川西积液水平井井筒压力及液位预测

正确预测积液水平井井筒压力与液位是优选排液工艺、制定排液参数的技术关键。基于U型管原理,结合流体静力学与动力学方程,建立了积液水平井油管与油套环空压力平衡模型。模型中油管压降来源于液位以上流动气体与液位以下的两相流动,其两相流持液率基于漂移模型得到;油套环空压降则来源于液位以上的静气柱压力和液位以下的静液柱压力;油管与油套环空压力在井下连通点处相等;模型计算采用了先借助地面回声仪获得油套环空中的液位,再利用模型求解油管液位及压力的方法。川西气田什邡6-1HF水平井的模型预测压力与实际测压数据的误差为3.75%,表明该方法能够正确预测川西气田积液水平井的井筒压力与积液液位,且预测时效优于传统的测压方法。影响因素分析表明,油管液位通常高于环空液位,油套压差的减少能够间接反映油管积液量的减少,为类似油田的开发提供技术指导。     

杆式泵防气工艺管柱研究

部分出砂油井配套了用于防砂的激光割缝筛管,但无法安装多沉降旋流气锚,导致杆式泵受气体影响严重。依据重力气锚原理设计了杆式泵防气工艺管柱,该管柱在杆式泵支撑装置下安装激光割缝筛管,使泵筒与油管之间的密封环空与油套环空连通,聚集在这一环空的气体可以通过激光割缝筛管排到油套环空,消除气体对杆式泵的影响,提高抽油泵效和油井产量。     

油套环空放空防止气井井筒生成水合物技术

基于气液两相流沿气井油管上升流动过程中质量和动量守恒及井筒传热机理,建立了压力和温度梯度耦合模型,并采用四阶龙格 库塔法数值求解。该模型中考虑了流体的焦耳 汤姆逊效应及环空介质和地层热物性沿井深的变化,分析了大牛地低渗低产D2-56气井环空介质换热系数和井筒总传热系数与套压的关系。计算结果表明：若井下安装封隔器,并将油套环空放空,可显著降低井筒总传热能力和油管内流体的热损失,提高油管内流体温度,可防止水合物在油管中生成。对于产量较高的气井,降低油套环空压力对防止水合物生成更具有实用性。     

中原油田应用无伤害洗井管柱改善洗井效果

<正>无伤害洗井管柱主要由封隔器、半脱节式活动装置、防砂单流阀和筛管等组成。其工作原理是利用封隔器密封油套环形空间,防止洗井液从油套环空和油管内进入地层,利用防砂单流阀,防止洗井液中杂质落到单流阀阀座上。与常规热洗管柱相比,该管柱增加了独特的伸缩装置,封隔器坐封后管柱上提,使油管呈自由悬挂状态,既可避免管杆偏磨,又可避免油管蠕动对封隔器造成的损伤。     

高压油水井带压作业工艺研究

高压油水井带压作业工艺适用于油套压力在20MPa以下的油、水井带压施工作业，不压井、不放喷、带压安全起下管柱。该装置由油管堵塞器、井控密封系统、加压举升系统、附属配套系统、液控操作台及相应工具组成。该装置成功地解决了油套环空及油管内部的密封问题，实现管柱带压作业。该工艺技术在大庆、吉林等油田成功地完成了450口井的带压维修作业，取得了较好的经济效益。     

压差式井下洗井阀及其洗井工艺

压差式井下洗井阀的工作原理是:在管柱入井过程中,上阀在弹簧作用下,封闭油套环空,钻井液不能进入油管。当下入一定深度,套管内钻井液柱的压力克服弹簧作用力,压缩弹簧,打开上阀,使油套环空连通,套管内的钻井液进入油管。当油管内外的液柱压差小于0.1MPa时,上阀在弹簧力作用下关闭,再下入一定深度,此阀又打开,这样,洗井阀始终使油套环空内保持一定的压差(油管内的液柱低),不使钻井液从油管外溢。同时下阀在下弹簧作用下始终处于关闭状态,油套环空钻井液不能进入油管。正洗井时,可在油管内打压0.1～0.2MPa,下阀打开,上阀关闭;反洗井时,可在油套环空打压0.2～0.5MPa,上阀打开,下阀关闭。现场应用证明该工艺技术简便易行,解决了管柱入井井口油管的钻井液外溢问题,起到了环保作用。     

