长水平段水平井冲砂管柱摩阻分析及应用

针对水平井垂深浅、水平段长,因水垂比高带来作业管柱下入摩阻大,直井段油管重力不足导致冲砂作业管柱下入深度受限的问题,开展了冲砂作业管柱下入摩阻仿真模拟研究。基于水平井井眼轨迹、管柱组合结构和流体摩阻等影响因素,同时考虑冲砂作业管柱存在多变径部位的特点,结合变径部位的轴向力计算模型,建立了冲砂管柱下入摩阻的预测模型。对CP11水平井的冲砂管柱进行了下入摩阻分析。分析结果表明:采用73.0 mm+88.9 mm两种规格工具油管组合的作业管柱改变了直井段的油管重力,增大了管柱的有效推力,提高了冲砂作业管柱的下入能力。同时分析表明冲砂管柱下入速度不宜过大,管柱下入速度过大会增大管柱的流体摩阻,影响管柱下入能力。研究结果可为油田长水平段水平井作业管柱优选及现场安全施工作业提供理论指导。     

液流转向冲砂管柱的研制与应用

为解决常规冲砂管柱无法解决的漏失、地层污染的冲砂技术难题,研制了桥式转向冲砂管柱。桥式转向冲砂作业过程中,是油层段桥式皮碗工具与Z331自封封隔器管柱是实现油套转换,从而实现井下冲砂液流转向,达到所需冲砂目的井下管柱。通过桥式转向与自封封隔器以及小中心管的组合,密封有效性及冲砂作业实用性,按照设计目的完成作业;而耐磨、伸缩密封胶筒使用,可有效预防封隔器密封不严,有效控制砂阻、砂卡管柱,同时提高了胶桶密封面,因冲砂作业反复活动起下管柱而所需的耐磨性能,确保该工艺管柱的使用可靠性与实用性能的提升。     

冲砂同心管用Z331型自封封隔器研制

在同心管冲砂方式转化作业过程中,自封型封隔器是实现井底冲砂液流转向所必需的井下工具。为解决常规皮碗状自封封隔器使用寿命短、易砂阻、易砂卡的技术难题,研制了同心管用Z331型囊状自封封隔器。通过封隔器的结构设计、工作原理及囊状橡胶密封圈的有限元数值模拟,研究了Z331型囊状封隔器的工作特性、密封有效性及冲砂作业适用性能。耐磨蚀囊状橡胶密封胶筒可有效预防封隔器密封胶筒落砂,有效控制砂阻、砂卡管柱,同时提高了橡胶密封面因冲砂作业反复活动起下管柱而所需的耐磨蚀性能。为冲砂同心管型自封封隔器的设计提供了一种新的方法。     

连续冲砂工艺技术的开发与应用

针对传统水力冲砂施工过程中 ,停泵接单根易造成砂卡冲砂管柱事故以及从油井中返出的冲砂液不能循环使用的问题 ,开发了高效无污染的连续冲砂工艺技术。该技术通过连续冲砂装置和多级除砂装置的配套使用 ,实现了不停泵连续冲砂和冲砂返出液有效除砂后的循环使用 ,有效地避免了卡井事故的发生 ,解决了冲砂作业时造成的地面污染问题 ,提高了冲砂效率 ,减轻了操作者的劳动强度。 2 0 0 3年现场应用 5 0余井次 ,未发生砂卡冲砂管柱事故 ,油井的冲砂作业时间平均缩短 2 0 % ,单井平均排砂量 0 8m3,单井回收原油 1 2m3。     

海上多层防砂生产井新型冲砂管柱设计与应用

在油井生产过程中,由于地层砂以及细颗粒从地层产出,容易堵塞筛管和筛套环空,导致渗透性降低,造成油井产能逐渐降低以及筛管冲蚀破坏等问题。常规的冲砂管柱需要下入多趟管柱,作业过程相对繁琐,同时冲砂作业周期较长。在对当前冲砂解堵技术进行调研的基础上,结合现场生产资料和数据进行了管柱和工具设计,研制出满足现场冲砂解堵需求的工具,为防砂井冲砂解堵提供技术保障。     

大港油田研制成功高效安全冲砂管柱

常规的冲砂管柱是油管＋笔尖，对于地层能量较高或压力亏空小的地层适应性较好。但随着油田开发的不断深入，冲砂时冲砂液大量漏失，不仅容易造成冲砂管柱砂卡事故，而且返出地面的砂子很少，甚至不返砂。油井开井生产后漏入地层的砂子短期内随油流又返回井筒，掩埋油层，导致油井作业频繁，生产成本上升。为此，大港油田新研制出了一种高效安全冲砂管柱。     

