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蒸汽驱生产井封窜工艺技术

日期:2020-06-02    来源:中国石油天然气集团有限公司

国际石油网

2020
06/02
17:49
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关键词: 蒸汽驱 油气井 油藏

1.蒸汽驱高温封窜工艺管柱研制结合目前的技术水平和应用可行性,通过文献调研与各种数值模拟计算及方案的优化设计,并根据现场测录井、油藏、生产、措施等资料充分论证分析,确定工艺管柱方案如下:

1)管柱结构

(1)堵底层管柱。采用高温可钻桥塞封堵底部汽窜层,将热量限制在高温可钻桥塞以下。热量传递的实质就是能量从高温物体向低温物体转移的过程,这是能量转移的一种方式。热传递转移的是热能,而不是温度,热传递有传导、对流和辐射三种方式。蒸汽驱生产井正常生产时,用高温可钻桥塞减小了高温流体与低温流体的接触面积,热传递中的传导与对流传递的热量都与接触面积成正比,同时高温可钻桥塞降低了汽窜层得高温流体对低温流体的热辐射,综合上述原因:传热系数与接触面积同时下降的时候,汽窜层高温流体向低温流体传递的热量有限。根据现场回馈的资料分析,原先需要掺液降温作业的生产井与井口温度大于100℃而被迫关闭的生产井,实施蒸汽驱生产井封窜工艺技术示范之后,井口温度全部小于70℃,封堵效果明显,确保了生产井的高效生产,增油效果显著。

(2)堵夹层管柱。采用夹层上部用耐高温大通径悬挂器悬挂油管,夹层下部采用耐高温压重式封隔器,通过两个封隔器与油管的共同作用封堵夹层汽窜层。耐高温压重式封隔器按照工程设计下入到指定位置后,通过上提、下放、坐封,耐高温悬挂器通过液压打压,封隔器内活塞推动上椎体挤压高温密封胶筒,其内部止退机构锁定压缩距,从而耐高温悬挂器、油管以及耐高温压重式封隔器将与套管壁形成圈闭,阻止其汽窜层内的高温流体泄露到油井的油套环空之间。封堵夹层的降温原理与封堵底部汽窜相同,通过现场跟踪确定该套工艺管柱封堵效果明显,确保了生产井的高效生产,增油效果显著。

2)适用范围适用于内径为161.9mm套管井,井下温度小于240℃,井下压差小于17MPa的蒸汽驱生产井。

3)工艺特点

(1)坐封可靠、解封灵活、施工方便。

(2)封堵有效期长达1年,能够有效地满足生产井的检泵周期。

(3)该套工艺管柱封堵效果明显,确保了蒸汽驱汽窜生产井的高效生产,增油效果显著,并节省了掺液降温带来的施工作业费用。

4)施工工艺

(1)起出井内原管柱。

(2)通井,用相应通井规(长度不小于1.5m,外径大于封隔器2.3mm)通井至套变段以上,无卡阻情况为合格。

(3)起出通井管柱。

(4)按设计要求下入注水管柱。

(5)坐封封隔器:上提管柱一定高度后下放管柱压重8?12t,耐高温封隔器坐封后,坐井口,连接打压管线至油管,打压到油管泄压至0,坐封耐高温悬挂器。

(6)装井口完井。

2.蒸汽驱高温封窜配套工具的研制

1)封堵底层的高温可钻桥塞封堵底层的高温可钻桥塞主要由锚定机构、锁定机构、坐封机构、解封机构、密封件等组成。通过丈量油管将耐高温桥塞下入到油井内的指定位置,通过泵车液压推动活塞,在卡瓦支开的同时,耐高温密封件受挤压变形并与油井套管内壁贴合在一起,阻止油井底部的高温流体向桥塞上部的低温流体传导热量,确保蒸汽驱生产井的正常高效生产。普通桥塞多采用聚四氟橡胶密封件,耐温上限为200℃:,但是在长效密封性能与解封性能上均存在一些不足,通常只能满足短期耐高温生产,如果用于蒸汽驱生产井封窜工艺中,将导致短期封堵效果有效,1个月或者更长时间之后就会密封失效,导致生产井井口温度重新升高,导致必须掺液降温作业,更有甚者必须关井,以防止高温蒸汽灼伤采油工人。通过攻关改进耐高温密封件,最终研制的封堵底层的高温可钻桥塞能够耐温240℃,并且密封有效期长达1年之久,完全能够满足现场生产井的检泵生产的需求,从而提高了整体管柱的长效密封效果和解封性能,并避免了重复作业带来的不必要的施工成本支出。

2)封堵夹层的耐高温封隔器普通应用于7in直井的封隔器内径通常为76mm,不能满足过泵生产的需求,通过多年的经验与现场需求相结合重新设计耐高温封隔器的内部结构,并对密封件、坐封机构、解封机构、锁定机构的多次室内试验,设计出满足现场过泵生产需求的大通径耐高温封隔器,其内径为100mm。在避免汽窜层的高温流体与底层低温流体之间的传热的同时,也不妨碍蒸汽驱生产井的下泵正常生产。

3)耐高温安全接头安全接头是连接在井内管柱上的一种易于脱开、打捞的安全工具,它安装在管柱需要脱开的位置,可同管柱一起传送扭矩和承受各种复合应力,井内发生故障时通过井口操作完成作业管柱的脱开、打捞,为预防及解除井下事故提供保障的工具。常规安全接头由公接头、母接头和上下形密封圈组成,内外螺纹接头之间用销钉连接,当上提管柱负荷大于校核的销钉的剪切力时,管柱就在安全接头处脱开,为解除井下事故提供有利条件。该项技术中重新设计安全接头内部结构,将在高温环境下容易密封失效的0形密封圈替换成石墨环,通过室内试验的摸索及优化,成功研发出耐高温安全接头,增强了蒸汽驱高温封窜技术的安全可靠性。

3.蒸汽驱生产井封窜工艺技术现场应用蒸汽驱生产井封窜工艺技术示范共成功实施13井次。该技术现场运行过程中状况良好,均达到预期设计指标,累计增油6817.3t,增产创效明显,取得了巨大的经济效益,具有良好的推广应用前景。

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