测试中的井控工作中文

HuaBei Training School Training 2008,Arial 32 Point Bold - underline,Arial 28 point - bold,Arial 24 point - bold,Arial 20 point - bold,测试作业中的井控工作,Wang Wenqi,2008,5,16,Content,1.井口防喷装置（钻井或修井防喷器）,2.射孔作业,3.DST作业,4.地面测试作业（上游设备）,5.ESD系统,6.钢丝/电缆作业,7.高压井测试,8. CTU防喷井口,1. 井口防喷装置（钻井或修井防喷器）,井控设备总图,井口防喷器组图,节流、压井管汇图,压井管汇 节流管汇,井口防喷装置的检验,大部分测试作业是与钻井队或修井队配合作业的，需要借用,其防喷装置来密封环空，并实现APR工具操作和防止井喷。,针对防喷装置，测试前应检查和试验的项目主要有：,防喷器芯子（rams）是否与下井管柱尺寸相符；,防喷器工作压力、工作温度、防硫能力是否满足要求。工作压力是否满足测试时环空加压的要求；,功能试验（开关试验）；,压力试验；,应配有效的剪切防喷器,2. 射孔作业,2.1 Wireline Conveyed Perforation（WCP）,2.2 Through-Tubing Perforating（TTP）,2.3 Tubing Conveyed Perforating（TCP）,2.4 Perforating with snubbing unit(不压井射孔),2.1 Wireline Conveyed Perforation（WCP）,Overbalance perforating (positive pressure perforating) in well with former mud or perforation fluid. Fired by electricity signal,Advantages,：low work force and short time,Disadvantages,：Easy bring second formation damage; need several times for long interval; hard to deal with the well if blow out after perforating,Well control in WCP 行标SY/T 5604-2002,按设计密度替入射孔液,井口安装防喷闸门及工作台,2.2 Through-Tubing Perforating（TTP）,RIH perforating gun by wireline through tubing after installation of well head,Advantage,：Relatively easy to treat with if blow out happened after perforating,Disadvantage,：Small gun and charge, low penetration depth. Can amend by using retrievable wire perforator (body-free shaped charge. No gun),Well control in TTP行标SY/T5325,安装井口防喷装置，与其他钢丝电缆作业相似，主,要包括：,电缆防喷盒、流管及配套的注脂装置、手泵和高压软管；,防喷管；,电缆防喷器,球式自动封井器（可选项）,2.3 Tubing Conveyed Perforating（TCP）,RIH perforating gun with tubing or drill stem. Fired by detonator bar or pressurizing,Advantages,: Actualize underbalanced perforation, avoid second formation damage, relieve first damage. Especially suitable to long intervel, high deviated hole,horizontal well and development well,Disadvantage,: dont know emissivity factor,until POOH the tubing string,TCP是有利于防喷的射孔方式,常规测试井：优先考虑DST与TCP连作,采油树井：优先考虑TCP与投产管柱（completion string）连作,TCP测试联作射孔负压值,P,的选择,（1） 计算公式一(美国Core