冻胶阀技术及应用

冻胶阀是一种用于欠平衡完井的化学胶体,在井筒中具备一定的抗压差性能,可隔离上下流体。完井管柱能穿透冻胶阀,在管柱穿透过程中冻胶阀能实现环空动密封,避免油气溢出。完井结束后冻胶阀可实现破胶液化,采用氮气或清水可实现残液的全部返排。目前已应用在油井、气井上,完井方式包括筛管完井和裸眼完 井,成功率达１００％。冻胶阀不但能保障欠平衡完井的顺利实现,还能大幅度降低欠平衡完井费用,对丰富欠平衡钻井技术及推广欠平衡钻井技术具有重要意义。     

冻胶阀完井技术研究与应用

全过程欠平衡钻完井技术钻井环节容易实现欠平衡作业,而完井环节实现欠平衡比较困难。针对目前欠平衡完井技术中利用套管阀完井费用较高、裸眼完井技术适用范围有限等难题,提出了冻胶阀完井技术。该技术利用一种凝胶体系将上部压井液与储层有效隔离,从而达到保护油气层的目的。通过室内实验,优选出冻胶阀配方,并对冻胶阀配方的耐压性、强度、密封性、稳定性、成胶时间、破胶时间、施工工艺、返排工艺展开研究。牛东89-912、鸭940等10井次成功现场试验表明,该技术不仅解决了目前欠平衡完井方式比较单一的被动局面,同时还实现了高效低成本的目标。     

抗硫化氢高强度冻胶阀试验研究

在新疆油田实施冻胶阀欠平衡钻井时,地层中富含的硫化氢气体会侵蚀破坏冻胶,影响冻胶阀的性能与使用寿命,针对此问题,开展了抗硫化氢高强度冻胶阀研究。在模拟井温125℃条件下,依次筛选出了主聚合物、有机交联剂、除硫剂三氧化二铁和处理剂,并对其加量进行了优选,配制了冻胶液。对该冻胶液的黏度、冻胶强度、最大可封隔压力及破胶性能等基本性能进行了评价,并利用抗硫化氢评价装置评价了硫化氢对冻胶性能的影响。评价结果显示,冻胶液黏度为50 mPa·s,抗硫化氢高强度冻胶阀在125℃下3.5 h后完全成胶,170 h内保持冻胶性能不下降,成胶24 h后每单位长度冻胶的封隔压力为0.08 MPa,能有效抵抗10000 mg/L硫化氢气体连续24 h侵入,体积分数10%的破胶剂可使冻胶60 min内完全破胶。研究表明,抗硫化氢高强度冻胶阀具有良好的抗温性、粘壁性和较高的承压强度,能够满足含硫化氢地层欠平衡钻井安全的需要。      

不压井作业封堵用高强度冻胶体系的室内性能评价

为满足不压井作业对冻胶新材料的性能要求,以丙烯酰胺、甲基丙烯酸钠、耐高温胺类单体、过硫酸铵、聚合物LAH、交联剂MENPLE和增韧剂CAL等为原料制备了一种黏弹性冻胶,研究了引发剂和模拟油加量、无机盐、温度对胶液成胶时间和冻胶强度的影响,用高温高压稠化仪模拟地层条件对冻胶性能进行了室内评价。实验结果表明,在pH为7~13、反应温度为40~130℃的条件下可形成强度高达30 N的黏弹性聚合物冻胶体,承压能力达2 MPa/8 m;通过改变引发剂的加量可以调节胶液的成胶时间和冻胶强度;该冻胶稳定性好,具有较强的抗浸污能力,在模拟油加量高达20%或二价金属离子(Ca~(2+)或Mg~(2+))为15×10~4mg/L的条件下,依然具有良好的成胶性能。     

新型完井工具—地层隔离阀

完井管柱中使用FIV (formationisolationvalve)装置可保护地层,减少作业和投产后生产过程中的处理费用。下面是FIV装置在欠平衡射孔完井和防砂完井作业中的2则应用实例。1 可提高欠平衡射孔效果Shetland群岛西部某油田计划钻30口井然后在不压死产层的条件下完井。该计划的难点     

高温冻胶阀的研制与现场试验

南堡油田潜山裂缝性油气藏水平井目的层温度在150℃以上,钻井过程中存在漏喷同存等问题,完井作业难度大,为此,设计应用了二次交联高温冻胶阀。该冻胶阀设计采用二次成胶方式,第一次交联形成适当结构冻胶,满足泵注要求;第二次交联速度快成胶强度大,完成封隔井筒,保证冻胶阀上部井段顺利施工。RM2100高温高压冻胶检测仪在线检测结果表明,冻胶阀形成过程中冻胶黏度体系一直保持在1 000 mPa·s以上,150 min时二次成胶开始,最终黏度12 000 mPa·s以上。室内模拟试验结果发现,该冻胶阀承压能力在2 MPa/100m以上,150℃高温下72 h冻胶黏度基本稳定,可用钻头切割冲蚀方式完成破胶。在 NP23-P2016 井的试验表明,该冻胶阀成功封隔了井筒,减少了漏失,为回接尾管等完井作业提供了安全的井控环境。研究结果表明,高温冻胶阀技术可有效解决南堡油田潜山油气藏水平井完井作业井控难题。      

