《连续油管技术》PPT课件.ppt

连续油管作业技术CoiledTubingOperationTechnology 主要内容第一部分 连续油管发展与性能第一部分 连续油管作业工具第一部分 连续油管作业技术 第三部分 连续油管现场作业技术CoiledTubingOilfeildOperationTechnology 连续油管的作业与优点连续油管作业的基本技术要求压裂酸化作业技术机械除垢清理井筒作业技术机械切割管柱作业技术完井和二次完井作业技术钻井作业技术射孔作业技术 连续油管可以做什么 1 洗井清砂 清洗泥浆除垢 洗井2 酸化 压裂3 气举4 磨铣5 砾石充填6 封层 注水泥 架桥塞 7 排液 完井管柱8 钢丝 电缆作业 射孔 测井 9 井下作业 移动套筒 气举阀 起段塞 平直管作业 10 定向钻井11 打捞12 二次完井 连续油管可以做什么 连续油管应用情况 洗井30 50 定向钻井5 7 完井 速度管柱5 10 封层2 5 电缆2 5 打捞2 4 气举0 10 增产措施0 25 除垢0 5 磨铣0 5 钢丝0 5 压裂0 4 砾石充填0 1 电潜泵0 1 二次完井0 1 根据地区会有所不同 连续油管的优点 作业简单 作业人员少 费用低 搬迁快 占地小 环保 占地面积是常规钻井的1 3 起下时间短 减少停产时间 常规油管的11倍 起下钻时可以循环 封闭油管可带压作业 对地层伤害小 可选择不同尺寸的油管作水力通道施工安全 维护方便可以通过大斜度井 连续油管作业的基本技术要求 精确的深度测量精确的重量测量和控制油管运动的精确控制合适的管柱结构 台阶型 保证疲劳寿命 压力控制设备的额定压力大于工作的最大压力下井的所有工具的都要有尺寸图 基本的工作计划 井筒结构 内径 深度 缩径井筒方位 井斜 方向 勘测井内液体性质目标深度该深度处的温度和压力井口和地面设备最大地面预期压力提供动力所需的连续油管组 注入头和管柱 标准地面设备 提供工作所需液力的注入设备和管柱管柱的工作寿命和疲劳寿命监测和记录设备泵压井口压力井口温度连续油管深度连续油管重量压力控制设备防喷器盘根盒防喷管带阀的三通泵注设备 下入堵塞器和封隔器 下入堵塞器和封隔器计划可回收永久过油管跨隔式封隔器注意事项作业温度作业压力流体配伍性处理液膨胀液坐封方式可回收性 推荐软件 计算机模拟模型管柱受力模型 选择合适的工具组合和管柱工具组合和管柱工作状况预测确定下入和起出时的危险点产生运行曲线 下入和起出连续油管的重量 深度最大下放重量 深度最大上提力量 深度下入与起出过程中轴向力 深度 堵塞器 封隔器作业设计 基本的作业设计确定深度井筒清洗和准备下入或起出工具的轴向力最大允许下放重量提升时管柱 井下工具允许最大载荷解封等待的时间应急预案工具下入但不能起出管柱遇卡堵塞器或封隔器泄露不能承压 井筒准备 防喷盒长度可以容纳井底工具取出井内所有障碍物井下安全阀 安装保护套 气体举升阀 安装无效的冲洗排出井内任何淤积物通井保证井下工具下入到合适位置可选择的下入定位器短节或进行套管接箍测井在设计深度下入井径规如需要对设计深度进行磨铣 运行步骤 按供应商建议的步骤操作封隔器和堵塞器有弹性体的工具下入要慢通过障碍时尤其要减速确定起出管柱时的重量缓慢的用水置换 在起出管柱时 解封提出封隔器 堵塞器 确认防喷管能够容纳起出的工具串使通过堵塞器 封隔器的压差为0解封等待弹性体缩回 15 60分钟起出工具时不能造成抽吸效应在通过限制时降低速度 例如定位短节 滑套 第一次连续油管压裂作业开始于于1993年 加拿大阿尔伯塔省东南部浅气层 通过2 7 8连续油管注入25吨支撑剂 排量3 0m3 min 在过去几年 在北美有1千多口井通过连续油管压裂改造 到目前为止 5000多口井进行了连续油管压裂 