Lab)：,ln,P=,5.471,0.3668 ln,k,（油层）,式中,P,负压值，kg/cm2,k,油层渗透率，mD,（2） 计算公式二(美国Conoco公司,)：,P=,0.2,Pmin,0.8,Pmax,（地层无出砂史）,P=,0.2,Pmin,0.2,Pmax,（地层有出砂史）,Pmin,由地层渗透率确定：,Pmin=,17240/,k,（kPa） 气井，,k,1mD,Pmin=,17240/,k,0.18,（kPa） 气井，,k,1mD,Pmin=,17240/,k,0.30,（kPa） 油井，,Pmax,由邻近泥岩声波时差,T,确定：,Pmax=,33095172,T,（kPa），,T,300s/m，气井,Pmax=,24132131,T,（kPa），,T,300s/m，油井,Pmax=,套管和水泥环的最大安全压力（kPa），,T,300s/m,计算出,Pmin,和,Pmax,以后，进行以下判断：,Pmax,Pmin,，根据是否有出砂史，给出一个合理的负压值；,Pmax,Pmin,，取消负压射孔。,2.4 不压井射孔,在正生产的井上进行补孔作业，可以使用专门的不,压井作业机配合作业，实现井内带压起下射孔枪。,包括电缆输送射孔和油管传输射孔。,优点,：避免污染油层,缺点,：作业费用较高，操作技术要求较高,3. DST 作业,3.1 施工设计及工具选择,3.2 下管柱,3.3 压井,3.4 起管柱,3.1 一般施工设计问题及工具选择,设计合理的诱喷压差。三原则：,地层要稳定；,套管、油管（钻杆）、DST工具安全，避免挤毁、呲坏或失封；,有利于获得完美的压力曲线。,DST工具工作压力、地面操作压力要保证测试过程中各个环节的安全。,设计合理的、可靠的压井方法。一般措施：,尽量将测试工具下到测试层顶部，如果不能实现，应设计详尽的、可靠的特殊压井方法。（见后）,一般下入两种循环工具，二者要有一定的间隔，推荐间隔30米。,3.2 下管柱,定期观察环空液面。溢流是井涌前兆，液面下降表示管柱漏或地层漏。,钻台备有能连接钻井水龙头和下井管柱的变扣，或能与下井管柱配合的防喷闸门，以防在紧急情况下进行控制。管柱呲漏会造成环空液面下降，引起井涌、井喷。,3.3 压井,测试后的反循环压井是一个关键步骤，要确保实现，循环彻底。,措施1：一般压井,普通井：压井后，解封，静止一段时间，使封隔器上下流体置换，然后再循环一周；,气井及高气油比井：有两种措施供选择：一是解封后将管柱下过测试层底部再反循环一周；二是解封后关BOP，环空挤泥浆，使封隔器下部环空油气进入地层。,对于测试中发现含沙很高的井，推荐做法：请示甲方，关井后即刻压井，防止沉沙埋循环阀。此种做法可能影响恢复曲线。,测试工具距离测试层较远的情况：对于干层、低压低产井，可以采用常规压井方法，但起出工具后，宜下光油管（钻杆）循环调整一次。,措施2：特殊压井,如果测试工具距离测试层较远，且为油气层，特别是高压含硫气层，建,议采用如下步骤：,测试结束后，正挤压井液，将管柱内油气全部挤入地层。为了减小挤入泵压，正挤前先用大油嘴开井一段时间，降低近井地带压力。,打开RD安全循环阀或RD循环阀，循环一周半。,解封。,关钻井BOP。,反挤压井液，将封隔器下部油气全部挤入地层。,说明,：从解封到反挤，动作要迅速，尽量减小封隔器上下的流体置换。,风险分析,：对致密地层，挤入泵压可能很高；压井液进入地层可能造成,地层伤害。,措施3：利用,OMNI阀,进行压井,测试工具距离测试层较远，设计时优先使用OMNI阀。压井步,骤如下：,操作OMNI阀位于循环位置，反循环压井；,操作OMNI阀位于测试位置，并打开测试阀，正挤压井液，将测试阀下部油气挤入地层；,解封；,关钻井BOP；,反挤压井液，将封隔器下部油气全部挤入地层。,本措施优点：降低正挤泵压，缩短挤入时间，减少对地层伤,害的可能性。,措施4：利用,反挤压井阀,进行压井,反循环压井后，打开反挤压井阀，借助封隔器下面的挤入压井筛管，通过地面反挤，可以将测试阀以下内、外油气同时挤入地层，而不需要解封。,反挤压井阀,及,挤入压井筛管,工作示意图,3.4 起管柱,控制速度，特别是在初期，避免因封隔器抽吸作用造成井涌。,按井队要求频次环空灌泥浆。应测量灌入量，并与理论值比较，及时发现井涌、井漏前兆。,4. 地面测试作业,地面测试上游设备选用,上游设备工作压力,上游设备防硫性能,地面测试安全措施,地面测试设备示意图,地面测试上游设备选用,与井控有关的主要是测试上游设备，包括控制头、高压软管、高压管,线、除砂器、数据头、油嘴管汇、地面安全阀等。考虑的因素有：,工作压力,：工作压力高于预测的井口关井压力，且有充分余地；,工作温度,；,防硫性能,：standard service 或 sour service；,通径,：高产气井有足够的过流能力；控制头尺寸要考虑通过的仪器（压力计,CTU,PVT,PLT,钢丝作业工具等）。