Progress and Development Direction of “Three-High” Oil and Gas Well Testing Technology

By reviewing the development of “three-high” oil and gas well testing technology of Sinopec in recent years, this paper systematically summarizes the application of “three-high” oil and gas well testing technology of Sinopec in engineering optimization design technology, and high temperature and high pressure testing technology, high pressure and high temperature transformation completion integration technology. Major progress has been made in seven aspects: plug removal and re-production technology of production wells in high acid gas fields;wellbore preparation technology of ultra-deep, high-pressure, and high-temperature oil and gas wells;surface metering technology;and supporting tool development technology. This paper comprehensively analyzes the challenges faced by the “three-high” oil and gas well production testing technology in four aspects: downhole tools, production testing technology, safe production testing, and the development of low-cost production test tools. Four development directions are put forward: 1) Improve ultra-deep oil and gas testing technology and strengthen integrated geological engineering research. 2) Deepen oil and gas well integrity evaluation technology to ensure the life cycle of oil and gas wells. 3) Carry out high-end, customized, and intelligent research on oil test tools to promote the low-cost and efficient development of ultra deep reservoirs. 4) Promote the fully automatic control of the surface metering process to realize the safe development of “three-high” reservoirs.

陆海机抽油气井的井下循环开启装置研究

有杆泵排采是陆海油气井生产的主流工艺技术,但是埋泵、卡泵时有发生。基于不动管柱实现作业之间切换的理念,开发了井下循环开启装置。井下循环开启装置采用全机械结构设计,能更广泛地适应油气井复杂的生产和作业工况;通过滑套旋转机构实现井筒空间启闭间的切换,采用立柱锁死机构实现井底封井的目的;生产作业时极值工况下总水头损失0.818m,损失较小,表明流道通畅,结构合理。

水平井泵送桥塞工具串可通过性研究

水平井泵送桥塞射孔联作工艺在页岩气、页岩油、致密油等非常规油气储层开发中得到了广泛的应用。该工艺通过水力泵送的方式,把携带有可钻桥塞和多级射孔枪连结成的工具串送到指定位置。由于井眼轨迹、井筒环境复杂,泵送遇阻、遇卡事故时有发生。本文根据水平井泵送桥塞在套管中的空间结构特点和工具串构型对工具串进行针对性简化,明确在一定狗腿度下工具串在弯曲井段中与井筒的几何关系,提出泵送桥塞工具串与管壁接触点确定方法,并分析其在弯曲井段受力弯曲特性,建立可通过性判别准则。根据实际案例,进行包括井眼轨迹、最大狗腿度与管壁内径的影响因素分析,给出泵送工具串配置参数优化方案,以减少井下事故的发生。

井下电控水泥释放工具研制与试验

针对国内外传统油气井释放水泥工具所存在的弊端,基于井下电动工具的设计原理,创新性地研制出了一套新型井下电控水泥释放工具。详细介绍了该工具的结构组成和工作原理,重点对工具动作部件进行了力学分析,探究了井斜、温度、压力及井液性质对工具开启的影响,所研制的井下电控水泥释放工具外径为73 mm,长度为1 400 mm,可根据不同施工井况,通过变扣灵活配备不同规格的储灰筒。高压地面试验和现场施工试验分别验证了工具耐高温高压性能以及倒灰作业施工的可行性。可为油气井封堵作业的安全施工提供更高效可行的技术支撑。

海上油田水平井阵列电容持水率计算方法

水平井的井筒持水率是产出剖面测井解释中的关键参数,如何准确获取和计算水平井井筒持水率对海上油田水平井动态评价、稳油控水尤为重要。通过油水两相物理模拟实验,明确阵列电容持水率计对不同流型的适用性,针对水平井典型分层流提出面积平均法和微元积分法计算井筒持水率。该持水率与实验真实井筒持水率的误差分析表明,考虑仪器截面积的微元积分法计算的井筒持水率精度更高。在不同含水率条件下,其计算的井筒持水率相对误差均小于9%,满足现场应用的精度需求。经过现场测井资料对比分析,微元积分法计算的持水率与剩余油饱和度测井的含水饱和度解释结论相互印证出水层位。微元积分法对海上油田的生产作业具有良好的适用性和应用价值。

可砸式泄油器泄油技术的改进和提高

为了提高可砸式泄油器泄油成功率,采用提高砸击泄油器的冲击力和降低井液黏度减少井液对砸击物的阻力两种方法。通过这两种方法砸击工具可顺利作用在泄油器销钉处,使销钉断裂,油管内的井液经由销钉断的位置进入油套环形空间,实现油套联通,完成泄油。该方法解决了因砸击工具不规范、稠油井液阻力大及砸击力度不够造成的泄油失败的问题,达到了顺利泄油的目的,减少清洁生产设备的使用次数。现场应用235井次,泄油成功率提高34.8%,节约在线清洗水资源2187 m3,降低能耗23779 kgce。改进后的泄油技术投入成本低,节能效果好,具有使用推广价值。

