连续管水平井冲砂洗井水力计算研究

连续管冲砂洗井技术在水平井的应用由于砂粒运移模型复杂化而受到限制,拟建立实用的连续管水平井冲砂洗井水力计算模型,得到采用砂粒粒径范围来判断的竖直井筒砂粒沉降末速度计算模型,并指出应考虑颗粒群干扰沉降影响。同时,还探讨了连续管水平井筒临界携岩速度计算模型,提出了水平井筒临界携岩速度为竖直井筒砂粒沉降末速度的6倍模型,并以此为依据计算了连续管水平井冲砂所需最低流量,所得结果对现场作业有一定的指导意义。     

水力冲砂工作参数优化计算程序研究

水力冲砂法具有一次冲砂量大、清洗井底完全、工艺简单的特点,目前现场一般用清水正冲。文章研究的目的是研究合理的冲砂液流量和冲砂压力既做到将砂粒冲出地面又不在井底对地层造成新的伤害。文中将井筒和地层作为一个整体来进行考虑,利用井筒中流体动力学原理和砂粒质点运动原理,得到水力冲砂的最优冲砂液流量和冲砂液压力。最终得到既能冲砂又不伤害储层的合理冲砂工作制度,并给出了实例。这为现场冲砂工作制度的选择提供了参考。     

裸眼水平井防砂管内冲砂技术探讨

裸眼水平井防砂筛管内冲砂作业是一项十分重要的基础工作,井筒洁净是冲砂成功的判别标准,直接关系到后续切割、打捞裸眼段破损筛管的成败。在正确认识水平井偏心环流特征以及分析砂粒轴向运移各个影响因素的基础上,优化冲砂钻具尺寸,提高冲砂液流变性能,优选合理泵冲参数,在井筒内实现平板型层流,增强了携砂性能;并将非连续常规冲砂步骤优化为分井段三步冲砂法,在现场实践中取得了很好的效果,具有推广应用价值。     

水平井冲砂洗井技术进展评述

近年来水平井应用规模迅速扩大,但由于其井身结构的特殊性,地层出砂问题比直井更加突出,水平井冲砂洗井效果将直接影响其产能和开采成本。阐述了水平井冲砂洗井过程中水平井段、斜井段和直井段的岩屑运移机理,介绍了现阶段应用和发展的冲砂洗井技术(常规密封连续冲砂技术、连续管清砂技术、真空清砂技术和泡沫流体冲砂技术)的原理及特点。在此基础上,论述了目前国内外水平井冲砂洗井使用的主要工具(普通油管旋流连续冲砂工具、连续管旋转射流冲砂工具及同心连续管真空清砂工具)的结构及工作原理。最后指出水平井冲砂洗井技术的发展主要集中在冲砂与压裂一体化、低压/衰竭储层冲砂和大尺寸井筒冲砂等3个方面。     

新疆油田百重7稠油水平井冲砂参数计算

应用砂粒在直井和水平井中的运动规律及水平井产能计算理论,以新疆油田百重7克上组油层为例,计算水平井各种井身结构的冲砂参数.结果表明,如用清水冲砂,即使选择最优冲砂方式流体漏失仍非常严重,建议选择密度相对低的泡沫冲砂,并通过计算对泡沫冲砂参数进行了优选.     

华庆油田水平井冲砂工艺技术研究

华庆油田水平井开采时间不同,水平井砂床分为松散砂床和固化胶结砂床,存在冲砂效率低、漏失量大、固化胶结砂床难处理的问题。针对不同性质砂床,在研究国内现有冲砂工艺的基础上,研制旋流过滤冲砂器,完善反循环连续冲砂工艺技术,对投产周期不足1年,水平段砂床未胶结或轻微胶结的水平井适用性较好,解决了水平井常规冲砂工艺管串易内堵的问题,冲散砂床效果明显。创新采用螺杆钻与瓜尔胶液相结合的方法,提出了水平井螺杆钻破胶冲砂工艺技术。该技术通过螺杆钻携带钻头的旋转将胶结物破碎,用黏度系数较大的瓜尔胶液将砂粒及时携带出井筒,解决了胶结砂床难处理、漏失量大的问题;水平井反循环旋流过滤连续冲砂技术和水平井螺杆钻破胶冲砂技术两项水平井冲砂新技术成功解决了华庆油田水平井冲砂的难题,具有较大的推广应用价值。     