一般不低于井下管柱内径；,配置（configuration）,：功能是否足够。,工作压力,和,防硫性能,与“井控”关系最为密切。,上游设备工作压力,探井测试，不管测井解释，上游设备压力应该按照,气井考虑。,传统法,：以井底压力作为选择设备的依据，即，上游设备工作压力不低于地层压力。地层压力由钻井液密度计算。,计算法,：利用近似公式计算井口最大关井压力，再加15安全系数，作为选择上游设备的依据。,bottom hole pressure,p,w,=1.422,L,m,+,14.7,p,w,= estimated bottom hole pressure, psia,=mud weight (S.G.),L,m,=mid depth of reservoir, m,max. well head shut-in pressure,p,t,=p,w,e,S,S（0.03415,L,m,) /(T,a,z,a,),p,t,= max. well head shut-in pressure, psia,p,w,= estimated bottom hole pressure, psia,e= base of natural logarithm，e=0.271828,= gas gravity. Air=1.000. It can be actually measured data in adjacent well, block or region. If no data available, suppose a,relatively smaller value like 0.560,L,m,= mid depth of reservoir, m,T,a,= average temp. in well bore, K,z,a,= average gas compressibility factor,上游设备防硫性能,选用测试地面设备，应首先针对氢脆问题，按照预计遇到的最大压力和硫化氢分压，确定是否属于酸性介质，然后决定采用sour service 还是standard service。气井和油井的判断标准有区别，气井更严厉。,硫化氢分压最大压力（绝对）硫化氢百分浓度,对于极低压油井，即使硫化氢浓度较高，一般也不会引起氢脆。但硫化氢会造成密封部件（阀板，阀座，阀杆，球阀等），因此也要选择防硫设备。,酸性气井判断（气液比大于890方/方）,总压,psia,分压,psia,小于65,大于65,小于0.05,非酸性,非酸性,大于0.05,非酸性,酸性,例如：一口气井 ，预计井口最大关井压力8000psig,0.05psia/8015psia=6.24ppm,即：,硫化氢含量超过6.24ppm，就必须使用防硫设备。,酸性油井判断（气液比小于890方/方）,总压,psia,分压,psia,小于65,65-265,大于265,小于0.05,非酸性,非酸性,非酸性,0.05-10,非酸性,非酸性,酸性,大于10,非酸性,酸性,酸性,浓度大于15%,非酸性,酸性,酸性,例如：一口油井 ，预计井口最大关井压力200psig,10psia/215psia=4.65%,即：,硫化氢含量超过4.65%，存在氢脆风险。,地面测试安全措施,严禁在管线上进行带压拆装、紧扣作业,管线固定。高压、中压、低压管线均应固定。根据现场条件选用水泥墩或地矛固定。,分离器气出口管线中下游禁止使用弯头，尽量使管线平直，出口严禁采用立式火炬。,更换油嘴时，可调、固定两侧同时开关，保持下游压力平稳，避免下游压力突然增加。,在DAS显示屏上随时观察油嘴上下游压力变化，及时发现油嘴呲坏或堵塞。必要时设置报警装置。,开井后随时测量含沙，必要时配备探砂仪。对地层疏松的或加沙压裂后的气井、高气油比井，应使用除砂装置。,试验压力不低于预测的井底压力，或不低于预测井口最高关井压力的1.15倍。,ESD,系统,ESD,系统涉及井下和地面,5.1 完整ESD系统包括的设备5.2 ESD系统执行机构类型5.3 常规测试的安全阀配备5.4 用采油树测试的安全阀配备,5.1 完整ESD系统包括的设备,执行机构：各级安全阀,控制面板 ESD panel,远控按钮 ESD stations,高压、低压先导阀 Hi/Lo pilots,易熔塞 Fusible plugs,快速释放阀 Quick exhaust,多传感器释放阀 multisensor release valve (MSRV),ESDControl Devices,5.2 ESD系统执行机构类型,1、,井下安全阀,Surface control sub-surface safety valve,2、,超级安全阀,Surface Control Test Safety Valve（EZ valve）,3、井口主阀,Main safety valve,4、井口翼阀,Flow line safety valve,5、地面安全阀,Surface safety valve,说明,：这5种安全阀，一般仅选用23种，按顺序，一般不同时使用相邻的两种。