深层气井油套环空泄漏点关键参数地面诊断技术

深层气井开发过程中存在油管柱泄漏失效导致的油套环空异常带压现象,易造成气体泄漏、井口顶升和管柱损坏等事故,威胁井筒安全。与传统井下测井方法相比,采用地面诊断技术可快速判断油管泄漏程度,精准定位井下泄漏点,避免生产管柱扰动,实现对井筒潜在风险的“早发现,早识别”。首先根据压力平衡原理建立泄漏点深度求解模型,其次采用小孔模型描述气体泄漏过程,构建基于环空体积相容性原则的气体聚集增压模型,应用控制变量法对环空带压敏感性因素进行定量分析,并根据泄漏点深度和当量尺寸差异,结合环空泄压恢复测试曲线特征,将油套环空起压规律划分为4类典型模式。以案例井参数为例,油管柱泄漏失效条件下引发的油套环空带压按物理过程划分为管柱小孔泄漏、气液两相运移和气穴聚集增压3个阶段,随着时间推移,油套环空压力和气体体积逐步上升,泄漏速率逐渐降低,直至泄漏点内外侧压力平衡时趋于稳定,其中“浅部大孔、高压快升”的起压模型风险等级最高;经过反演计算,案例井油套环空压力值26.1 MPa,泄漏点当量尺寸2.1 mm,最大泄漏速率0.20 m3/min,井筒安全风险相对较高,建议采用机械修补、化学堵剂等方式进行密封堵漏。     

注水井套管软密封保护技术

针对注水井环空油套管腐蚀严重的问题,在油管套管环空的某一指定位置使用化学剂形成一个环状粘弹性密封塞,注入适合本油田的防腐剂和杀菌剂作为套管保护液,对油套环空起到良好的保护作用。该技术的应用解决了污水回注井油套环空的防腐问题,降低了油套环空的腐蚀速度,延长了油套管使用寿命。     

高温高压井油套环空早期圈闭压力研究

高温高压井生产初期,油套环空中由完井液热膨胀引起的环空圈闭压力会降低管柱、井口及封隔器的可靠性。为此,基于密闭空间能量传递理论、状态方程和弹塑性理论,建立了热膨胀影响下油套环空压力分布计算模型,分析了井底温度、井底压力、坐封深度及产量对油套环空圈闭压力的影响,并研究了气液共存状态下油套环空圈闭压力的变化规律。研究结果表明:井底温度能够大大提高环空圈闭压力,且油套环空距离油管最近,受到的影响最大;井底压力对油套环空圈闭压力影响较小,因为它不会直接改变环空的温压分布;气体的存在会大大降低油套环空圈闭压力,如果在气液共存状态下,油套环空仍存在较高的持续圈闭压力,则说明井筒完整性破坏,有窜流进入环空,现场作业时须采取注入气体的方式缓解环空圈闭压力。所得结果有助于提前预测井筒完整性状况并采取必要措施。     

注水管柱压力场计算模型研究

通过直筒内单相流体理论,在给定摩阻系数τ的情况下,建立了流水管柱压力场数值计算模型;在未给定摩阻系数τ的情况下,通过注水管柱摩阻损失的相关计算以及与经典经验曲线的对比,得出了摩阻系数τ计算复杂且不易计算的同心注水管柱油管内、油套环空内的流体摩阻损失,以及由流体摩阻损失引起的注水管柱油管内、油套环空内压降的计算模型,为开发注水管柱力学分析仿真软件计算注水管柱油管内和油套环空内的压力奠定了理论基础。     

