煤炭开采过程 管柱技术在油井调层开采过程中的研究
1 概述 油井经过多轮蒸汽吞吐开采后,已动用油层含油饱和度大大降低,含水上升,油汽比下降,当降至经济极限以下时,应对原井段封堵调层。对原井段下部有新油层的油井,可采用封上采下技术来解决。现有的封上采下工艺主要有以下两种: 通常对原开采油层的封堵采用注水泥方法,但该方法施工时间长,施工工作量大(需要进行钻磨作业),尤其进行大跨度下返调层开采时,需要进行大修作业,施工费用较高,封堵后的油层由于被污染而不能恢复。 另一种是利用通过液压座封与机械座封相结合的封堵管柱进行封堵,但因为其无法克服连接管在注汽时的热应力,封堵长度一般不能超过20m,不能进行大跨度封堵。 且现用的堵水工具的中心管大多为62mm,这样在下泵时无法将泵挂在需要时下到封隔器以下,后续检泵时也必需将上次的堵水工具捞出后才能进行冲砂作业,然后再重新下工具封堵,这样必将导致作业时间长、工序烦琐、材料成本浪费严重。 因此,我们研制开发并推广应用了大通径、大跨度、耐高温调层开采工艺技术,该技术实现了大通径(φ100mm)、大跨度(任意跨度)、耐高温封上采下工艺,解决了油井在下返调层开采中存在的诸多问题,现场应用效果显著。 2 结构原理 管柱结构。该管柱主要由喇叭口、下封隔器、 补偿器 、中间连接管及上封隔器组成。 工作原理。工作机理是液压坐封与自封相结合,从而实现大跨度封堵。上封隔器将释放机构与锚定密封装置结合为一体,其通过液压一次完成封隔器的座封、锚定和丢手操作;下封隔器依靠注汽温度自动工作,注汽时,装在封隔器密闭腔内的药剂受热气化(药剂的临界温度200℃),体积迅猛增加,于是产生强大的推力推动活塞挤压密封件使之膨胀,实现密封,其内部锁紧机构保证停注时密封件不能回弹,使其在生产过程中仍保持密封;补偿器用来补偿中间连接管注汽时产生的热伸长,其补偿长度根据实际井况有所不同,从而实现大跨度封堵。 主要技术参数。最大外径:152mm;通径:100 mm;丢手压力:15Mpa;工作压力:13Mpa;工作温度:350 ℃; 解封负荷:100-200KN;耐腐蚀性能:可耐所有油井产出液腐蚀;适用范围:该管柱适用于φ178mm套管需下返调层注汽生产的油井,亦适用于需长期封上采下的稀油井。 工作过程。按照SY5587.5-2004规定进行通井和刮井作业,并进行洗井作业;按照工艺提供的油层数据要求确定调层管柱的长度进行管柱连接;按照SY5587.4-2004规定进行下放管柱,将调层开采管柱下放到工艺设计位置;投球:将钢球投入到管内,连接打压管线,开始打压,水泥车打压平稳,在10Mpa时停泵稳压3分钟,之后继续打压,当压力上升到18-20Mpa时,上封隔器座封销钉被剪断,此时,地面压力表归0或不起高压,上封隔器座封完毕。整个开采管柱被锚定在设计位置。上提管柱使上封隔器中心管、爪簧、滑套和钢球被提出,此时整个开采管柱下放完毕。取出下放管柱后,准备进行下放注汽隔热管柱。 3 技术特点 该技术主要有以下特点: 操作简单:通过液压一次完成封隔器的座封、锚定和丢手操作。 封堵跨度大:补偿器可补偿中间连接管注汽时产生的热伸长,从而实现大跨度封堵,可达100米以上。 工作温度高:封隔器的工作温度为350℃,可满足现场注汽需要。 通径大:封堵管柱通径为φ100mm,可满足过管注汽、冲砂及过泵生产的工艺要求。 打捞方便:打捞调层开采管柱:将专用打捞器随管柱下放到上封隔器鱼顶上方,并加压3-5吨,然后上提管柱10吨左右,上封隔器内的剪切环被剪断,继续上提,封隔器卡瓦被释放,与套管的锚定被解除,在上提力的作用下,整个开采管柱就随打捞管柱被提出。 4 现场应用情况 目前该调层管柱技术在辽河油田浅海作业区块应用12井次,解决了油井下返调层开采时的污染油层、井下工具不耐高温、施工工序复杂等诸多问题,保证油井健康生产。同时,由于该调层管柱通径大,实现了过管注汽、过管冲砂和过管下泵,从而缩短了作业时间、降低了作业成本,进而延长了油井的生产时间。累增油6080吨,平均单井可缩短作业时间6天,节约作业费用6万元。 典型井例: ①该井采用大通径调层管柱补层下返热采,(堵于2 881.4-890.9 9.5米/2层,补兴1 953.2-981.8 12.3米/6层),03.07下泵,措施前平均日产液35m3,日产油1.8t,措施开井后一直保持较高的生产水平,目前日产液51.6m3,日产油5.2t,累增油817 t。 ②该井采用大通径调层管柱封上采下注汽生产,(封1006.6-1062.8 36.2/12,采1102.6-1138.0 18.4/7),措施前日产液16.3 m3,日产油1.3t,含水95%,措施后日产液40 m3,日产油6t,含水85%,累增油622t,效果明显。
5 结论及展望 大通径耐高温调层开采管柱技术可适用于需下返调层开采、注汽生产的油井,由于其耐高温、通径大,可满足过管注汽、冲砂及过泵生产等工艺要求,并且施工简单,成本较低,效果良好,具有广泛推广的应用价值。 由于本调层开采管柱技术仅适用于φ178mm套管的油井,且封堵工具的外径较大(φ152mm),故对井况要求较高,下步拟对下封隔器的密封材料进行改进,采用超膨胀材料,以减小工具外径,使本调层管柱可以适用于轻微套变井进而扩大其应用范围。
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