冲捞砂联作一体化技术的研究与应用

有效控减油井作业劳务费用,实现降本增效是低油价下老油田效益开发的必然要求。负压井进行井筒清砂作业时,当地层漏失量较大,水力冲砂无法得到有效返排,需要起出冲砂管柱再改下捞砂作业,既增加了作业工时和作业费用,又进一步加重了储层污染。为此,运用联作一体化设计思路,通过创新设计井下管柱结构,整合改进作业工序方法,开发了冲捞砂联作一体化技术。该技术集全通径冲砂管柱与机械捞砂管柱两者功能于一体,不需要起下更换管柱,只需要通过井口操作即可将冲砂管柱转换成捞砂管柱,进而实现不动管改冲砂为捞砂作业,既克服了水力冲砂与机械捞砂各自的缺点,又可发挥两者优势,提高了清砂成功率,同时缩短了作业占井时间,减少了作业费用。现场应用中,冲捞砂联作清砂单井平均节约起下换管劳务作业费用0. 95万元,缩短作业占井时间20 h。冲捞砂联作一体化技术的成功开发为同类油井清砂作业提供了联作新模式。     

连续冲砂装置

连续冲砂装置是油气田开发工程中,用于油井连续冲砂作业及低压油井冲砂作业的配套装置。油井出砂,造成砂卡或砂埋油层现象后,油井产量降低,必须进行冲砂;而常规冲砂时,由于加深油管必须停泵,就会有部分砂粒被挤入地层,而生产时进入地层的砂粒又重新流入井筒堆积,造成油井产量大幅减少。为了解决这些问题,中国石油大港油田公司开发研制了连续冲砂装置（型号为LXCS）。     

稠油井防漏失冲砂管柱研究与应用

稠油井随着蒸汽吞吐次数的增加和二次井网的加密开采 ,地层压力大幅下降 ,地层的亏空也日趋严重 ,油井出砂 ,造成井下管柱砂卡、尾管砂堵等事故的频率也越来越高 ,同时由于地层压力的下降 ,使得冲砂过程中常常发生井下漏失严重 ,造成无法冲砂 ,油井无法恢复生产。防漏失冲砂管柱通过对出砂井段进行封隔 ,实现了洗井液与漏失层的隔离 ,能有效地冲出井底沉砂 ,现场应用获得了成功。     

高效井底抽砂泵及其配套管柱

针对出砂油井 ,尤其是地层能量较低负压汲水较严重、油层对洗井液较敏感的油井 ,采用传统循环液体冲砂工艺携砂时存在污染油层、冲砂效果不佳及对油井产生负面影响等问题 ,成功研制了一种施工工艺简单、清砂效率高、对地层无伤害的高效井底抽砂泵及其配套管柱。现场 5井次的使用证明 :该抽砂泵及其配套管柱具有独特的清砂结构特点 ,能在无流体循环的情况下 ,达到快速彻底清除井底沉砂之目的 ;能使油井内各相保持原有的相对平衡 ,不污染油层和地面环境 ;省去了普通抽砂管柱抽砂时必须起下管柱等作业 ;特别适用于地层压力低、负压汲水严重的油井清砂 ,因而具有广阔的应用前景     

低压漏失井自吸式连续冲砂技术配套装置的研制与应用

辽河油田开发中后期,地层亏空严重,油层出砂加剧,常规的冲砂工艺或利用暂堵剂冲砂均无法建立有效的循环,影响油井的正常生产。低压漏失井自吸式连续冲砂工艺是解决该问题的有效技术之一,但在实际使用过程中,存在工序繁琐、冲砂液漏失量大、砂堵等问题。为此,研制了双级整体管柱和强制循环阀等配套工具,改进和完善了低压漏失井自吸式连续冲砂技术。该技术已经应用300井次,恢复油井产能达5 000 t,应用效果良好。该技术可为由于地层亏空出现出砂现象的油井复产提供技术支持。     

国内外出砂机理研究现状综述

目前在出砂饥理方面的研究国外较多，而国内偏少，为了更好地了解国内外在出砂机理方面的发展情况，立足于对出砂机理的研究，纵向回顾几十年来国内外在出砂机理方面的研究现状，从而能对出砂机理方面的理论有一个新的认识，有利于开拓视野，进一步搞好防砂和控砂工作。     

投球式多功能抽油泵研制与应用

稠油生产井在冲砂、堵水、蒸汽吞吐等措施作业中需多次起下管柱,存在措施成本高、生产时率低的问题。为此,结合现场实际需要,研制了投球式多功能抽油泵。在常规管式抽油泵的基础上,研制了开放式固定凡尔总成,对滑块套、支撑弹簧、固定凡尔座等核心部件结构进行优化设计,形成了3种规格的投球式多功能抽油泵。投球前带泵管实施油井相应措施,措施后投入固定凡尔球,下抽油杆及活塞即可直接转抽生产,省略了起管柱再次下泵这一作业环节,满足了油井注汽、冲砂、堵水等工艺一次管柱完成的现场需求。该工艺累计应用29井次,成功率为100%。投球式多功能抽油泵可有效简化作业施工工序,降低作业成本,提高油井生产时率,可为稠油油井高效生产提供技术支持。     