应用最多的国家 加拿大 其次是美国 第三是英国 英格兰 爱尔兰 压裂酸化作业技术 可对每个层进行改造 降低作业时间 不需要作业架 桥塞和井口装置 不需要打水泥 减少设备的租赁时间 缩短了作业时间和排液时间 加速了生产速度 比常规压裂NPV提高35 110 摩阻高 地面施工压力高 注入排量低 压裂酸化中的优势 多层压裂常用方法 单层压裂方法 地理位置 加拿大Alberta东南 MedicineHat浅气藏 埋深 1000 2000ft 地层 白垩西砂岩地层 分成MilkRiver组和MedicineHat组 物性 MilkRiver 15 25 K 0 1 50 0md MedicineHat 20 35 K 10 100md 地理位置图 应用实例 连续油管改造首先对气藏所有气层进行射孔 然后一个作业对每个层进行改造 排液 投产 常规压裂是首先对下面MedicineHat层组射孔 采用投球进行压裂 排液 然后下桥塞对上面MilkRiver层段采用投球进行改造 排液 然后回收桥塞 在对整个井投产 30口加密井 公司A对22口加密井用连续油管压裂 CTF 公司B对8口井用常规压裂方法 SFT 进行压裂 两家公司都使用Wireline公司对井进行射孔 具有类似的射孔孔眼参数 施工液体相同 增能的水基交联压裂液 排量不同 支撑剂相同20 40目压裂砂 连续油管压裂排量1 5 2 0m3 min 支撑剂体积5 0 30 0吨 地面压力35 40MPa 现场应用 评价结果表明 连续油管压裂仅多花41 500加元 但压后初始产量增加54 8百万方 天 Mcf D 比普通压裂增加37 6 折现为10 时的净现值达3200万 比普通压裂增加57 1 而税后投资回报率达到36 比普通压裂增加16 9 经济评价结果表 经济评价 与常规压裂方法比较 连续油管压裂改造的层数多 程度高 增加了单井的产量 连续油管压裂增加了可采储量 虽然连续油管压裂费用高 但整体经济效益好于常规压裂 连续油管压裂能降低对环境的影响和对后勤的要求 压后认识 陆地油井连续油管打捞作业装置安装示意图 海上油井连续油管打捞作业装置安装示意图 打捞作业技术 取出断脱 落井 或卡住的工具常规的工具类型 每种作业都有独特性连续油管与钢丝绳相比有很多优点强度高刚度高可以进入水平井可冲洗落物可以使用液力打捞工具 连续油管过封隔器操作系统 打捞作业示意图 打捞作业技术要求 1 工具组合必须能够 抓住并夹紧落鱼可以施加足够力保证震击器工作如果不能打捞上来能放开落鱼2 防喷管足够长可以容纳落鱼3 开始前准备好各类打捞工具4 制定打捞方案 技术要求 5 收集资料井筒结构 深度 内径 限制 井筒方位井筒内液体特性井底温度和压力落鱼深度落鱼状况井口和地面设备6 落鱼方位确定靠向哪侧对中情况可捞部分长度7 准备精确的图表内 外捞工具落鱼尺寸 内径 外径 锥形 或有锯齿 落鱼资料 落鱼是卡住的还是自由的确定需要的拉力 是否需要震击器 落鱼是被碎屑环绕 覆盖需要打捞篮 落鱼材料磁性体好不好用 颚式夹钳 计算机模拟打捞作业模型 打捞作业设计 设计包括深度确定清洁井筒抓住取出落物所需轴向力允许下放或上提的最大重量如果需要 泵压多大风险预案现有工具不能捞出落物时落物卡住落物仍然卡住 打捞工具不能退出安全接头不能释放起出的打捞管柱太长 防喷管无法容纳 主阀无法关闭连续油管接近疲劳强度 打捞作业井下工具 典型的打捞工具包括 连续油管连接器 无头螺钉式或卡瓦式双瓣单流阀安全接头 液力或机械式加速器 增强器加重杆冲击器 液力或机械的打捞工具 打捞筒 打捞矛 所有的打捞工具必须能够释放在下工具之前准备一准确的井底工具尺寸表 打捞工具 锥碗式打捞筒 胀缩式卡瓦打捞矛 有 中国帽子 的打捞抓钩 震击器和冲击锤 