不压井作业技术及应用课件.ppt
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- 不压井 作业 技术 应用 课件
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1、第第 0 0页页不压井作业技术及应用不压井作业技术及应用第第 1 1 页页目目 录录 二、不压井作业技术及装备配套二、不压井作业技术及装备配套 一、胜利油田不压井作业发展历程一、胜利油田不压井作业发展历程 三、开展的主要工作三、开展的主要工作 四、规模化应用及效果四、规模化应用及效果第第 2 2 页页(一一)不压井)不压井作业的必要性作业的必要性压井后产量损失;压井后产量损失;对敏感油层造成伤害。对敏感油层造成伤害。随着老油田的不断开发,胜利油田高压注水井和压裂补孔等措施随着老油田的不断开发,胜利油田高压注水井和压裂补孔等措施工作量越来越多。据统计,每年需要压井或溢流作业的井有工作量越来越多。
2、据统计,每年需要压井或溢流作业的井有27002700口,口,其中自喷油井其中自喷油井200200口、措施油井口、措施油井500500口、水井口、水井20002000口。口。主要问题低渗油藏油层污染高压水井放溢流时间长重点区域环境污染注入能量损失;注入能量损失;影响注水时率。影响注水时率。职工劳动强度增大;职工劳动强度增大;治理治理赔偿费用赔偿费用增加。增加。第第 3 3 页页1 1、储层保护的需要、储层保护的需要 低渗透油藏普遍敏感性较强,压裂后自喷转抽需实施压井作业,易产生水锁和固相堵塞伤害,实施不压井作业至关重要。压井造成单井产量下降约压井造成单井产量下降约2020%;%;年油井产能损失年
3、油井产能损失5.25.2万吨万吨;年需要压井液年需要压井液3.53.5万方万方;年经济损失年经济损失1.331.33亿元。亿元。2005-20072005-2007三年被压死井数三年被压死井数23273107142128352005年2006年2007年低低渗渗油油藏藏年年产产量量/万万吨吨(一一)不压井)不压井作业的必要性作业的必要性第第 4 4 页页单井放溢流量单井放溢流量(m3)单井放溢流时间单井放溢流时间(d)年总年总溢流量溢流量(104m3)年影响年影响注水量注水量(104m3)平均平均严重严重平均平均严重严重75050002018075175水井上,溢流排放水井上,溢流排放大,注水
4、时率大,注水时率85.3%85.3%,比无溢流井低,比无溢流井低12.4%12.4%;放溢流影响作业时效放溢流影响作业时效0.77%0.77%;每年有每年有400400多口溢流水井检修作业时,多口溢流水井检修作业时,需关停周围注水井,影响了注水时率;需关停周围注水井,影响了注水时率;对相应油井生产也有一定影响。对相应油井生产也有一定影响。2 2、提高注水时率的需要、提高注水时率的需要(一一)不压井)不压井作业的必要性作业的必要性第第 5 5 页页3 3、特殊区域作业的需要、特殊区域作业的需要 油水井处于居民区、滩海区、养殖区、农田旁、自然保护区等特殊环境油水井处于居民区、滩海区、养殖区、农田旁
5、、自然保护区等特殊环境区域的井增多,实施带压作业是实现清洁生产、绿色作业的必要手段。其中区域的井增多,实施带压作业是实现清洁生产、绿色作业的必要手段。其中东辛年作业东辛年作业850850井次、孤岛井次、孤岛430430井次、滨南井次、滨南320320井次。井次。年年 份份2006年年2007年年2008年年2009年年2010年年城区、居民区等城区、居民区等特殊环境区域作业井特殊环境区域作业井18501956202021102200(一一)不压井)不压井作业的必要性作业的必要性第第 6 6 页页4 4、以人为本、安全环保的需要、以人为本、安全环保的需要油井带喷作业水井带喷作业 带压油水井溢流作
6、业存在安全环保隐患,增加了现场操作人员的劳动带压油水井溢流作业存在安全环保隐患,增加了现场操作人员的劳动强度。强度。(一一)不压井)不压井作业的必要性作业的必要性第第 7 7 页页(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程胜利油田不压井作业发展历程胜利油田不压井作业发展历程第一阶段第一阶段技术调研技术调研第二阶段第二阶段自主创新自主创新第三阶段第三阶段现场中试现场中试u国外调研国外调研u国内调研国内调研u不压井作业因素分析;不压井作业因素分析;u总体技术思路及关键技术攻关。总体技术思路及关键技术攻关。u配套不压井作业设备配套不压井作业设备6 6套;套;u现场应用现场应用154154口。口
