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2018/10/8【科技3分钟】井下传送新技术(之四)

2023-05-10 14:56:27

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来源:微信公众号“技服青春”(ID:jxjftw)综合整理自石油圈

井下传送新技术

 

       通过钻大斜度井或使井眼通过多个目的层能够大幅度提高油气井产能。在这些井中,储层评价仪器和修井工具的常规传送方法已不再实用。为了应对复杂井眼轨迹带来的挑战,服务公司开发了多种进入和评价这类复杂井眼的创新技术。


        电缆向前推送不动了!当无法将测井仪器下到井底,特别是在大斜度井中,很多沮丧的电缆测井工程师都会发出如此感叹。不过,新型传送技术的问世已经克服这一难题,至少在某些方面如此。采用新型传送方法,在大斜度井和长水平井等这类传统测井方法无能为力的环境中能有效进行评价、完井和修井作业。

它山之石·斯伦贝谢·油田新技术



连续油管

        除LWD作业和TLC作业外,钻杆传送方法还包括连续油管(CT)测井(下图)。这是一套可靠的仪器部署系统,在上世纪八十年代中期投入使用,常用于生产测井(PL)和射孔。连续油管装置可在油管中加入一根电缆,用来向井下仪器供电,并将采集的数据实时传输到地面。如果没有电缆,可用存储模式测井,等仪器回收到地面后再读出采集的数据。与常规油管传输射孔(TCP)作业一样,可在地面施加压力引爆射孔枪以便开始射孔,但配置了一体化电缆后控制更方便,使工程师可在地面接通电源按顺序引爆射孔枪。

        连续油管装置。连续油管装置包括四个基本组件:存放和传送连续油管的滚筒(直径为1-3.25英寸)、起下油管的注入头、控制室和电源组。还可配置单芯电缆,用于电缆测井和射孔作业。


        使用CT的最大局限因素是在水平段大约900米(3000英尺)时油管停止前进。这是因为油管从卷筒上释放下来后呈螺旋形,致使套管和油管间的摩阻增加。当摩阻达到临界点时,更多套管被挤入井中,但管串末端却不能继续被推入井眼更深处。可采用下列几种方法突破这一限制:使用CT拉直器减轻油管的剩余弯度,降低摩阻;向油管中充填氮气增加油管的浮

力;使用摩阻降低器延长油管伸长能力;采用大直径油管,这样能够有效延长油管下入深度,但需要更大的地面设备。

        埃克森美孚公司在开发俄罗斯萨哈林岛海上Chayvo油田时试验应用了液压驱动连续油管爬行器,以扩大作业深度。该油田位于海上,但钻井和生产设施在陆上。因此,埃克森美孚的工程师需要增加连续油管的作业范围。尽管很多设备都是连续油管装置的标准件,但工程师们还是进行了几项改进,使滚筒能够适用于外径为23/8英寸、长度为35006英尺(10670米)的连续油管。

        这一液压连续油管爬行器靠油管和环空间的压差驱动和控制。作业前对该套装置进行了试验,表明拉力可达9700磅(43148公斤),作业速度为950英尺/小时(290米/小时)。作业过程中,用生产测井仪器成功测量了31938英尺(9735米)的井,用33/8英寸(8.57厘米)的套管射孔枪对1050英尺(320米)的井段进行了射孔。

        尽管此次作业获得成功, 但工程师们发现使用连续油管进行多次生产测井并不可行。油管磨损严重,作业成本高,低流速下采集的数据质量较差,最后在该油田不得不放弃使用连续油管技术进行生产测井。鉴于此,还需要开发出一套能替代连续油管装置的方法用于此类油田的日常作业。


绕过弯处

        1988年,Elf Aquitane公司首次尝试用生产测井仪器对一口水平套管井进行测井。当时该作业公司正在开发意大利海上Rospo Mare试验项目,旨在开采卡斯特地层中的稠油。该公司钻了三口试验井:一口直井、一口大角度斜井和一口水平井。直井和斜井钻穿了大约30米(100英尺)厚的地层,水平井钻遇了600多米(1970英尺)的产层。和常规生产井相比,这口水平井获得了惊人的产量,使得作业公司迫切需要了解其泄油机理。正确全面了解生产剖面将会大大影响该油田的未来开发计划。

        Elf 的工程师和斯伦贝谢的油田作业人员一起精心设计了一套方法,将生产测井仪器下至生产层段进行测量,获得了流动剖面。他们在该井安装了一套双油管完井管柱,可使流体在一根管柱内循环,在另一根管柱中产液。生产测井仪器被固定到刚性的尾管上,该尾管上装有抽汲皮碗,用于驱动尾管移动(下图)。施加在尾管顶部的压力迫使测井仪器离开油管底部,最终达到水平段末端。须用一根600米(1970英尺)长的尾管才确保测井仪器到达总井深,同时保证尾管顶端仍在油管内。经过在陆上一口水平试验井试验应用后,该技术被成功应用到Elf的海上油井,从而为进一步油田开发提供了重要信息。

       水平井生产测井。通过生产测井,可提供水平井流动剖面,并可识别在产层。但在上世纪八十年代,将测井仪器传送到水平井总井深还是一个难题。早期做法之一是采用双油管完井装置:一根油管柱用于液体循环和流通,另一根油管柱用于将测井仪器下入井底。将刚性尾管固定到测井仪器上,通过向尾管顶端的抽汲皮碗施加液压来推动仪器。尽管利用这种方法采集到了必要的数据,但在多数井中并不可行。

        之所以采用这么复杂的设计来运行生产测井仪器,是因为水平井和大角度井的评价、完井和修井作业难度很大。很少有作业公司只是为了采集生产测井数据而花大价钱装配双油管,但在上世纪八十年代后期,没有多少可选方法。

        如何使测井仪器进入水平井这一难题直到电缆连续油管设备问世后才首次得到解决。埃克森美孚在Chayvo油田发现,利用连续油管进行生产测井不仅费用昂贵,而且数据质量也会受到影响。上世纪九十年代开发的井下电缆爬行器可成功替代连续油管。采用这种方法使得套管井评价和水平井井下作业更加灵活、高效,并且成本较低。在Elf利用泵送方法进行测井实验后不到10年,作业公司便普遍在水平井和大角度井中使用爬行器进行大部分井下作业。

未完,待续……

综合整理|魏冕

校审|魏冕

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