,Surface Safety Valve,MSRV （optional）,Main safety valve Flow line safety valve,Surface Control Test Safety Valve,Control Manifold,CN04472,Chemical Injection Pump,Centralized Crossover,Casing Centralizer,Downhole Chemical Injection Valve,Surface Control Test,Safety Valve,超级安全阀位于钻井BOP之下，适合采用控制头测试的井。比使用Main safety valve更安全，其作用相当于井下安全阀。,Surface Control Test Safety Valve,5.3 常规测试的安全阀配备,常规测试，指与钻井队或修井队配合，使用其防喷器，采用控制头作为临时完井装置。,5.4 用采油树测试的安全阀配备,装采油（气）树的井包括以下情况：,A类井,：对正在生产的井进行地面测试或钢丝作业，不动管柱，没 有钻井或修井队配合作业。,B类井,：新井投产测试。,C类井,：特高压探井测试。例如塔里木。 限于压控式测试工具。,D类井,：传统试油工艺（不采用DST工艺）。如国内东部各油田。,用采油树测试的安全阀配备,说明： A类井和B类井由投产设计确定，设备一般由油公司提供，或由油公司指定产品。井下安全阀的深度一般为60150米，也有的在结蜡点深度以下。,生产井ESD System,6. 钢丝/电缆作业,解说,钢丝/电缆防喷装置示意图,作业前落实和检查项目,安全操作,紧急措施,解说,在钢丝/电缆作业时，需用钢丝/电缆防喷装置（BOP及防喷,管）对井口实现密封和控制。本防喷装置安装在采油树或控,制头上，在进行电缆、钢丝绳或钢丝作业时，用防喷管实现,密封，用BOP实现紧急情况下关井（用电缆进行直读作业时,也可关BOP）。,钢丝/电缆防喷装置示意图,作业前落实和检查项目,根据作业项目选用闸板芯子；,钢丝作业：,钢丝闸板,；,电缆或钢丝绳作业：,电缆闸板或钢丝绳闸板,；,复合作业：,钢丝闸板电缆闸板,工作压力、工作温度、防硫能力应满足要求。工作压力不低于预测的井底压力，或不低于预测井口最高关井压力的,1.15,倍。,BOP,功能试验（开关试验）；,压力试验：试验压力不低于预测的井底压力，或不低于预测井口最高关井压力的,1.15,倍。,对于电缆作业，根据预测的井口压力确定流管数量；根据气温及流管间隙选用合适粘度的密封脂。,安全操作,严禁在防喷管上进行带压拆装、紧扣作业；,在没有钻机大钩的情况下，防喷管必须用绷绳加固，防止弯曲或晃动；,拆卸防喷装置前，应通过地面设备放压。若实现不了，应接软管到远处，防止硫化氢中毒。,流管和电缆的间隙应在0.1-0.15mm,；,定期检查闸板和O圈，闸板开关是否灵活。更换O圈；,电缆车或电缆撬的摆放要避开高压区，与井口之间的距离为15-25米，尽量置于上风或侧风的位置；,夜间作业应配备足够的照明设施，带压起下尽量安排在白天进行。,应急措施,如果在测试过程中井口设备发生紧急情况，应按以下步骤进,行操作：,如果BOP和控制头都封不住，则起电缆/钢丝；在紧急情况下，关井口阀门切断电缆/钢丝，或用专用剪刀剪断；,如果发生电缆断丝或控制头冻住则要关闭BOP泄压后处理；,测试时如果突发自然灾害或恶劣天气，应由队长和现场监督协商，停止起下电缆/钢丝。,7. 高压井测试,7.1 DST测试安全措施,7.2 诱喷压差及测试中的生产压差,7.3 初开井的控制,7.4 高产气井地面流程,7.5 应急预案,7.6 安全屏障分析,7.1 DST测试安全措施,1、,DST工具：优先采用APR工具。在保证安全和主要功能的前提下，工具串构成尽量简单。,2、科学设计环空压井液、测试垫的类型和密度，在保证套管安全的前提下尽量不降低环空密度。,3、合理分配和准确计算环空操作压力，确保测试阀打开、TCP射孔、RD取样器、RD安全循环阀、RD循环阀顺利完成动作；尽量降低环空最大压力。,4、在放喷和求产中经过计算，控制井口压力，保护套管、下井管柱、测试工具、封隔器和地层。,5、要对套管、油管（或钻杆）、钻井BOP进行强度核查和压力试验。必要时，进行管柱的三向应力校核，计算测试过程中各关键时刻管柱各部位的受力情况。,6、对于特高压地层，常规的测试封隔器可能无法满足要求，需要采用永久式封隔器。需要使用特殊的气密封油管。