水平井涡轮振荡冲砂工具设计与仿真

目前水平井常用于高渗透疏松砂岩油气藏的开发,在开发过程中经常面临出砂问题,即当油层出砂之后,砂粒会紧跟原油流进井筒中,随后逐渐沉积在水平段的较低位置处而产生砂床。砂床的存在会影响石油的开采,堵塞出油通道,增加流动阻力,甚至会损坏井下设备,造成井下砂卡事故。针对我国目前常规水平井冲砂效率低、效果差且易发生堵塞等问题,文中设计了一种水平井涡轮振荡冲砂工具,确定了冲砂工具的总体方案,对振荡与冲砂参数进行了计算,并对冲洗头进行了冲砂效果仿真。研究表明,该工具通过振荡、旋转方式破砂,使得砂粒不易在井筒沉积形成砂床,在不影响冲砂效率的前提下冲砂工具不易卡涩,且该冲洗头喷嘴的布置方式可使冲洗效果更为显著。     

水平井段工具内脉冲射流冲砂技术

水平井出砂严重制约了油气田的正常开采，甚至会引发油井故障等一系列问题。目前常规冲砂技术——工具旋转射流冲砂对固定砂床清洗效果一般，为此，提出了工具内脉冲射流冲砂技术，并研制出了内脉冲射流工具。基于Eulerian两相流模型，建立了水平井段脉冲射流冲砂数值模型；对比分析了脉冲射流与旋转射流冲砂效果，并对射流频率、冲砂排量、砂床高度、砂粒直径等敏感性参数进行了分析。研究表明:内脉冲射流冲砂效率明显高于旋转射流冲砂，所需时间可缩短约37.5%；脉冲频率为0.71 Hz、砂床高度小于12.5 mm、砂粒直径小于0.8 mm时冲砂效率最优。预期后续可对内脉冲射流冲砂工具进行实验研究，数模计算结果对后续实验方案的建立具有指导意义。     

一种经济有效的水平井冲砂工艺方法

水平井与直井冲砂的主要区别在水平井段,由于重力作用,砂粒在水平井段内自由沉降方向与液流方向近乎垂直,所以水平井冲砂是否成功,冲砂液排量大小已不是主要因素,关键是冲砂液要具有很好的悬浮和携带能力。实验表明,提高冲砂液的粘度可有效降低砂粒的沉降速度,当粘度大于4mPa.s时,砂粒沉降速度已变得很慢。根据室内实验结果和对胍胶液性能测定,认为在目前设备技术条件下,胍胶液是比较理想的水平井冲砂液,它具有粘度高、冲砂效果好、易于配制、性能稳定、成本低廉等优点。通过在Z11平1井冲砂实践进一步证明:"胍胶液+反循环+出口机械除砂"是解决水平井冲砂问题的有效方法之一,具有较好的推广应用价值。     

水平井段高压水射流冲砂洗井数值模拟研究

在水平井段冲砂过程中砂粒容易沉积形成砂床,致使冲砂效率降低,排量和砂粒直径是其主要影响因素.利用CFD数值模拟软件,对水平井段高压水射流冲砂洗井进行了模拟研究,得到了在不同排量条件下、相同砂粒直径的固相体积分数云图,排量和砂粒直径与环空压耗的关系.结果表明,排量增大环空压耗增大,砂床高度降低;砂粒直径增大环空压耗增大,且粒径越大环空压力波动越大,悬浮稳定性越差,越易形成砂床.研究结果可为现场的水平井段冲砂洗井提供参考依据.     

页岩气水平井井筒清洁技术的难点及对策

页岩气储层采用水平井钻井和大型加砂压裂能够获得增产,但气井井筒堵塞的问题也频繁出现,如何清除钻塞作业残余的桥塞碎屑及砂粒,确保页岩气井井下生产通道的畅通,成为气井安全生产的重要环节。为此,在分析水平井井筒清洁生产技术现状的基础上,总结了页岩气水平井井筒清洁处理面临的技术难点,结合当今世界页岩气井井筒清洁技术的进展,对清洁工具及工艺、工作液性能进行技术攻关,研发了清洁处理工具,提出了清洁处理技术对策,并对其现场应用效果进行了评价分析。研究结果表明:①所研发的针对大通径桥塞处理的套磨打捞一体化工具,可实现工具入井后对大通径桥塞的套铣、打捞一次性作业;②形成的换向旋流冲砂工艺在长水平段中作业时能避免砂粒沉降,能实现将砂粒冲洗出井筒的目标;③常压及高压井可以选用气井返排液、KCl、CaCl2溶液等作为工作液,而低压井则可选用泡沫流体作为工作液;④对于低压井,通过优化设计局部压差打捞工具形成局部压差吸附的方式带动井内碎屑物或沉砂进入工具内部,进而完成打捞作业。结论认为,所形成的适合页岩气水平井的井筒清洁工艺技术为后期大规模页岩气井筒清洁处理奠定了基础。     

真空回位增压抽砂泵研制及在煤层气井应用

煤层气井采用排水降压采气工艺,由于井底压力很低,不适合采用常规的水力冲砂工艺,只能采用捞砂泵抽取井内颗粒物。油井中常用的捞砂泵在煤层气井中使用时,由于液面较低、颗粒物量大,其工作效率很低,且很难将糊状煤粉清理干净。介绍了真空回位增压抽砂泵的结构,计算了吸入压力、最大排出压力、活塞回位力、理论排量。该泵的作业效率高,成本低,适用于煤层气井捞砂作业,在水平井中的优势显著。     

