降低射孔爆轰伤害的超深探井测试管柱安全控制措施

国内超深探井试油采用射孔-测试联作工艺,超深井小井眼射孔易出现封隔器下部管柱及封隔器中心管弯曲和断裂等井下复杂情况。根据气体克拉柏龙方程和爆轰气体能量公式,导出射孔爆轰井底和封隔器处最大峰值压力计算公式;根据管柱力学屈曲理论和材料力学弯曲理论,导出射孔段管柱的弯曲应力计算公式;结合峰值压力下的活塞效应,导出射孔冲击载荷作用下管柱的应力计算公式,判断管柱的强度安全。根据射孔段管柱力学分析成果,采用改变管柱组合、调整工具下入顺序、加入双向减震器、分段延时射孔等技术,建立了超深探井测试管柱安全控制措施。以LX1井为例,实测了管柱震动加速度,上、下高速压力计实测上、下峰值分别为100、150 m/s^(2)和60、80 m/s^(2),相差40%~50%,说明双向减震器可以起到减震降损的作用。经多口超深井探井现场应用,验证了安全控制措施的可靠性。

试油测试一体化工艺在GT1井的应用

GT1井是集团公司海上潜山构造上的一口“高温、高压”重点风险探井,针对该井储层特点、井身结构、试油测试目的及施工周期安排等,优化设计了射孔-测试-排液-酸化解堵一体化管柱,可实现射孔、测试、排液、解堵4项功能,实现了四联作工艺技术。确保探井测试成功,并取全取准测试资料。解决了海上施工周期短、污液处理难等问题,减少了地层污染,与常规试油工艺相比,缩短试油周期6 d,提高生产效率35%,生产污液回收减少260 m^(3),同时获取了原始地层压力、酸后解堵地层能量及排液后地层能量。提高了海上高温高压深井测试作业效率,降低了井控风险,保护了储层。该井的顺利完成为海上高温高压深井测试、解堵作业积累了宝贵经验,对后续探井勘探开发具有重要的指导意义。

煤层气井管柱阴极保护试验研究

针对煤层气井管柱腐蚀问题,采用外加电流阴极保护技术,建立煤层气井井下管柱外加电流阴极保护模型。以山西保德煤层气井为例,研究了N80管柱在井下25~45℃环境温度下的腐蚀行为,以及外加电流阴极保护技术对N80管柱的耐蚀性能影响,并通过失重法、电化学测试、电位检测等方法表征了管柱阴极保护成效。结果表明,随着井下环境温度升高,材料腐蚀速率上升,外加电流阴极保护技术对材料耐蚀性能提升更为显著,因此,采用外加电流阴极保护技术对N80管柱腐蚀防护是一种高效、可行的方法。

东海凝析气层一体化测试管柱井下PVT取样技术

钢丝作业取井下PVT样品方式在海上凝析气层测试中存在用时长、圈闭易失效、安全风险高等问题。根据TCP+APR一体化管柱特点,将SPS保压单相取样枪及其托筒连接在测试管串上一并入井,通过控制环空压力激发取样枪并圈闭井下流体样品。该技术性能稳定,取样成功率高,样品质量可以满足油气藏评价要求,测试作业效率及安全性明显提升。以东海某勘探区为例,5年内共进行了13井次应用,取样成功率100%,累计节约作业时间超200 h。海上勘探油气藏类型越来越复杂,成本控制和高质量勘探要求下,一体化测试管柱井下PVT取样技术具有重要的现实推广意义。

HPR高温高压压裂封隔器的研制与应用

在高温高压井施工作业过程中,压裂封隔器易出现中途失封、压后无法解封、回收困难、管柱无法起出等问题;进口的压裂封隔器,施工成本高,进货周期长,在一定程度上制约深井和超深井的勘探开发。为满足塔里木、准噶尔、吐哈盆地、柴达木盆地等地区深井、超深井高温、高压作业的需求,研制了集锚定机构、密封机构于一体,采用特种高分子材料作为胶筒防突保护的耐温200℃、承压差105 MPa的HPR高温高压压裂封隔器。室内座封启动和解封实验结果表明,封隔器各项性能参数满足现场试验要求;经ET1井现场试验,封隔器密封良好,锚定可靠,放喷、试气后,解封顺利,满足现场施工要求。该封隔器为高温高压井压裂施工提供了有力的技术支持。

新型分层注水分层测试管柱研究及应用

提出了一种新型的用于大斜度定向井的一级两段分层注水分层测试工艺技术，介绍了其工艺管柱的结构组成、工作原理及所研制的主要工具测试工作岗、空心配水器、水嘴芯子、Ｙ２４１可洗井封隔器的结构组成。该技术注水调配、测试工艺简单，并可使封隔器有效期延长。该管柱解决了封隔器不居中问题、管柱锚定问题，水嘴调配方便，测试工艺简单，性能可靠。