新型临时封井工具研制与应用

海上油气田在进行老旧采油树改造、更换和维修时,需要实施临时封井作业。目前普遍采用的临时封井方法是RTTS封隔器+风暴阀封井,但其存在封井效果差、封井失效的风险。为此研制了一种新型的临时封井工具。该工具主要由液压坐封封隔器+可开关球阀、封隔器坐封工具+球阀开关工具、回收工具3部分构成,采用液压方式进行封井管柱的坐封,利用液压驱动或机械脱手,上提管柱实现解封、回收工具。室内试验和现场应用结果表明:该新型临时封井工具可以有效封闭油管、套管环空,坐封、解封、回收安全可靠,克服了传统封井方法受限于修井管柱重力坐封,无法坐封浅井段、存在井控和环保风险等诸多不足。研究结果可为海上油气井临时封井提供新方案和试验数据。

探边工具在稠油底水油藏开发中的应用

南堡油田某区块的稠油油藏储层横向发育变化大,属于底水油藏;另外,受前期开发影响,油水系统也较为复杂。为了保证油藏开发效果和实现近顶避水钻进和油藏开发效益最大化,在作业实施过程中实时更新对油藏的认识,通过充分利用旋转导向与探边工具优势,实现了对井眼轨迹的有效控制,并取得了实时测井资料,为实现稠油油藏的长期高效稳定开发奠定了坚实的基础,取得了良好的经济效益。

连续油管压裂用平衡阀优化设计与试验

为解决水平井桥塞射孔联作分段压裂工艺存在的储层改造不均衡、压后钻塞风险大等问题,开展了连续油管拖动压裂和无限级固井滑套分压工艺研究应用,其核心技术指标是井下工具组合的使用寿命和施工安全性。作为井下工具组合的主要组成部分之一,平衡阀的开关及密封性能直接影响整个现场施工质量、效率和成本。进行了平衡阀结构优化,通过插入密封总成结构和处理工艺优化设计,提高平衡阀多次开关密封可靠性,同时降低工具维护成本;通过阀杆排砂结构设计,避免压裂沉砂导致开启困难,保障现场施工安全。室内试验承压70 MPa,开关次数≥50次,现场试验2口井8层,施工成功率100%,压裂后工具提出完好,具备继续使用的条件。试验结果表明,优化后的平衡阀开关及密封性能可靠,可以满足水平井多级压裂安全性和经济性要求。

海上气井地层测试钻具冲刷腐蚀探析与展望

海上油气田具有埋藏深、温压高等特点,以往勘探阶段的地层测试多采用油管+井下工具的成熟工艺。随着油气勘探逐步向纵深发展,钻杆测试的应用需求不断增加,但尚未对地层测试井下测试钻具的安全可靠性进行研究评估。本文针对当前海上油气井钻杆测试油气放喷面临的钻杆冲刷腐蚀问题,通过对钻具冲刷腐蚀研究现状的调研,从冲蚀影响因素、冲蚀机理、研究方法及防护技术等角度进行了分析总结。结合海上油气井钻杆测试工艺特点与实际工况探究了钻具冲刷腐蚀现象,并展望了钻杆测试钻具冲刷腐蚀防护技术前景,为钻杆测试的安全可靠性提供了技术支撑。

页岩油勘探开发关键技术综述

我国页岩油勘探开发还处于起步阶段,勘探风险高、钻井压裂工艺不成熟,导致整体开发成本过高。本文从页岩油储层甜点识别、水平井钻井和水平井压裂3个方面对国外页岩油勘探开发关键技术及研究现状进行介绍,并对未来发展方向进行简要分析。综合使用各种测试资料反演储层基本信息将是对页岩油储层甜点识别的一个挑战,创新性的统计学方法可以提高对现有数据的利用率从而起到降低勘探成本的作用;智能化井下工具、高效破岩工具以及具有抑制页岩分散膨胀的钻井液体系等将是长水平段高效钻井的保证;对储层的重复压裂可以提高页岩油的动用程度,少水甚至无水的压裂工艺将是未来页岩储层压裂工艺的发展方向。另外,在提高勘探开发技术的同时,以地质评价为中心的地质工程一体化开发策略将是我国页岩油早日实现大规模高效开发的必经之路。

小型化油井综合测试系统设计

为了解决传统的以单片机为核心的油井测试仪系统设计较复杂且体积庞大的问题,介绍了一种基于嵌入式掌上电脑和PIC单片机相结合的综合测试系统.采用PIC单片机实现前端数据采集,利用掌上电脑作为人机接口并对测量数据进行无线传输和存储.该系统体积小易于携带使用,维护简便.结果表明,该系统工作正常,数据采集与存储可靠,测量精度可达1%,能够满足实际油井参数测试的需要.

