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稠油水平井冲砂工艺

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摘 要 众所周知,我们辽河油田是全世界最大的稠油生产基地。随着油田开发进入中后期,水平井生产已成为重要生产形式。加之,目前生产井出砂情况比较普遍,在冲砂施工中以稠油水平井的难度最大,我茨工处总结多年施工经验,整理出一套稠油水平井冲砂工艺,此工艺将在未来的修井作业中,拥有广阔的应用前景。本文主要包括以下内容:稠油水平井井筒的特点、稠油水平井出砂、沉砂特点,以及修井液的选择和适用的冲砂方法。第 1章 基础知识一、稠油分类标准二、水平井基本类型三、稠油水平井出砂特点一、稠油分类标准1、国际标准分 类第一指标 第二指标粘度 ① (s)密度(60° F)kg/60° 00~ 10000 0~ 10沥 青 >10000 >—ⅠⅠ 0﹡ ~ 100﹡ >以先注水Ⅰ 00﹡ ~ 10000 >采特稠油 Ⅱ 10000~ 50000 >采超稠油(天然沥青 )Ⅲ >50000 >采﹡ 指油层条件下粘度,无 ﹡ 指油层温度下脱气粘度正是由于稠油粘度大这一特性,给冲砂施工带来了一定难度。二、水平井基本类型1、短曲率半径水平井造斜率 4~ 6° / 曲率半径水平井造斜率 26~ 98° /100m 3、大曲率 半径水平井造斜率 7~ 20° /100油水平井井筒特点1、井筒内易形成油裹砂现象,造成大量砂粒沉积。2、油层砂粒易进入井筒,形成长井段的 “ 砂床 ” ,严重时造成砂堵、砂卡。在大斜度井段或水平段,沉积物上返途中易再次形成沉积床。3、摩擦效应随着井筒曲率和井斜角的增加而增加,很难确定某一时刻负荷的实际值 。4、管柱与射孔井段静止接触时容易造成粘附卡钻。第 2章 冲砂工艺一、稠油水平井沉砂、冲砂的特点二、冲砂工艺一、稠油水平井沉砂、冲砂的特点1、在稠油水平井经一系列的措施后遗留的固相沉积,在高温高压注采过程中,形成新的沉积床,同时在压差作用下,沉积床发生固化。2、随着井斜角的增大,最终钻柱与井筒低界接触,容易造成冲起的沉砂再次沉积,同时更易发生因压差变化造成卡钻。二、冲砂工艺1、修井液( 1)修井液的选择应以安全快速,不损害油层,有利于沉积物运移,以及低成本为目标,具有高携砂能力,低摩阻,稠油降粘和低伤害的特征。( 2)粘度大排量冲砂时,修井液粘度应低一些( 15~20s),以发挥更大的水力效率。使用层流冲砂时,修井液粘度应高一些(一般大于 35s),以确保悬浮能力。( 3)失水控制加强修井液失水控制是防止油层伤害的主要措施之一。失水大时,粘附卡钻的可能性增大,地层漏失严重应另外采取措施(如暂堵产层)。( 4)润滑性修井液温度达到 70℃ 以上,循环可使井筒内稠油得到稀释,形成水包油乳化液,可起到润滑作用。加入降粘分解剂、清洗剂、乳化剂也可减少管柱的摩擦力和扭矩。2、冲砂方法 在水平井冲砂作业时,根据情况,应把握0° ~ 10° 、 10° ~ 30° 、 30° ~ 60° 、60° ~ 90° 以上四个井斜段。选择 30° ~60° 井段和水平段作为选择施工方法和修井液的重点依据,再参考其它井段的施工和修井液性能需求做进一步调整,以适应全井冲砂解堵的要求,并采用水力冲砂和机械冲砂结合的综合措施,以达到更好的效果。( 1)水力冲洗在水平井段采取高流速,低粘度和紊流的措施;在造斜井段,应该选用高粘度携砂能力强的修井液,增大排量,充分循环。当沉砂返出地面后应当多循环一会(一般 5~ 15 再进行下步作业。( 2)机械冲洗边循环边转动管柱,机械破坏和水力冲洗联合作业来破坏沉积床,管柱及钻具相对沉积床处于运动状态,会因钻具及其台肩刮、转、挤、搌使沉积床表面被破坏,沉砂被抛起混入修井液,随着时间的推移,破坏范围逐渐扩大,水流就可以携砂上返。 例如,冷 42 2006年 12月小修冲砂冲至 井修井井段最大井斜 95° 18′, 2007年 1月 25日我单位接手后,采用 Φ144152转速 15~ 30r/阻后反复活动钻具,钻压控制在 0~ 20的排量在 450~ 650L/行刮、转、挤、搌 ,破坏“沉积床”顺利冲砂至人工井底。( 3)各井段的施工方法及施工参数① 0~ 10° 井段的作业方法及施工参数与直井段相同。② 10° ~ 30° 井段一般不易形成沉积床,但存在沉降作用,应通过控制修井液的流速和粘度提高其悬浮性及携带力,钻具转速 10~ 20r/环空流态为层流状态)为宜。③ 30° ~ 60° 井段以破坏沉砂床,防止砂粒再次沉降为主,钻具运动方式以往复运动为主,结合旋转运动,下放钻具时转速 10~ 30r/提钻具时速度控制在 5m/ 60° ~ 90° 以上井段以减少磨阻,破坏沉砂床为主,钻具运动方式以旋转为主,下放钻柱时必须旋转,转速 15~ 30r/阻后应反复活动钻具,一般钻压不超过 20 4)冲砂作业钻具组合① 尖钻头 /笔尖 +钻杆,一般用于小于 30° 的井段施工。② 短翼三刮刀钻头 /铣锥 +钻杆,用于 30° ~60° 井段施工。③ 三牙轮钻头 /平底磨鞋 +钻杆,用于大于60° 井段和水平段的冲砂解堵施工。 (这三套钻具组合的共同点是结构简单,一般不加扶正器,和其他辅助钻具,大量减少由于环空横截面的变化对修井液流态的影响,磨阻较小,作业负荷低,适合常规修井设备的能力。)④对边冲砂边解卡打捞井,可采用修井钻具组合,冲砂解堵与解卡打捞同时进行。第 3章 总结 1、修井液应以安全快速,不损害油层,有利于沉积物运移及低成本为目标,具有高携砂能力,低摩阻,稠油降粘和低伤害的特征。 2、把全井分为 10° 、 30° 、 60° 、 90° 四个井斜段,结合水力冲砂和机械冲砂,分别采用不同的参数冲砂和钻具组合。 3、自 2006年以来,我茨榆坨工程技术处共进行稠油水平井冲砂施工 17井次,全部圆满完成了设计要求。
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