欠平衡完井的储层适应性评价分析

欠平衡完井技术与传统的常规完井技术相比,可以使流体滤失降低到最小程度,并能最大限度地减少储层损害及改善油气井产能。然而在完井作业过程中,不同的欠平衡完井方式适用于不同类型的储层。为能优选欠平衡完井方式,文章在分析不同类型的欠平衡完井方式的特点基础上,确定了欠平衡完井储层适应性评价方法,并采用数值计算,定量分析了潼南1井的裸眼欠平衡完井方式下的井壁稳定问题和进行了相应的出砂预测。计算结果表明, 潼南1井的完全适合于裸眼欠平衡完井方式,与现场实际完井方式一致,提出的评价方法能为欠平衡完井提供合理的技术支持。     

一口长水平井欠平衡射孔与完井实例

在阿曼主要的碎屑岩储集层共开发了100多口井,岩石对地层伤害很敏感.经验表明,通过改用深的射孔弹、欠平衡射孔以及避免地层与盐水接触等措施能够提高油井产量.这种方法很独特,它利用一台普通的钻机按照欠平衡钻井程序来完成欠平衡射孔作业.     

溶胶-凝胶法制备核壳结构的延迟破胶剂

目前在实施冻胶阀欠平衡完井时,破胶方式主要为钻头机械破胶或钻杆注入破胶剂破胶,缺少能随胶液同时注入井筒的一种延迟破胶剂。在施工完成后,自动进行破胶作业,可节约现有破胶方式下的起下钻作业时间。以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备以二氧化硅为外壳、过硫酸铵为芯材的具有核壳结构的延迟破胶剂。研究TEOS、水和丙酮的用量、反应温度、pH值对包覆效果的影响,结果表明,当TEOS、水、丙酮和过硫酸铵的物质的量的比为3:30:10:1、温度为40℃、pH值为6、反应时间为12 h时,所得的延迟破胶剂能满足120℃下,延迟破胶5 d的欠平衡完井作业要求。采用扫描电镜对延迟破胶剂进行表征,证实二氧化硅包覆层的存在。      

溶胶-凝胶法制备核壳结构的延迟破胶剂

目前在实施冻胶阀欠平衡完井时,破胶方式主要为钻头机械破胶或钻杆注入破胶剂破胶,缺少能随胶液同时注入井筒的一种延迟破胶剂。在施工完成后,自动进行破胶作业,可节约现有破胶方式下的起下钻作业时间。以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备以二氧化硅为外壳、过硫酸铵为芯材的具有核壳结构的延迟破胶剂。研究TEOS、水和丙酮的用量、反应温度、pH值对包覆效果的影响,结果表明,当TEOS、水、丙酮和过硫酸铵的物质的量的比为3：30：10：1、温度为40℃、pH值为6、反应时间为12 h时,所得的延迟破胶剂能满足120℃下,延迟破胶5 d的欠平衡完井作业要求。采用扫描电镜对延迟破胶剂进行表征,证实二氧化硅包覆层的存在。     

全过程欠平衡作业用井下控制阀研制

作为传统的欠平衡钻井技术（UBD）的延伸,全过程欠平衡作业技术以其更好地保护油气藏、降低成本和提高采收率的优点得到了广泛的应用。国外技术和应用情况表明,传统的强行起下钻装置已不能很好地满足全过程欠平衡作业的要求,现场需要适应性更强的井下隔离技术和配套的套管阀工具。根据全过程欠平衡作业工艺,提出井下隔离工具的技术要求。通过有限元分析和优化设计等手段,开发出具有自主知识产权的全过程欠平衡作业专用井下控制阀（DCV）,主要指标已经达到国外同类技术水平。     

可测压力与阀位的井筒压力控制阀设计

随着全过程欠平衡钻井技术的应用越来越广泛,其所依赖的井筒压力控制阀的安全性愈发重要.介绍了一种新型的井筒压力控制阀,该控制阀内部设计了可测阀板下压力和阀板开位指示的参数测量机构,确保了欠平衡钻进过程的压力控制安全,并可以实现地面对阀板开位的判断.该控制阀通过室内试验证明,压力测量和阀位指示功能可以提高操作安全性.     