,7.2 诱喷压差及测试中的生产压差,确定,诱喷压差,和,最大生产压差,：,由甲方按地层压力及胶结情况提出要求，施工者根据套管强度、下井管柱强度、封隔器允许工作压差等进行校核。关于封隔器允许压差，要考虑流动时间、H2S和井下温度因素，适当控制压差，尽量避免长时间大压差作业,。,7.3 初开井的控制,高压气井测试一般测试垫加到井口，测试垫密度11.6。初开井时，随着液垫的排出，井内液柱减小，气柱增大，为了保持封隔器压差不超过某一限定值（如限制不超过40MPa），需要井口维持的压力越来越高。应进行计算，找出液垫排出量与需要的井口压力之间的关系表。这种关系表对低产气井很有用。使用可调油嘴控制比固定油嘴更方便。下页是一个例子。,酸化后排残酸的井口控制，方法同初开井。,对于没下井下测试阀（含RD安全循环阀）的井（光油管测试），反循环压井前也应计算排出地层流体与井口控制压力的关系表，目的是在压井过程中，保持井底压力略大于地层压力，避免因井底负压造成边循环、边生产，或井底压力过高，将压井液挤入地层。,例：伊朗某井初开井井口压力控制,水垫喷出量，m,3,井口压力允许最低值，MPa,封隔器实际压差，MPa,0,18.3,40,2,21.8,40,4,25.3,40,6,28.8,40,8,32.3,40,10,35.8,40,12,39.3,40,14,42.8,40,7.4 高产气井地面流程,地面上游设备压力等级能满足作业过程中各关键点的要求；,最好连接两套测试流程，其中一套作为备用。在测试特高产量时，两套流程同时作业；,高、中、低压管汇均应固定；,对放喷阶段可能含有固相成分时，最好设计单独的,针阀串并联组合式放喷管汇,；,配备必要的,ESD,系统和数据采集系统；,非硫化氢井，采用不防硫设备（,standard service,）。不防硫设备比防硫设备（,sour service,）硬度高，耐磨蚀。,针阀使用顺序：1：使用针阀1（打开其它所有针阀和闸阀1，关闸阀2）2：针阀1呲怀后使用针阀2（关闸阀1，同时开闸阀2）3：针阀2呲坏后使用针阀3（关闸阀2，同时开闸阀1 ）,针阀串、并联组合式放喷管汇,针阀3针阀4,针阀6针阀2,针阀1针阀5,闸阀1,闸阀2,塔里木高压高产气井地面流程,塔里木地区高压高产气井较多，在实践中逐渐完善了地面流,程。主要做法：,使用两套或三套测试流程并联，其中一套为备用，对特高产，可并用；,在一套流程上，串联两个油嘴管汇，其中一个做备用；,设计专门的放喷流程，放喷流程一般设两道，每道串联三个可调油嘴（针阀），共配6个针阀。目的是避免油嘴管汇呲坏。,两套流程,放喷流程,求产流程,7.5 应急预案,作好应急预案，针对可能发生的情况作好各项准备工作。,一般应急预案,地面事故处理开始,流程状态,关闭ESD/控制头,关闭油嘴管汇,流程状态,流程状态,关闭井下阀,反循环压井,解封起钻,事故报告,处理失控问题,检查试压,恢复作业,流程状态,下游失控,上游失控,失灵,成功,失灵,成功,成功,失灵,应急预案执行说明,对于井口最大关井压力低于分离器工作压力的低压井，紧急情况下可以关分离器进口阀门。,如果加热器下游漏泄，在其上游为高压管汇的前提下，可以就近关加热器进口闸门。,在特别紧急的情况下，应在泄漏点上游选择就近的闸门关闭。例如，油嘴管汇下游漏泄，油嘴管汇处一时没有人，钻台上的人可以直接关控制头。,7.6 安全屏障分析,管内安全屏障分析,环空安全屏障分析,管内安全屏障分析,地层流体自井下通过油管或钻杆到地面下游设备，要受到以下屏障（,barrier）中的若干种,屏障控制。测试工艺不同，屏障的数量和种类不同。屏障越多越安全，屏障越靠前越重要。,1. 测试阀；,2. RD安全循环阀；,3. 测试垫(cushion)；,4. 井下安全阀或,超级安全阀；,5. 控制头(采油树)主阀,，12个。手动或液控；,6. 控制头(采油树)生产阀,12个。手动或液控；,7. 地面安全阀；,8. 油嘴管汇(1-2个)；,9. 加热器。,（生产管线一侧）,6.控制头(采油树)压井阀，,12个；,7.单流阀,（压井管线一侧）,6.控制头(采油树)清蜡阀；,12个；,7.试井BOP,8.流管,9.防喷盒,（上部）,管内安全屏障示意图,测试垫,RD安全循环阀,EZ阀,主阀,生产阀,BOB,测式阀,流管,防喷盒,地面安全阀,油嘴管汇,加热器,生产阀,单流阀,环空安全屏障分析,地层流体也会从油套（或钻套）环形空间喷出，它遇一般到三道屏障：,1. 封隔器；,2. 压井液；,3. 钻井BOPs,13道，或油管悬挂器,（上部）,3. 套管放喷闸门,12个,4. 节流管汇,（放喷管线一侧）,3. 套管压井闸门,12个,（压井管线一侧）,显然，环空屏障较少，每一项都很重要。所以应尽量避免使用低于地层压力系数的压井液作测试环空液。BOP必须可靠。油管悬挂器必须密封。,9. CTU防喷井口,谢 谢 ！,