连续油管喷砂射孔和筛管改流跨隔压裂组合工艺

常用的漏掉产层增产技术主要为连续油管跨隔压裂、连续油管逐层填砂顶封压裂,这些技术通常应用于埋藏较浅的储层。但对于埋藏较深的漏掉产层进行改造作业时,存在摩擦损失大、井口压力高、施工排量小的问题。连续油管喷砂射孔具有无压实作用和降低地层破裂压力的优点;连续油管筛管改流跨隔压裂工艺,通过将筛管和双封隔器相结合,在上部封隔器处通过筛管将油套环空的压裂液改流进入油管,油管中的压裂液经过下部封隔器后由节流喷嘴喷出,实现对目的层改造作业,由于施工过程中压裂液大部分在油套环空中流动,降低了沿程摩阻。该组合工艺充分利用了连续油管的优点,并克服施工排量小、井口压力高的问题,在准噶尔盆地储层深度3 660 m的××井中成功应用,施工过程中的最高排量为4.6 m3/min,最高井口压力43.8 MPa,压裂后增产效果明显。     

水力喷射环空压裂技术在合川区块的应用

连续油管喷砂射孔环空压裂工艺依据Bernoulli原理,利用安装在连续油管上的水力喷射装置产生的高速流体穿透套管、水泥环,在地层岩石中射开一定深度的孔眼,通过油套环空泵注施工,改造完成后用支撑剂掩埋已施工层段,用以隔离已压裂段和其后的未压裂段,最后用连续油管冲砂并开始生产。现场应用表明,该工艺可减轻地层伤害、缩短施工周期、降低开发成本、提高作业安全性并显著增加产能,对开发低渗透、薄互层的油气田具有较大的适应性。     

漏失井冲砂工艺管柱研究与现场试验

针对漏失井采用常规冲砂工艺管柱难以建立起液体循环的问题,研究设计了漏失井冲砂工艺管柱。该冲砂工艺管柱由上下2个自封式双皮碗封隔器、油管、空心抽油杆、空心抽油杆笔尖、限位筛管笔尖等组成。在冲砂过程中2个自封式双皮碗封隔器和油管始终封闭全部油层射孔井段,阻止冲砂液漏失进入地层,充分利用油、套环空和油管、空心抽油杆之间的环空通道,使冲砂液携带井筒内的砂子返出地面。官42-15井现场试验表明,漏失井冲砂工艺管柱在冲砂过程中,下井和冲砂1次成功,冲砂液无漏失,冲砂干净彻底,具有较强的实用性和良好的应用前景。     

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超正压射孔与加砂压裂联作是在射孔的同时向地层施加超过地层破裂压力的压力，使地层产生裂缝，随即加入前置液，充分利用射孔产生的裂缝，压开地层，使裂缝尽可能沿着射孔方向延展，降低加砂压裂难度，改善储层渗流状况。文章介绍了超正压射孔与加砂压裂联作的工艺技术原理、技术特点、工艺流程，以及该联作技术在白马庙气田的应用。并提出：① 对于中、深井或老井采用油管施工井筒摩阻高，泵压高，可能超出油套管或井口安全承压值，对此类井可考虑采用环空进行联作施工，降低施工泵压及施工难度；②联作管柱可考虑采用筛管加73枪或89枪的组合，同时结合环空进行施工，不但可以满足正常加砂，并且不必进行丟枪作业，减少了施工工序，也避免了丟枪压力值可能超高的不利因素；③超正压射孔时可考虑采用60°相位角，使射孔裂缝分布比90°相位角的射孔裂缝更为合理，使加砂压裂更易进行压后评估和经济评价分析。     