智能完井井下流量阀液压控制系统设计

智能完井系统通过对井下产层流体参数的监测和控制,可以实现多层合采、层间优化、单采等多生产模式的任意切换。目前提供智能完井服务的公司都推出了以液压驱动为主要控制形式的井下流量阀控制系统,并在油田生产中成功应用。结合智能完井的技术要求,提出了一套井下流量控制液压系统的设计方案,可实现井下多目的层的分层选择和控制,利用3条控制管线,即可实现目前油田生产所需的2～6层的开发需要,可以减少安装过程中连接穿越管线的繁琐工作,为智能完井配套工具的标准化提供了支持。     

海上油田液控智能采油工艺研究

海上油田开发以水平井大斜度井居多,开发井层数多,层间矛盾大。针对目前开发方式无法实现对油层进行精细开采的现状,提出了海上油田液控智能采油工艺技术。该工艺利用八挡位井下液压滑套配合液压解码器可以实现多层的精细开采,同时设计的水嘴结构可以实现多层流量精细的调节与大产液量的调节。井下液压解码器利用排列组合的原理,在降低管线数量的同时,实现了井下层位的选择与高压控制液引导,并通过计算管线摩阻,为现场管线的选择提供了理论支撑。试验结果表明:油嘴结构可以实现0~800 m 3/d的精细调节;井下液压滑套换向功能可靠,换向压力稳定在2 MPa左右,可实现0~2800 m 3/d的产量调节。该工艺不受水深和井斜等限制,最多实现了6层井的精细开采,提高了作业效率,可为海上油田精细化开采提供技术保障,同时也可为深水油田的开发提供技术储备。     

邛西6井全过程欠平衡钻井及特殊衬管完井技术试验

为了及时发现和有效保护油气层,在须三～须一段成功地实施了欠平衡钻进、欠平衡取心、不压井起下钻、不压井测井、不压井下尾管(不注水泥)、带压射孔和不压井下油管完井等欠平衡钻井完井配套作业。完井试油测试获得天然气产量27.3×104m3/d。是继邛西3井、邛西4井后川西地区邛西构造油气勘探取得的又一重大成果。     

天然气欠平衡钻井完井技术

利用欠平衡钻井数值模拟软件对井内压力分布规律、环空速度分布、环空岩屑浓度分布及井口回压 影响规律进行了分析,讨论了地层出液对天然气钻井的影响,介绍了天然气排量与井底压力的关系、天然气欠平衡 钻井注入参数的确定、天然气钻井完井技术措施和天然气欠平衡钻井完井的条件。应用该套技术,在井浅2井、平 落19井和白浅111H井等进行了现场实践,取得了良好的技术经济效益。     

井下隔离法全过程欠平衡钻井技术及应用

全过程欠平衡技术是指在不压井的条件下实现欠平衡钻进、不压井起下钻具、电测仪器、完井管具等。井下隔离技术是利用套管阀将井下的油气和压力封隔在阀板以下，是目前最实用的一种不压井作业技术。因此,决定在胜利油田渤深6-13井采用该技术。在详细分析全过程欠平衡技术特点和技术关键的基础上，根据渤深6潜山的地质情况，结合该区块欠平衡作业的经验，针对该井制定了不压井作业施工方案，配套完善了欠平衡装备和工具，对施工人员进行了技术培训，最终利用井下套管阀成功地实施了从钻进到下筛管的全过程欠平衡作业。     

欠平衡钻井完井液技术(Ⅰ)——概念及损害机理

欠平衡钻井完井技术是保护油气层、提高采收率、克服各种钻井复杂问题的重要技术措施。介绍了欠平衡钻井的概念以及优点和缺点,阐述了欠平衡钻井对地层的损害机理为由于缺少起保护作用的滤饼,临时的超平衡造成对地层的损害;天然渗析效应;抛光、表面损害以及其它损害。     

缓冲法控制交联聚合物弱凝胶成胶时间

弱凝胶调驱技术是将聚合物与交联剂以及添加剂以单液法的形式注入地层，从而达到深部调驱的目的。针对现有交联聚合物弱凝胶体系的成胶时间过短、不能满足现场深部调驱的要求，通过采取在交联聚合物弱凝胶体系中加入缓冲溶液，借助缓冲溶液对弱凝胶体系ｐH值的调节作用，来达到调节交联剂的成胶时间的目的。通过L9正交实验，并将得到的数据进行极差分析和归一化处理，得出各个反应条件对成胶时间影响程度顺序为：溶液的pH值（因素B）＞交联剂用量（因素A）＞温度（因素C），并且酸性（pH＜7）条件下,成胶时间较长。最后选用５种不同pH的HAc-NaAc缓冲溶液对L-2/HPAM交联聚合物弱凝胶体系的成胶时间进行调节，可以将这一体系的成胶时间从42～384 h进行控制，而成胶强度基本不变化。这达到了用缓冲法来控制交联聚合物弱凝胶体系成胶时间的目的。