提高油气水井工具抗冲蚀性能的方法

为提高奥氏体不锈钢等材料加工的油气水井工具在高温、含砂等工况下的抗冲蚀性能,使用钴基金属粉末+10%WC+3%Al为材料,利用激光熔敷技术在1Cr18Ni9Ti工具上制备了钴基金属陶瓷复合熔敷层,并对工具熔覆层进行冲蚀试验.结果表明,获得的工具表面熔覆层致密均匀,与基体呈冶金结合,熔覆层可以大体分为上垂直于界面生长的平面晶和胞状晶区、向熔池中部过渡为多方向生长的树枝晶区、近表面平行于激光扫描速度方向生长的细小枝晶区.冲蚀后的钴基熔覆层表面起伏很小,仅分布一些冲蚀凹坑和很小的犁沟,可以有效地提高油气水井工具的冲蚀性能及使用寿命.

油气井磨铣工具的性能评价及工作参数优选

针对目前深海油气井磨铣工具进尺慢、易打滑、磨不动等问题,同时考虑磨铣工具结构不规则、种类繁多、建模难度大等因素,以M97斜坡式磨铣工具为研究对象,通过三维激光扫描仪获得三维扫描模型,基于逆向工程建立全尺寸磨铣工具仿真模型,同时开发磨铣工具实验系统进行结果验证,最后完成磨铣工具性能评价及工作参数优选。研究结果表明:①仿真和实验后的工件表面均为带有中心支点的环形切痕,仿真扭矩误差仅为7.78%;②磨铣工具工作过程可分为单磨粒切削、平面切削和深度切削三个阶段,磨粒应尽量布置在钻进方向的同一平面,避免出现单磨粒切削阶段,防止单个磨粒过载而导致失效问题;③钻压和转速相互影响,共同决定了磨铣工具的工作效率和工作安全;④建立了磨铣工具工作性能评价图版及优选工作参数表,可以根据现场施工需求优选工作参数,进而改善磨铣工具工作性能。结论认为,该分析方法精度高,分析结果可以有效改善磨铣工具的工作性能,能够满足深海油气井高效安全开发的需求。

深井试油试气测试工艺技术研究与应用

针对深井井深、温度高、压力高等特点,研究出了满足高温高压深井试油测试新工艺新技术。2003年3月至2009年12月,在深井、高温井、高压井及压力异常井试油、测试112口132层次,成功率100%。

自膨胀辅助固井工具研制及试验

在不同温度和介质条件下试验研究了遇油/遇水膨胀橡胶材料的膨胀性能,并优选出性能优良的主体橡胶材料。采用该材料研制了自膨胀辅助固井工具。室内试验证明,该工具的最大膨胀率达到512%,承压性能满足要求。在3口井上成功应用,施工工艺简便,能有效防止层间窜槽。为封隔大直径及不规则井眼、提高固井质量、在水平井实施固井完井工艺提供技术支持。

高效洗井液体系GX-1研究与应用

高效洗井液体系ＧＸ１由隔离液、泡沫和油层清洗液组成。本文报道了该体系的组成、作用原理及各组成分室内性能测定结果（稳定性、伤害性、悬浮性、携砂能力和除垢能力）。又研制了垂向及径向流洗井工具，使用该工具和ＧＸ１体系能高效地冲洗射孔眼、井眼及油层。介绍了洗井工艺方法。

非坍塌型小通径套损井段整形扩径技术

通径 90 mm以下的套损井段的整形、扩径 ,一直是油田套损井大修工作中的难题。针对杏北油田套损日益严重的局面 ,设计了 5种组合钻具 ,应用该项技术对 11口小通径套损井进行整形扩径 ,成功 9口井 ,成功率达 81.8% ,在小通径套损井段的整形扩径中取得了良好效果 。

一种机抽井口高压转换工具的研制与应用

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏具有“超稠”的特点,部分油井易出现稠油堵塞井筒情况。现场进行高压解堵施工时需频繁上修井机穿换井口,存在施工周期长、费用高、井控风险大的问题。因此专门研发了机抽井口高压转换工具,该工具由密封组件、中心管、验封插杆三大部分组成,现场经抽油杆倒扣、油管刮管、悬挂抽油杆、工具入井、试压等工序安装完成,施工时压力通过传压孔挤压橡胶皮碗膨胀,起到与采油树隔离的作用,使机抽井口承压级别由35 MPa提高至70 MPa。现场应用情况表明,该工具可在稠油解堵、酸化、注气等高压作业现场应用,提高油井生产时效,节约修井作业成本,降低井控风险,具有广阔的推广前景。

江汉油田带压作业配套井下工具研究及应用

结合江汉油田油水井带压作业施工的实际需求,开展了带压作业配套井下工具研究,设计出不同类型的油管内密封工具、带压冲砂洗井工具、完井工具等,基本解决了江汉油田各类型油水井带压作业施工井下工具配套问题,在现场施工中取得了较好应用效果。