7、。20062006年年20072007年年20102010年年20092009年年u通过中石化鉴定;通过中石化鉴定;u配套不压井作业设备配套不压井作业设备1818套套u规模化应用规模化应用407407口。口。20082008年年第四阶段第四阶段规模化应用规模化应用u室内单项实验和综合实验;室内单项实验和综合实验;u现场试验应用现场试验应用8787口。口。u制定制定1515项标准;项标准;u配套设备至配套设备至4040套;套;u规模化应用规模化应用15121512口。口。20112011年年第第 8 8 页页第一阶段:第一阶段:技术调研技术调研(20062006年)年)国外调研国外调研两种结构两
8、种结构,一种独立式一种独立式,一种组合式一种组合式;技术上比较成熟技术上比较成熟;90%90%的的高压油气井高压油气井实施带压作业,年实施带压作业,年作业工作量约作业工作量约50005000井次;井次;产生的综合效益是压井作业的产生的综合效益是压井作业的3-53-5倍倍 国外以美国、加拿大为主形成国外以美国、加拿大为主形成了高压油气井的带压作业技术。了高压油气井的带压作业技术。(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 9 9 页页(1)(1)密封压力高,动密封达密封压力高,动密封达35MPa35MPa,主,主要用于高压油气井带压作业;要用于高压油气井带压作业;(2)(2)井口设备高
9、井口设备高(6-9m6-9m),起下工具),起下工具串长串长 (3m(3m以上以上);(3)(3)生产管柱需提前预置堵塞工作筒。生产管柱需提前预置堵塞工作筒。技术特点:技术特点:适应性:适应性:不能实施不能实施分段堵塞分段堵塞工艺,不适工艺,不适合分层管柱,尤其是合分层管柱,尤其是分层注水分层注水管柱。管柱。防喷系统加载系统操作系统液控系统(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 1010 页页(1 1)国内辽河、大庆等油田先后从美国、国内辽河、大庆等油田先后从美国、加拿大引进加拿大引进1010余套带压作业设备,并进行了余套带压作业设备,并进行了应用;应用;(2 2)辽河、华北等油
10、田在引进的基础上进辽河、华北等油田在引进的基础上进行了研究,形成了各自不同的带压设备。行了研究,形成了各自不同的带压设备。从加拿大引进设备国内自研设备u不适合组合管柱;不适合组合管柱;u起下工具串的长度短(起下工具串的长度短(1.6m1.6m););u井口平台高(井口平台高(5.5m5.5m以上)。以上)。国内调研国内调研存在不足:存在不足:(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 1111 页页(1 1)操作平台高(操作平台高(6m-9m6m-9m),作业周期长(),作业周期长(1515天左右),效率低;天左右),效率低;(2 2)堵塞技术不完善,分层、结垢、穿孔等复杂管柱无法堵
11、塞;堵塞技术不完善,分层、结垢、穿孔等复杂管柱无法堵塞;(3 3)设备成本高(国外设备成本高(国外10001000万元以上),作业费用高(国外万元以上),作业费用高(国外4040万元万元/井次,国内井次,国内2020万元万元/井次井次);(4 4)国内中低压水井和低产能油井居多,作业比较频繁,成本过高难国内中低压水井和低产能油井居多,作业比较频繁,成本过高难以推广应用。以推广应用。国内虽然进行了引进和研制,但没有形成规模化应用,主要原因:国内虽然进行了引进和研制,但没有形成规模化应用,主要原因:(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 1212 页页第二阶段:第二阶段:自主创新自主
12、创新(20072007年)年)为了满足老油田开发后期的需要,实现快速、高效、低成本的不压井作业,胜利油田从2007年开始探索“立足自主创新、加大规模推广”的不压井作业技术。国外:单井单层国内:单井多层国外:简单国内:复杂国外:高压油气井国内:中低压油水井国外:完井预置国内:完井未预置(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 1313 页页u总体技术思路:总体技术思路:研制研制适应复杂分层管柱、适应不同压力级别、操作简便的低适应复杂分层管柱、适应不同压力级别、操作简便的低矮型不压井作业矮型不压井作业设备。设备。u关键技术攻关:关键技术攻关:形成井口密封防喷、加载控制、管柱堵塞等关键技