稠油出砂冷采激励地层出砂技术

在大量分析研究的基础上确定了稠油出砂冷采成功与否的先决条件，即油层能否大量出砂形成蚯蚓洞网络。在此基础上进行了激励地层出砂技术研究。研究结果表明，大孔径射孔弹平均入口孔径为17．75mm，平均穿深为285．5mm，起爆率、穿孔率达到100％，杵堵率为0；优选出的稠油冷采活化剂具有降粘能力强、洗油率高的优点，在现场实施中取得了较好的效果；大孔径、深穿透、高孔密复合射孔激励地层出砂技术和稠油活化剂诱导地层出砂技术，都具有较好的激励地层出砂和增产效果。     

低压漏失井氮气泡沫连续冲砂技术

在低压漏失油井中采用氮气泡沫冲砂作业,可以减少冲砂液漏失,有效将地层出砂携带到地面,在井底形成负压或低压循环,激励产层,这是恢复油井产能的一项有效工艺技术。根据能量方程、质量守恒方程和动量守恒方程,建立了泡沫流体在井筒内流动的温度、压力分布的数学模型以及相应的边界条件和约束条件,给出了求解思路和计算程序。开发了泡沫冲砂设计软件,模拟计算了井筒条件下泡沫流体密度以及泡沫流体压力变化,优化气/液比、地面施工压力等施工参数,同时开展了连续泡沫流体冲砂技术研究,配套连续冲砂井口装置和工艺管柱,现场试验15井次,满足最低地层压力系数在0.5情况下循环冲砂要求,实现了不停泵连续冲砂210 m作业目的,最大程度保护了油气层,使施工安全性、环保性以及施工效率明显提高。     

长柱塞式防砂泵现场试验效果及评价

应用在出砂油井上的长柱塞式防砂泵,具有长柱塞短泵筒与环空沉砂相结合的独特结构,还具有防砂卡、防砂埋、防砂磨等功能,能有效地延长油井免修期。现场700多井次的应用表明,该泵使用寿命和油井生产周期较常规泵延长2倍以上,而且还扶起了一批长期停产井,为出砂油井提供了一种可靠的新的采油设备和技术。     

膨胀筛管的研制及现场试验

疏松砂岩防砂一直是油田开发中的难题。传统的防砂管都有其弱点,不仅容易发生井眼坍塌使筛管损坏,还增加了流体进入管内的流动阻力从而减少了产量;膨胀筛管技术具有大通径的特点,膨胀后可紧贴在井壁上,不仅增加了筛管的表面积,降低了筛网内外的压降从而提高了产量,而且也减少了砂粒运移和对筛管的冲蚀损坏。为了解决疏松岩防砂的难题,胜利油田研制出了膨胀筛管及膨胀螺纹、膨胀悬挂器、变径膨胀工具等附属工具。膨胀筛管采用内层为基管、中间层为多层滤砂网、外层为膨胀保护外套的3层结构设计,其中基管采用J55钢管及15CrMo钢管,膨胀保护外套、多层滤砂网均采用316L不锈钢材料。地面试验及井下模拟试验的结果表明,膨胀后筛管的抗挤毁性能、轴向抗拉性能、轴向抗压性能均满足现场使用要求。膨胀筛管在胜利油田GDN32-05井和GDD15-01井2口井的现场试验结果表明,膨胀后筛管内径比普通筛管内径大,有利于增大泄油面积,提高油井产量。      

聚驱抽油泵防砂技术及应用

聚驱区块进入见聚高峰期开采阶段以后采出液见聚浓度不断上升,聚驱检泵率居高不下,砂卡问题已经成为影响聚驱检泵率的主要因素。针对大流道抽油泵在应用过程中存在的技术问题,提出"以防为主,防排结合"的治理思路,研制了防砂筛管、等径排砂泵。在抽油泵柱塞上均布排砂孔,改善活塞、凡尔球材质,提高耐磨性,增强排砂能力,使泵筒与活塞间的砂子进入泵活塞内,随油流排出;研制了泵上单流阀,防止抽油机井停机后采出液中的砂子沉积卡泵。防砂技术在聚驱抽油机井现场应用效果良好,使聚驱砂卡井检泵周期明显延长,适应不同出砂阶段防砂开采需求。     

水平井泡沫流体冲砂技术研究及应用

水平井冲砂作业时由于地层压力较低冲砂液漏失严重,泡沫流体冲砂技术可以有效减轻低压水平井的漏失问题,提高冲砂效率。通过实验和数值模拟方法研究了泡沫流体的携砂能力,得到了泡沫流体的携砂规律,并进行了现场应用。研究结果表明:当泡沫特征值为0.85时泡沫流体的黏度达到最大值1.14Pa·s,直径为0.5mm的砂粒的沉降速度为10-4～10-3m/s,几乎可以悬浮在泡沫中;在接近水平的环空管道,泡沫流体的携砂性能远大于混气水和水的携砂性能,泡沫流体更适合于水平井的冲砂洗井。现场应用实例证实了泡沫能有效防止地层漏失,顺利建立起油套循环,作业后产量有较大幅度的增加,泡沫流体冲砂洗井技术是清除低压水平井井底出砂的一项有效措施,对现场具有指导意义。