落鱼震击器给落鱼一个向上的力使其解卡必须使用配套的加速器 中间下入加重杆冲击锤有时代替震击器产生连续的向上的冲击作用加速器不一定与冲击锤一起使用 辅助工具 定位工具 旋转接头打捞筒导向装置扶正器 机械的或液压的万向节 花键或旋转马达 低速容积式马达铅印规环捞沙筒磨铣工具用来修理落鱼 典型管柱图 大斜度井打捞管柱 有马达和弯头的管柱 基本打捞管柱 机械除垢清理井筒作业技术 利用连续油管除垢用马达钻或磨冲击钻井 喷射冲洗 化学措施 在泵注作业讲解 连续油管冲砂洗井示意图 除垢作业设计 准备以下材料井筒结构井筒方位环空流体特性垢的特性和体积处理液特性目标深度 压力 温度 所需的马达或冲击工具井口和地面设备确定垢的特性及所用的技术处理钻屑和使用过的入井液的方法 人员安全保护 有毒的硫酸锶 钡 沉淀物性质 普通无机物沉淀 可溶于盐酸的碳酸盐硫酸盐水垢 一些可溶 一些不可氯化物水垢 水或弱酸盐可溶铁垢 溶于HCI硅酸盐 溶于HF氢氧化物 溶于HCI混合的杂质 水垢和有机物 地层杂质 分析它 酸加入芳香烃 井筒清理 磨铣和钻井会产生大量切屑或碎片影响环空内流动导致缩径处沉积堵塞可能引起管柱受卡对可能反应问题的点派人值守密切监视泵压和悬重最大的可能切屑量返出液体处理设备返出液体的处理方法在大位移井和水平井中需用高粘度液体或泡沫携带钻屑 用软件选择最好的携带液和泵注程序 钻 磨 扩眼 钻 磨 扩眼是清除坚硬沉积物的常用方法钻铣到受限部位受限部位以下扩眼容积式马达和扩眼设备很长地面压力控制设备必须合适冲击钻井设备明显较短成本比容积式马达低不能和扩眼钻头配套使用产生旋转 冲击和压力脉冲作用工作介质有氮气 水 溶剂 酸仅靠向下的冲击力作用 循环进 出钻头 磨鞋 扩眼工具都必须仔细选择 咨询制造商什么工具适合何种沉积物 磨削和套下扩眼 磨削工具 套下扩眼工具 钻削工具 工作液 与井下工具和井内液体配伍必须能携带切屑并返回地面软件可以预测流速 泵压与清洁效果的关系摩阻减低剂会有帮助用泡沫或氮气段塞定期清洗有助携岩用产出液对返排有帮助 马达以上安装的循环短节可以提高环空流体的速度有助于提高携带能力 计算机模型 磨削和钻井使用机械和液力操作用力学模拟软件选择连续油管管柱和井下工具并预测危险点用液压模型预测流速和泵压关系作业中需要往复起下管柱 要特别留意连续油管的疲劳寿命能满足要求 清垢作业设计 选择马达和冲击工具 钻头计算机模型的模拟结果预测可能的失败点下入或起出过程中工具遇卡扩眼刀具没有扩张或压力释放后没能缩回马达反复停转 在起钻前失效扩眼器刀片脱落冲击工具不能连续工作 设备选择 选择适合井筒的最大直径的连续油管轴向力 流速 扭矩最大化环空流速高 方便携带切屑管柱疲劳寿命在限定范围内保证地面压力控制系统能够满足作业压力和容纳井下工具长度 返出液有三通导出 典型井底工具 连接器 卡瓦式或卡瓦 无头螺钉式适应大扭矩双瓣止回阀安全接头 液压或机械方法循环接头 投球式或压力控制式带旁通的循环控制接头 可选择的直棒 可选择井下马达或冲击钻磨鞋 钻头 扩眼刀具 辅助设备 适合于马达并能满足井筒清洗效果的泵返出流体处理设备 固控设备流体混合 处理和泵送设备不压井作业的节流管汇设备操作人员和监督人员之间的沟通监测和记录系统泵压井口压力连续油管的深度和重量流量返回的钻屑量 除垢过程 井筒机械除垢的一般过程 井筒准备垢的成分分析取出所有井下安全阀 气体举升阀若需要 压井设备准备连接所有的循环设备连接连续油管设备和压力控制设备装配井下工具测试防喷器 盘根盒 试压 功能在防喷管内测试马达 在木质表面测试冲击工具记录工具开始工作 有效工作 停转时的压力工作液准备分批调配 或随时调配 井筒内必须有足够的量 除垢步骤 除垢下入过程中缓慢泵送液体 