提高了胶桶密封面,因冲砂作业反复活动起下管柱而所需的耐磨性能,确保该工艺管柱的使用可靠性与实用性能的提升。     

反循环平行管水力喷射冲砂泵

采用常规冲砂工艺或利用暂堵剂暂堵冲砂都无法在低压漏失井中建立有效循环,冲砂液全部漏入地层,不仅冲不出井底的砂,而且还经常发生砂卡等井下事故,为此,研制了一种反循环平行管水力喷射冲砂泵。该冲砂泵利用水力喷射泵没有运动件这一优点,依靠动力液与地层液的能量转换进行工作,动力液与混砂液沿着油管中心孔返出地面,喷射泵底端不安装封隔器,喷射泵内部装有1组喷嘴和喉管扩散器,同时实现进口、出口和吸入口有效结合,并配套双级管柱等其他工艺来实现低压漏失井的冲砂作业。现场应用表明,采用该冲砂泵可迅速彻底地排出井内砂子,提高工效1倍以上,作业一次性成功率达100%。     

高效环保冲砂作业工艺

针对目前油田冲砂作业过程中下放冲砂管柱时需停泵作业及冲返的含砂液体直接循环使用所存在的问题,提出了高效环保冲砂作业工艺。在施工过程中通过采用连续冲砂装置及冲砂液除砂装置,可有效地避免卡井事故的发生,解决了冲砂作业的污染问题,并提高了冲砂效率。现场应用表明,单次冲砂作业时间平均缩短20%,平均排砂量1·4m3,平均回收原油0·6m3,消耗水量平均减少30%。     

低密度冲砂工艺配套工具研究及应用

由于辽河油区分支井、侧钻井井身结构特点,井筒底部小井眼处容易憋压,而上部大井眼返速又不够,大斜度井排量小,砂子不易携带到井口,易造成卡冲砂管柱现象.为此,进行了低密度冲砂管柱的研制,通过低密度冲砂施工工艺探讨、室内实验及井场初步试验,研制出相应的地面配套工具,达到连续不断流冲砂,杜绝冲砂事故.     

机械式抽砂管柱结构及作业工艺改进

为了解决海上油气井出砂问题,克服水力冲砂技术及传统抽砂工艺的不足,对机械式抽砂管柱结构及作业工艺进行了改进。管柱包括顺序相连的滑套、上单流阀、捞砂泵、装砂筒、下单流阀和引鞋。单次下入后,反复上提管柱吸砂,下放排液,可实现大容量捞砂,遇阻后可通过旋转管柱实现破除砂砾胶结,解决砂卡问题。该技术的关键工具捞砂泵采用独特V形密封和耐磨环结构,密封效果好,单次作业后磨损轻微。经现场应用证实,该工艺管柱遇砂后有效进尺均超过1.83m,88.9mm(3英寸)油管内装砂高度均超过8.23m,具有推广应用价值。     

连续管氮气泡沫洗井技术在超深高温碳酸盐岩水平井中的应用

塔中I号气田主要采用长水平段裸眼完井方式进行开发,经过大型储层改造后,生产期间储层出砂十分严重,由于压力系数的降低,使用清水已无法建立循环。为此,通过超深连续管及低密度氮气泡沫液,实现了不动管柱带压冲砂洗井作业,有效地降低完井管柱内的液柱压力,避免了低压出砂井循环作业时的大量漏失。现场应用结果表明,连续管氮气泡沫冲砂工艺成功解决了塔中I号气田超深水平井开采过程中地层压力低、常规冲砂井漏的技术难题。     

套管内换向连续冲砂装置的研制与应用

为了解决传统停泵接冲砂管冲砂工艺中存在的诸多问题,研制了套管内换向连续冲砂装置,实现了套管内换向的不停泵连续冲砂作业模式,现场应用效果较好,该装置具有以下特点:(1)在冲砂过程中不需要停泵即可连接冲砂管,可有效避免因停泵接冲砂管而造成的沉砂卡管事故,减少处理砂卡及大修解卡施工;(2)不需要在油管上部连接冲砂油壬和水龙带,从而大大降低冲砂作业的劳动强度,避免弯头脱落造成落物伤人事故;(3)连续不停泵冲砂可以提高冲砂作业质量,延长油井生产周期,增加原油产量;(4)现场安装和使用都比较方便,尤其对于大井段冲砂和水平井冲砂具有明显优势。     