对水平井段砂卡形态的新认识

针对水平井冲砂难度大、风险大、水平段管柱砂卡难以打捞的观点,分析了砂在水平井段与直井段所处的不同形态,阐述了砂在井筒内所处的空间形态、受力状态。通过水平段砂卡管柱处理实例,得出了水平段砂卡管柱处理难度低于直井砂卡的认识以及水平段冲砂技术风险小于直井砂卡风险的观点。提出了新的水平井段冲砂、解卡作业思维方式,使该技术更加简单化,提高了施工效率,降低了修井成本。     

水平井连续油管冲砂与分流实验装置的研制

水平井作为油气藏开发的有效手段在世界范围内得到迅速而广泛地推广。水平井钻井技术在我国经过几十年的发展已逐渐成熟,然而水平井试修井技术还相当薄弱,多局限于现场的实践经验。为解决目前国内水平井试修研究中实验装置欠缺、研究基础薄弱的状况,以相似性原理为依据,以川渝气区磨溪气田水平井井筒为模拟对象,结合连续油管在川渝气区水平井的运用现状,研制出水平井井筒连续油管沉砂携带与孔眼分流室内模拟实验装置。经测试,该装置能模拟38.1 mm连续油管在139 mm套管的水平井井筒内替液、冲砂、携砂以及液体在水平井段孔眼中的分流、排液等方面的研究工作。     

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。     

水平井井下防掉热洗阻漏集成器研制

水平井裸眼分段压裂技术作为致密油藏开发的主要方式之一,近年来获得了广泛应用。油井开采后期,措施井由自喷采油阶段转入下泵抽油阶段,在转抽作业过程中,井口极易发生落物入井,造成井筒过液通道堵塞,甚至落物以下井筒报废。同时,致密油含蜡量高,定期热洗清蜡作业会对储层产生严重伤害。研制了水平井井下防掉热洗阻漏集成器。介绍了方案的设计思路、集成器结构与原理、配套液压丢手工具和打捞工具。该技术可在确保不影响油气井正常生产的前提下,集井下防落物、热洗防漏的功能为一体,有效地弥补了裸眼分压工艺后续配套技术措施。现场推广应用8口井,取得了良好的效果。     

多功能井筒清洁器在渤海油田分支水平井应用

渤海油田分支水平井管柱的间隙小,井筒清洁程度要求高,充填防砂管柱下入风险大。在刮管洗井作业中采用了MTWF多功能井筒清洁器。介绍了多功能井筒清洁器的结构、工作原理和适用工况。多功能井筒清洁器在分支水平井A1H1井刮管洗井作业中的应用,实现了一趟钻完成刮管洗井和碎屑收集。应用表明,多功能井筒清洁器有效提高了分支水平井刮管洗井质量和井筒清洁程度,保障了充填防砂管柱顺利下钻到位。     

Productivity analysis of horizontal wells intercepted by multiple finite-conductivity fractures

Horizontal wells in the anisotropic reservoirs can be stimulated by hydraulic fracturing in order to create multiple finite-conductivity vertical fractures. Several methods for evaluating the productivity of the horizontal wells have been presented in the literature. With such methods, however, it is still difficult to obtain an accurate result. This paper firstly presents the dimensionless conductivity theory of vertical fractures. Then models for calculating the equivalent wellbore radius and the skin factor due to flow convergence to the well bore are proposed after analyzing the steady-state flow in porous reservoirs. By applying the superposition principle to the pressure drop, a new method for evaluating the productivity of horizontal wells intercepted by multiple finite-conductivity fractures is developed. The influence of fracture conductivity and fracture half length on the horizontal well productivity is quantitatively analyzed with a synthetic case. Optimum fracture number and fracture space are further discussed in this study. The results prove that the method outlined here should be useful to design optimum fracturing of horizontal wells.     

考虑基岩向井筒供液的压裂水平井非稳态模型

应用Green函数和Newman积原理,建立了基岩和压裂缝同时向水平井筒供液的井筒与油藏耦合的压裂水平井非稳态模型,并给出一种由拟牛顿法和PSO算法结合求解的新方法。该方法结合了两种方法的优点,求解快速准确。该模型能够准确地对水平井和带压裂缝的压裂水平井进行产能计算,并结合实例与前人方法进行了对比。研究了裂缝对水平井压力和流量分布的影响,并对水平井流量的影响参数进行了分析。压裂缝渗透率是影响井筒流量来源的主要因素,当压裂缝渗透率很大时,井筒流量主要来源于压裂缝;而压裂缝渗透率很小时,井筒主要由基岩供液,压裂缝流量相对较少。