防止马达转动或叶片张开轻轻的接触障碍物 必须有液体循环上提管柱 增加排量 直到最佳如果使用胶体 循环直到到达井下工具稳定泵压 缓慢下放井下工具到障碍物处减小重量 观察压力 压力高显示马达停钻 稳定的压力提高显示磨削或冲击工具工作正常增加作用于钻头的压力得到满意的磨削效果如果马达停钻 停止液体循环 上提一段距离 重新开始循环为了携带切屑 可以注入高速小球密切观察从滚筒到导向架之间连续油管的疲劳寿命洗井 保证杂质被清除从井底循环 直至返出液显示已经清洗干净保持高泵速 从井中起出管柱 监测 除垢过程是多样且复杂的对于所有操作 监测以下内容 流体的速度和泵压返回压力管柱运动 磨铣不要太快防止被卡 优化排量返出的固体 监测量和成分 如果返出物中有铁屑 停钻 机械切割管柱作业技术 切割连续油管或其它工作管柱切割套管或生产管柱 化学或射流切割依靠泵的作用 作业设计 获取以下资料 井筒结构 深度 限制 井筒方位井下及环空内液体特性目标管柱尺寸 性质 切割深度管柱切割的操作特点地面和井口设备结构确保可以精确控制深度使用油管底部定位器或接头定位器 用井下马达切割 切割不同于套下扩眼刀片上镶有硬质合金或聚晶金刚石刀具的操作和马达使用相同的流体切割所需的扭矩必须与马达相匹配注意 会产生大量的切屑工作液系统必须能带回切屑特殊的流体泡沫高黏度液体洗井 切削注意事项 利用软件确定最适合的流体和速度如果马达停转 连续油管受扭斜井会产生一些问题 管柱被卡切屑不易排出增加环空内液体黏度选择大尺寸的连续油管减少管柱长度使用降阻剂工具中应包括旁通阀增加泵压到最合适 爆炸切割 由射孔公司完成工具相对短爆炸后胀开的落物不易打捞爆炸后需要磨铣来修补鱼顶 利用软件进行预测起出 下入过程中连续油管的重量vs深度最大的下入重量vs深度最大的过载提升vs深度如果操作时有内压 疲劳寿命快速降低 作业设计 基本的设计包括深度确定允许的最大的下放重量和提升超载重量打捞爆炸后严重变形管柱方法有效切割的最大流速洗井的最大流速预估所需时间风险防案 应急预案 利用马达磨削在上提和下放过程中被卡刀片不能充分打开马达经常停转磨鞋刀片脱落切割不完全刀具受损爆炸切割工具上提下放过程中遇卡在上提下放过程中点火点火失败切割未完成刀具受损 设备选择 连续油管设备管柱尺寸优化与工具匹配且适合携带切屑如果电子点火需有电缆监测深度 重力的设备常用的连续油管设备泵组泵的选择依据马达和排出切屑所需流量排出液体处理设备必须能够处理所有的返回液和钻屑 包括磁收集器 井下工具组合 利用马达磨削 典型的工具有 连续油管连接器 卡瓦式 无头螺钉式 两者结合式双瓣止回阀安全接头 液压的 机械的 或联合作用的循环阀 投球式 压力式 或两者联合作用式油管底部定位器或短节定位器井下马达 容积式 磨鞋 套下扩眼器爆炸切割 典型工具 连续油管连接器 卡瓦式 无头螺钉式双瓣止回阀油管底部定位器或短节定位器电缆头 可选择的电子点火工具切割工具 切割作业准备 井筒和设备准备同机械作业马达 地面测试记录如下数据 马达开始工作时的压力和流速记录效率最高时的压力和流速记录马达停转时的条件 切割作业步骤 下放管柱到距限位短节或油管底部25 记录重量上提25 记录上提力缓慢下放管柱到定位短节 标记连续油管低速泵送液体并到达切割的目标深度点火或提高流速开始磨铣按预定时间磨铣打开旁通循环阀 流体高速循环边高速循环边上提管柱监测工作液 泵 工具的操作参数 整个操作过程中的压力注意 爆炸切割危险 建议有工具提供商代表在场 连续油管的钢丝作业工具 连续油管通常可以完成由钢丝完成的工作连续油管可以下入斜井连续油管可以在起出前 清洗桥塞 气举阀中堵塞物连续油管完成钢丝作业工作的工具是配套的多数连续油管钢丝作业为打开 关闭滑套 取出气举阀 油管钢丝作业设计 作业设计包括 