高温高压深井测试管柱三维力学分析

随着钻探工作向深部地层发展 ,高温高压深井越来越多。深井测试是继地震勘探、岩屑录井、取心和电测之后唯一能直接测得地层流体特性和地层参数的方法 ,也是提高勘探、开发经济效益的重要途径。根据高温高压深井测试求产工况下测试管柱内外流体流动的实际情况和管柱在井中的受力、变形状况 ,建立了测试管柱求产工况的三维力学分析模型 ,采用数值分析方法得到测试管柱载荷、内力及变形等参数沿管柱轴线的变化规律 ,为深井测试管柱的设计和施工参数的确定提供了理论依据。

高温高压深井测试管柱力学研究初探

高温高压深井测试管柱的工作力学分析是测试工程设计的关键技术之一。确定测试管柱结构往往要经过多种作业工况。如何控制测试管柱的施工作业参数及其测试管柱内外流体性质、掏空深度以及井口油压、套压等，确保各工况下测试管柱的强度及井下封隔器安全，其关键是在设计阶段详细分析高温、高压及高流速下测试管柱的受力、变形及强度，从而确定出各工况下的极限操作参数。文中在简述测试管柱构成及其施工工序的基础上，详细分析了各工况下测试管柱载荷变化规律，给出了管柱变形及强度计算的近似公式，以此确定出测试管柱的极限工作参数，进而指出了高温、高压深井测试管柱力学分析中尚待深入研究的问题和方法。特别指出在流动测试工况下高速气流对管柱的摩擦力、冲击力等对测试管柱变形及强度的影响，以及高速气流与测试管柱的动态耦联振动分析是高温高压深井测试管柱分析的特殊问题，应予以高度重视，以确保测试管柱的安全可靠及测试的成功。

地层测试管柱力学分析

地层测试是油气田勘探和开发的重要过程。在地层测试过程中,测试管柱在多种载荷作用下,形成复杂的应力和应变,有时会引起管柱的屈服破坏、断脱破坏或发生永久性的螺旋屈曲,造成较大的经济损失。根据地层测试作业过程,考虑井眼轨道、测试管柱的组成、井内流体的性能、管柱内外压强、管柱与井壁的摩擦系数、地温梯度、空气温度、油管温度、测试阀的类型、封隔器的类型、封隔器的活塞效应、管柱螺旋失稳效应等参数,建立了测试管柱在整个作业阶段的力学分析数学模型,并用差分法求解,给出沿整个管柱的拉力、扭矩、应力、安全系数、稳定性、伸长等参数。用Visual Basic2008编制了计算软件,并进行了现场应用。

深水测试管柱与隔水管的横向承载特性

在海上深水油气井测试过程中,隔水管、测试管柱与海水、环空流体、管内流体相互作用,并组成海上测试的“管中管”结构体系,目前对于由隔水管—测试管柱组成体系产生的复杂横向承载特性的认识不足。为了给海上安全测试作业的控制提供理论支撑,针对我国南海测试使用“管中管”体系结构及作业水深超过900 m的特点,建立了海水段测试管柱的井筒温度场、压力场及轴向力计算模型;考虑内外流体与管柱相互作用,建立了隔水管和测试管柱横向动态受力模型;基于数值求解方法,进行了不同顶张力、悬挂力、海流流速及平台漂移下的“管中管”结构体系横向承载特性分析。研究结果表明:①增大顶张力、悬挂力均能减小管柱体系的横向最大承载参数,同等幅度下的顶张力对管柱横向承载参数的影响更明显;②随着海流流速的增加,管柱体系的最大横向位移、转角、弯矩增大明显;③随着平台漂移量的增加,管柱体系的最大转角和弯矩先减小后增大,即顺着海流方向使平台产生适当的漂移有助于减小管柱体系横向的最大承载参数。结论认为,该研究成果可对海上测试作业的安全控制提供理论支撑。

高温高压高含CO_2气藏试气井下管柱力学研究

吉林油田松辽盆地南部长岭断陷深层火山岩气藏地质条件复杂,气井高温、高压、高产、高含CO2,给经济、安全的试气工艺带来了挑战。针对吉林油田深井试气管柱结构、试气作业的特点,考虑内外压力对管柱稳定性的影响及深井高速气流的作用,并综合考虑管内外流体压力、黏滞摩擦、弯曲失稳后法向支反力及库仑摩擦力的影响,建立了管柱失稳变形的微分方程,以此分析了管柱弯曲失稳的临界载荷和管柱在井下的载荷、应力及变形情况,用可视化Visual Basic语言编制了井下管柱力学计算软件,并分析了在长深×井试气工作中的应用情况。所建立的模型和编制的软件对将来类似井作业具有实际的指导和借鉴意义。