13、术。形成井口密封防喷、加载控制、管柱堵塞等关键技术。密封防喷系统密封防喷系统加载举升系统加载举升系统液压系统液压系统工作台系统工作台系统(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 1414 页页第三阶段:第三阶段:试验及应用试验及应用(20082008年)年)u室内试验室内试验室内开展了密封防喷、加载、控制、动力源、堵塞室内开展了密封防喷、加载、控制、动力源、堵塞5 5大系统大系统100100余项单项试验和带压起下管柱综合性能试验。余项单项试验和带压起下管柱综合性能试验。u现场试验应用现场试验应用实施实施8787井次,具备井次,具备MPaMPa的带压起下管柱能力和的带压起下管柱能力和
14、2121MPaMPa的静密封能力。的静密封能力。(二)不压井(二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 1515 页页第四阶段:第四阶段:完善配套、规模化推广应用完善配套、规模化推广应用(20092009年年至今)至今)u自行研制配套自行研制配套2727套低矮型不压井设备、套低矮型不压井设备、1313套高压带压作业设备,套高压带压作业设备,20122012年年总部批复不压井作业设备总部批复不压井作业设备2222套。套。u形成了相对完善的堵塞工艺技术;形成了相对完善的堵塞工艺技术;u培训组建培训组建3232支不压井作业专业化队伍;支不压井作业专业化队伍;u规模化应用:规模化应用:20092009年
15、年154154井次,井次,20102010年年407407井次、井次、20112011年年15121512井次、井次、20122012年上半年年上半年10401040口口。2011 2011年年4 4月通过中石化专家组认证:适应复杂分层管柱、与小修月通过中石化专家组认证:适应复杂分层管柱、与小修作业设备配套、满足不同压力级别的不压井作业技术。目前达到指作业设备配套、满足不同压力级别的不压井作业技术。目前达到指标:静密封标:静密封35MPa35MPa,动密封,动密封14MPa14MPa;举升能力;举升能力500kN500kN,管柱堵塞密封压,管柱堵塞密封压力力30MPa30MPa。(二)不压井(
16、二)不压井作业作业发展历程发展历程第第 1616 页页目目 录录 二、不压井作业技术及装备配套二、不压井作业技术及装备配套 三、开展的主要工作三、开展的主要工作 一、胜利油田不压井作业发展历程一、胜利油田不压井作业发展历程 四、规模化应用及效果四、规模化应用及效果第第 1717 页页(1 1)井口油套环空压力井口油套环空压力控制控制 研究密封防喷技术进行控制研究密封防喷技术进行控制(2 2)油管内部压力油管内部压力控制控制 研究油管堵塞技术进行控制研究油管堵塞技术进行控制(3 3)管柱上顶管柱上顶起下控制起下控制 研究加载技术进行起下控制研究加载技术进行起下控制油套环油套环空压力空压力油管内压
17、油管内压力力油管上顶油管上顶油层油层油层油层井口有压力油水井1 1、要实现不压井作业要实现不压井作业,必须首先实必须首先实现现三个三个关键控制。关键控制。(一)(一)总体技术思路总体技术思路 针对三个关键控制点、四个适应性,针对三个关键控制点、四个适应性,进行了密封防喷技术、加载控制技术、管进行了密封防喷技术、加载控制技术、管柱堵塞技术等不压井作业技术研究。柱堵塞技术等不压井作业技术研究。第第 1818 页页2 2、自主创新研发,提高技术和设备适应性自主创新研发,提高技术和设备适应性(1 1)适应国内管柱复杂和井况)适应国内管柱复杂和井况复杂的特点;复杂的特点;(2 2)适应以小修作业设备为主
18、)适应以小修作业设备为主的特点;的特点;(3 3)适应开发后期作业频次高,)适应开发后期作业频次高,作业成本紧张的特点;作业成本紧张的特点;(4 4)适应井场较小的特点。)适应井场较小的特点。复杂管柱复杂井况(一)(一)总体技术思路总体技术思路第第 1919 页页(二)(二)不压井作业不压井作业关键技术关键技术1 1、组合式井口静密封防喷技术组合式井口静密封防喷技术全封、剪管器、固定卡管器、全封、剪管器、固定卡管器、3 3 1/21/2半封、半封、2 7/82 7/8半封半封井口半全封井口半全封卡管功能卡管功能分层管柱分段起下及堵塞分层管柱分段起下及堵塞紧急状况下剪管封井紧急状况下剪管封井全封
19、全封剪管器剪管器固定卡管器固定卡管器3 1/2 3 1/2 半封半封2 7/82 7/8半封半封密封管柱规格:密封管柱规格:3 1/23 1/2、2 7/82 7/8静密封:静密封:35MPa35MPa卡紧力:卡紧力:500kN500kN剪切力:剪切力:600kN600kN组合高度:组合高度:1.28m1.28m优点:优点:功能多,高度矮功能多,高度矮1 1倍,仅倍,仅1.281.28m m。组成:组成:功能:功能:技术指标:技术指标:第第 2020 页页2 2、内嵌式动密封防喷技术内嵌式动密封防喷技术特点:特点:自封与环封组合,形成两级动密封,使用成本低自封与环封组合,形成两级动密封,使用成