深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏加砂压裂技术——以塔里木盆地大北、克深气藏为例

目前国内对于深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏实施压裂改造的技术瓶颈主要是耐高温加重压裂液的性能和分层改造技术。为此,以塔里木盆地大北、克深气藏为例,在开展天然裂缝开启条件、垂向地应力和裂缝性砂岩暂堵转向等压前评价的基础上,研制了耐高温加重压裂液,研发了针对深井与超深井的常规加砂压裂技术以及以提高长井段储层纵向动用程度为目的的暂堵转向复合压裂技术,并进行了现场应用实验。结果表明:(1)在天然裂缝的激发阶段,应提高净压力,采用小粒径支撑剂降滤或暂堵等技术措施,改造天然裂缝且使其保持一定的导流能力;(2)在主裂缝的造缝阶段,应调整排量控制净压力,采用冻胶造缝的连续加砂模式,沟通天然裂缝;(3)压裂液选用KCl和NaNO_3无机盐加重,其中NaNO_3加重压裂液最高密度达1.35 g/cm~3,最高耐温180℃;(4)常规加砂压裂技术应用在天然裂缝发育一般或不发育的储层,压裂管柱以直径88.9 mm的油管为主,使用KCl或NaNO_3加重压裂液,压裂后的产气量比压裂前可提高2~5倍;(4)暂堵转向复合压裂技术应用在天然裂缝较发育的长井段储层,压裂管柱以直径114.3mm的油管为主,使用NaNO_3加重压裂液,压裂后的产气量比压裂前可提高1~3倍。结论认为,所形成的加砂压裂系列技术能够为塔里木盆地深层—超深层裂缝性致密砂岩气藏的高效开发提供技术支撑。     

连续油管喷砂射孔环空分层压裂技术在大牛地气田的应用

针对大牛地气田储层低压、低孔、致密、纵向上目的层多,且层间跨距变化大,单层产能低的特征,开展连续油管分层压裂工艺技术研究,以实现该气田多层叠置气层的均衡改造,通过对国内外文献连续油管分层压裂工艺技术调研、研究和现场试验,了解了连续油管分层压裂工艺技术在国内外的技术发展现状;通过研究初步确定连续油管喷砂射孔环空压裂填砂封堵分层压裂工艺技术满足大牛地气田储层特征,并在大牛地气田进行了两口井6层次的的试验应用,成功率100％,平均单层加砂26．28m^3,单层最大加砂31m^3,首次在国内致密气藏采用连续油管喷砂射孔环空分层压裂,为在大牛地气田进行连续油管分层压裂奠定了基础。     

体积压裂与速度管柱排液复合技术的应用

介绍了体积压裂与速度管柱排液复合技术在气井修复中的应用,以及体积压裂后一边放喷排液一边安装速度管柱的流程。气井进入开采后期,地层能量降低,产水量增加,产气量降低,采用连续油管做速度生产管柱,减小了流体流动面积,增大了流体流速,在极短的时间内大幅度提高了排液效率和排液能力,使气井恢复生产。     

连续油管水力喷射环空压裂技术

连续油管水力喷射压裂是解决我国纵向多层压裂难题的有效手段,为深入了解国外连续油管技术,提高国内现有尺寸连续油管应用范围,在连续油管传输压裂与环空压裂两种方式对比分析的基础上,对连续油管水力喷射环空压裂技术的原理、施工工序、摩阻计算、优越性与局限性等进行了全方位的分析。结果认为这种环空压裂方式通过喷砂射孔与环空加砂配合可以拓宽连续油管应用深度,提高国内现有小尺寸连续油管设备利用率,提高喷嘴寿命,增大施工排量,从而具有更高的现场适用性及可操作性。研究成果为引入国外连续油管解决国内多层气藏分压改造难题,以及转变观念进行连续油管水力喷射环空大规模压裂奠定了基础。     

超临界CO2水平环空携砂试验研究

为明确超临界CO₂在水平段环空的携砂性能,分析关键施工参数对其携砂性能的影响,根据相似原理设计了超临界CO₂水平环空携砂试验装置,试验研究了超临界CO₂注入质量流量、砂比、出口压力和流体温度对砂粒在水平环空中运移的影响。试验结果表明:超临界CO₂能够以悬浮输送的方式在水平环空内有效携砂,增大其质量流量,会增强环空内流体的紊流强度,进而提高悬浮携砂效果;在较高砂比下,水平环空底部更容易出现砂床,使过流面积减小,从而使砂粒运移速度增大;在相同注入条件下,环空内砂粒运移速度随出口压力升高而降低,但降低幅度逐渐减小;在合理温度范围内提高流体温度,有利于减少环空内砂粒的堆积。研究结果可为超临界CO₂钻井和超临界CO₂压裂优化设计关键施工参数提供参考。