井下管柱状态测试短节的机械结构设计

为深入了解高压分层挤注过程中,井下液体温度、压力以及管柱承受的轴向力和伸缩蠕动等状态参数,研制了井下管柱状态检测系统。介绍了该系统的基本功能,着重分析了井下测试短节的机械结构及布局,总结了井下管柱的内外筒强度设计及校核方法;简要介绍了应变片贴片处弹性体的设计原则,并指出了高温高压条件下如何分析评价弹性体的结构强度和应力水平,以及热应力、流体压力对拉压力测量的影响;提出了摆动式机械接触滚轮测量管柱蠕动位移的方法,论述了位移测试组件的基本原理及结构。

地层测试管柱中的漏失判别

地层测试管柱中的漏失判别已成为不容忽视的问题。以往初终静液柱压力差法 (A -E法 )及二开井初与初开井末压力差法 (B2 -C1法 )都各有利弊 ,均不能准确判别漏失与否。在对以往测试资料的综合分析研究基础上 ,提出了B1法。将此三种方法结合应用 ,制定出适合目前测试需要的漏失判别标准。

压裂后快速返排工艺技术的研究

针对当前压裂酸化后转抽时间长,酸液或压裂液不能及时排出,对地层造成2次污染,影响油井产能的问题,研究开发了压裂后快速返排工艺技术。该技术是采用油井正常的采油方式(采用联作抽油泵和连续抽汲装置),实现一趟管柱完成酸化、压裂、抽汲及连续排液等工序,达到压裂后及时快速排液,减轻其对油层的2次污染,提高酸压增产效果。现场应用表明,该工艺实现了压裂后不动管柱排液求产,大大缩短了排液周期,减轻了工人的劳动强度,提高了试油效果,降低了生产成本。

深井测试管柱力学研究的内容探讨

深井测试对于及时发现和准确评价深部油藏具有重要意义，而深井测试的成功率和效果是通过深井测试管柱力学的研究来实现的。测试管柱力学研究应在分析井下工作条件和工艺特点的基础上，弄清井下管柱的工作状态及其变化，研究井筒内多相流分布规律，研究温度、压力变化引起的４种效应，进行测试管柱受力状态室内模拟试验，建立井下测试管柱综合力学模型，并在此基础上，确定适用于不同情况的力学分析和计算方法。

深部火山岩储层压裂改造主要技术对策

针对大庆深部火山岩储层岩性复杂、裂缝和孔洞发育的特点,通过分析归类,总结了压裂施工的技术难点,即:现有常规压裂设计方法针对性不强;测试压裂解释分析评价还需要完善;控制措施有效性差;压裂管柱还不适应高温高压及分层压裂需要等问题。提出了相应的技术对策:采用系统压裂优化设计方法、压裂风险预测技术、测试压裂解释和现场控制技术有效地指导了压裂施工。2002年以来大庆徐家围子地区火山岩储层压裂获得了压后产量的突破,通过现场试验证明采用的技术对策是有效的,给出了现场施工的多个实例,并提出了今后研究的方向。

水平井不动管柱换层段开采工艺技术

水平井不动井口、管柱找水、试油、生产工艺技术,大大减少了作业次数,节约了生产成本。该工艺管柱主要由双缸液压锚定封隔器、双缸液压无锚定封隔器、液压丢手工具、换层开关、扶正器等工具组成。经室内试验和现场试验应用证明,该工艺管柱技术先进,换层可靠,经济效益和社会效益明显。

新型环空测试工艺管柱研制

针对环空测试工艺技术出现电缆缠绕、"月牙形"空间不足、偏心井口反弹等问题,设计了小油管环空测试工艺管柱,并研发了3种配套工具,特别是井下油管旋转器,有效解决了斜井管柱转不动的问题。

海上油田分层测试分层防砂管柱的研制与应用

针对海上油田高速强采情况下,多个油层一次射孔,同时开采所出现的问题,为摸清各个层的地层情况,应实施分层测试分层防砂工艺。研制的分层测试分层防砂管柱上部接有悬挂丢手封隔器,每层之间用层间封隔器分开,中间接有夹壁滤砂管使每一层形成一独立的封闭单元,每一层单元有一微电脑智能开关,用以控制每一层的开启和关闭,由于有些疏松砂岩油层出砂较严重,还须配以防砂工艺来达到其既能测试又能防砂生产的目的。分层测试分层防砂一体化管柱及测试工艺对于油田细分层系的合理开发以及注水工作的开展具有重要的意义。

低产能油井虹吸尾管结构管柱的设计与试验

介绍了对开采低渗透油藏 (层 )的虹吸尾管管柱的理论研究、管柱结构、工艺特点等 ,提出由于产能低 ,现有的泵抽举升管柱对此类油藏的开采十分不利。通过研究表明 ,采用虹吸尾管结构管柱 ,可减少流体通过的压力损失 ,提高泵的吸入压力、入泵液速度及脉冲解堵等功能。实践证明该结构管柱可恢复油井生产或提高油井的产量。