井筒结构 内径vs深度斜井的井身方位井筒内液体特性滑套 心轴的位置 深度目标深度的压力 温度井口和地面设备要取出的工具的类型和结构操作步骤所需工具类型所需力 地面设备必须能够操纵从井内提出的所有工具长度 连续油管钢丝作业设备 可提供所需轴向力的连续油管可用于钢丝作业如果井下工具需要清洁 可能需要捞筒或喷射工具只有井下工具在取出前需要清洗时才需要泵组需要常用的精确的深度测量和重力显示地面压力控制设备必须满足井下工具的需要 一般的作业步骤 可以完成任何钢丝绳可以完成的作业取出安全阀 安装保护滑套提出钢丝绳可以取出的堵塞器平衡要取出工具的压差 减少密封件的损害在提出工具前 测量管柱和工具的重量与目标物接触然后与钢丝绳作业步骤相同 完井和二次完井作业技术 连续油管完井的优点地面设备少 占地少时间短与钻机装置比成本低不压井作业安全性高减少油层损害的危险 大多数连续油管完井是二次完井 一些区域是用连续油管钻井和完井 一般用HydridCT连续油管组这里不予讨论 标准的连续油管组在该领域的工作面较窄 二次完井 典型二次完井包括 砾石充填筛管悬挂悬挂尾管气举系统喷射泵安装尾管延长油管修补 跨隔 二次完井设计 收集以下资料 井筒资料 井身结构井身方位井内流体特性目标深度完井目标和详细资料准备井身结构图 深度和内径 外径 工具名称 型号 落鱼的资料工具安装方式下入工具和力如果是液压坐封封隔器 使用何种液体目标深度的压力和温度井口压力和温度地面和井口设备 设计的注意事项 连续油管的机械性能可能需承受重载工作 坐封原理机械或液力压缩 拉伸 悬挂 连续油管重量和运动的精确测量和控制是否压井井下工具组合封隔器 堵塞器等工具坐封及以下深度的井筒条件如果需要或怀疑 井筒刮削保证注入头可以缓慢 精确的控制连续油管 不会打滑确定下入速度 允许时间利用计算机模拟确定操作的参数 作业设计 井筒准备坐封工具所需的轴向力或液压力允许的最大上提和下放重量所要求的泵压向工具商索取工具的下入和解封程序 风险预案 做好事故发生的预案 下入时遇卡下入时悬挂器或卡瓦提前打开提前释放下入工具不能脱开取出压井后 下管柱时井喷不能完井 所需设备 标准连续油管装置连续油管的拉力 压力 疲劳寿命满足要求压力控制设备防喷管可以处理井下钻具组合直径和长度如果防喷管短 补偿装置井下工具长度变化很大 地面设备 除非要洗井否则不需大排量泵液压控制工具需要一个小水罐和泥浆泵一般监测和记录装置配有数据采集系统 监测泵压 连续油管重量 深度 及时显示管柱载荷 强度限制 连续油管疲劳寿命 准备工作 井筒准备移走所有井下安全阀 气体举升阀等最后完井管柱中不需要的清除所有淤积 切屑 碎片 腊 沥青刮削坐封深度通井如果怀疑 下入规环如需要 磨铣在工具运行前 按工具提供商指示做好以上工作 二次完井管柱图 二次完井管柱图 二次完井管柱图 连续油管钻井于1991年开始应用 3口井 自那以后 快速增长 定向井 欠平衡钻井 钻井作业技术 开窗定向水平井装配示意图 地面钻机安装示意图 射孔作业技术 3种射孔方式1 电缆射孔常规射孔牵引2 油管输送射孔3 连续油管射孔管内有电缆液压点火工具连续油管内有电缆 传输速度比油管柱快 可以实时监测 在压力高的井内使用 在下入和起出油管时循环 连续油管射孔设计 作业设计与打捞或下封隔器相同深度确定包括套管接箍测井使射孔枪准确定位发射机构电子点火将电缆装在连续油管内井下工具上装有点火头压力点火利用连续油管内部压力点火 深度定位利用油管底部定位器根据可用工具 技术支持和经验选择合适的射孔方式 射孔作业设计 作业设计和风险预案用计算机模拟软件建立作业参数是否压井 射孔后是否可以使用连续油管诱喷 防喷管足够长 内径可以容纳射孔后膨胀的枪身 遵循射孔公司制定的步骤 THANKS