20、本低自封为常态动密封,环封为备用短时动密封自封为常态动密封,环封为备用短时动密封结构原理:结构原理:通过靠通过靠井内压力作井内压力作用的自封和靠用的自封和靠外部液压力外部液压力作用的环封实现管柱起下过程的动密封。作用的环封实现管柱起下过程的动密封。环封内置自封一体式动密封结构图一体式动密封结构图环封技术指标:环封技术指标:高度高度/m/m静密封压力静密封压力/MPa/MPa动密封压力动密封压力/MPa/MPa0.60.621211414静密封静密封动密封性能动密封性能21MPa21MPa压力(压力(MPaMPa)1414121210108 85 5过接箍数过接箍数(个)(个)106106154
21、154203203340340456456自封技术指标:自封技术指标:(二)(二)不压井作业不压井作业关键技术关键技术第第 2121 页页3 3、外置式防喷管技术、外置式防喷管技术高度降低高度降低50%50%防喷管不再是设备的固定组成部分;防喷管不再是设备的固定组成部分;取代内置式防喷管,取代内置式防喷管,平台高度降低平台高度降低50%50%以以上上,作业效率高;,作业效率高;可以可以起更长的工具串起更长的工具串。技术特点:技术特点:内防喷管装置外防喷管装置外置防喷管内防喷管(二)(二)不压井作业不压井作业关键技术关键技术 外置防喷管通过倒置液压缸与外置防喷管通过倒置液压缸与密封管组合,液压缸
22、活塞杆上设计有密封管组合,液压缸活塞杆上设计有对接器,通过液压控制起下工具。对接器,通过液压控制起下工具。结构原理:结构原理:举升举升力力t下推下推力力t总长总长度度m外径外径mm起下工起下工具串长具串长度度m适应工适应工具外径具外径mm密封能密封能力力MPa 25 35 8 1783.5 15521第第 2222 页页4 4、加载起下技术、加载起下技术液缸往复加载液缸往复加载 通过液压缸、游动卡管器、固通过液压缸、游动卡管器、固定卡管器实现往复加载举升定卡管器实现往复加载举升液缸往复变径加载装置液缸往复变径加载装置结构原理:结构原理:技术参数:技术参数:举升能力举升能力下推能力下推能力夹卡能
23、力夹卡能力举升速度举升速度500kN500kN300kN300kN500kN500kN12m/min12m/min举升能力大;举升能力大;适应范围广;适应范围广;变径夹卡机构,高度矮,效率高。变径夹卡机构,高度矮,效率高。技术特点:技术特点:游动卡游动卡液压缸液压缸固定卡固定卡(二)(二)不压井作业不压井作业关键技术关键技术第第 2323 页页滚动加载装置滚动加载装置4 4、加载起下技术、加载起下技术滚轮快速加载滚轮快速加载 由滚动头、液压马达、液式弹性缓由滚动头、液压马达、液式弹性缓冲器等组成,通过液压马达驱动滚动头冲器等组成,通过液压马达驱动滚动头滚压加载从而实现快速起下。滚压加载从而实现
24、快速起下。结构原理:结构原理:技术参数:技术参数:无往复运动,起下速度快;无往复运动,起下速度快;适合低压设备。适合低压设备。技术特点:技术特点:滚动头固定卡马达加载能力加载能力kNkN举升速度举升速度m/minm/min控制压力控制压力MPaMPa马达功率马达功率kWkW7070202016161010(二)(二)不压井作业不压井作业关键技术关键技术第第 2424 页页5 5、管柱堵塞技术、管柱堵塞技术外压堵塞技术外压堵塞技术投送投送打压打压坐封坐封丢手丢手 通过外部打压堵塞,即利用专用投送装置投送通过外部打压堵塞,即利用专用投送装置投送并传递压力,强制坐封堵塞器实现堵塞。并传递压力,强制坐
25、封堵塞器实现堵塞。技术原理技术原理:技术特点:技术特点:投送与压力传递一体化投送与压力传递一体化堵塞定位准确堵塞定位准确规格规格/mm/mm适应管柱适应管柱长度长度/mm/mm锚定力锚定力/t/t密封能力密封能力/MPa耐温耐温/6060525242422 7/8 2 7/8 3 1/23 1/21500150030303030150150技术参数:技术参数:(二)(二)不压井作业不压井作业关键技术关键技术第第 2525 页页5 5、管柱堵塞技术、管柱堵塞技术内压堵塞技术内压堵塞技术垢松动继续坐封垢松动继续坐封垢松动堵塞器飞出垢松动堵塞器飞出 利用井内压力坐封堵塞器并保持持续坐封。利用井内压力
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