同心双管双封隔器冲砂管柱的研制与应用

为了解决稠油热采油井漏失地层的冲砂困难 ,以及反复出现砂卡停抽或埋油层等问题 ,研制了同心双管双封隔器冲砂管柱。该冲砂管柱由上封隔器、下封隔器、外冲砂管、内冲砂管等组成 ,形成夹层冲砂通道 ,上、下封隔器与外冲砂管封堵低压漏失层 ,上、下封隔器的间距根据砂面深度与沉砂口袋的深度而定。由于上、下封隔器密封件依靠弹性力紧贴套管壁 ,因此当下放冲砂管柱时 ,上、下封隔器能随之下移并保持密封状态 ,使冲砂液顺利返出地面 ,完成稠油热采低能漏失井的冲砂工作。同心双管双封隔器冲砂管柱的研制成功解决了稠油热采低压漏失井无法冲砂的难题     

冲捞砂联作一体化技术的研究与应用

有效控减油井作业劳务费用,实现降本增效是低油价下老油田效益开发的必然要求。负压井进行井筒清砂作业时,当地层漏失量较大,水力冲砂无法得到有效返排,需要起出冲砂管柱再改下捞砂作业,既增加了作业工时和作业费用,又进一步加重了储层污染。为此,运用联作一体化设计思路,通过创新设计井下管柱结构,整合改进作业工序方法,开发了冲捞砂联作一体化技术。该技术集全通径冲砂管柱与机械捞砂管柱两者功能于一体,不需要起下更换管柱,只需要通过井口操作即可将冲砂管柱转换成捞砂管柱,进而实现不动管改冲砂为捞砂作业,既克服了水力冲砂与机械捞砂各自的缺点,又可发挥两者优势,提高了清砂成功率,同时缩短了作业占井时间,减少了作业费用。现场应用中,冲捞砂联作清砂单井平均节约起下换管劳务作业费用0. 95万元,缩短作业占井时间20 h。冲捞砂联作一体化技术的成功开发为同类油井清砂作业提供了联作新模式。     

下冲防砂工具的研制及现场试验

针对油井出现流砂及套管变形 ,使防砂管柱下不到设计位置 ,无法实施防砂施工的问题 ,研制了FS—XC型下冲防砂工具。这种工具由上部工具和下部工具两部分组成 ,上部工具包括洗井装置、心轴装置和留井装置。施工时 ,连接好内外管柱 ,下到设计位置并向下冲砂 ,完成防砂施工。它具有结构简单、施工方便和作业技术人员易于掌握的特点。 3口井的下冲防砂现场试验表明 ,施工成功率 10 0 % ,取得了良好的冲砂效果。     

高效井底抽砂泵及其配套管柱

针对出砂油井 ,尤其是地层能量较低负压汲水较严重、油层对洗井液较敏感的油井 ,采用传统循环液体冲砂工艺携砂时存在污染油层、冲砂效果不佳及对油井产生负面影响等问题 ,成功研制了一种施工工艺简单、清砂效率高、对地层无伤害的高效井底抽砂泵及其配套管柱。现场 5井次的使用证明 :该抽砂泵及其配套管柱具有独特的清砂结构特点 ,能在无流体循环的情况下 ,达到快速彻底清除井底沉砂之目的 ;能使油井内各相保持原有的相对平衡 ,不污染油层和地面环境 ;省去了普通抽砂管柱抽砂时必须起下管柱等作业 ;特别适用于地层压力低、负压汲水严重的油井清砂 ,因而具有广阔的应用前景     

氮气泡沫流体冲砂技术在大港油田低压漏失井中的应用

低压漏失井、水平井采用常规的水基液冲砂作业存在漏失严重、难以建立循环、携砂能力弱、地层砂难以返出地面等缺点。氮气泡沫流体具有低密度、高黏度、携砂能力强的特点,其作为冲砂液能将地层砂全部携带出井筒。氮气泡沫流体连续冲砂技术在港西油田现场应用表明,该技术有效解决了水基液冲砂作业存在的问题,提高了作业效果,缩短了作业时间,产能恢复期明显缩短,增产效果明显。     

连续油管旋转冲砂技术在水平井中的应用

采用常规方法对水平井进行冲砂作业,风险高,且冲砂效果不好。通过对冲砂机理理论研究,配套了连续油管旋转冲砂工艺管柱。经室内试验和现场作业证明：连续油管旋转冲砂技术解决了小排量地面设备在水平井段的冲砂难题;实现了水力自进、限速旋转、紊流携砂、深层解堵功能,解决了水平井冲砂作业沉砂、携砂、钻压传递、砂堵管柱的技术难题,取得了良好的经济效益和社会效益。