连续油管技术经过几十年的快速发展,在石油生产的领域有着越来越广泛的应用。国内目前连续油管一卷最长可达七千米,连续油管施工具有很多优点,可以连续起下、带压作业。同时,连续油管相比做业机占地面积小、搬迁方便快捷,能大大节省作业时间和作业成本。目前对于低孔低渗的薄互层、多产层等油藏开发存在较大的难度,而采用连续油管技术可以将射孔压裂有效地结合在一起,大大简化了施工程序,减少了施工过程中可能存在的各种风险。因此,非常有必要对该技术进行相关研究。下面从喷砂射孔的基本原理、管柱结构、配套的完井工具及施工流程等各个方面进行分析。
1喷砂射孔原理研究
在地面用混砂车将压裂液和砂子混合后用泵车打入到连续油管中,砂子和液体一起以高压到达喷砂射孔装置处,从喷砂孔处射出,混砂液在连续油管内是高压流体,喷出后压力降低,根据伯努利方程原理:
可以得知:压力和速度关系式在一定条件下总和为常量,当喷嘴附近混砂液压力降低后会导致喷出的混砂液速度将大大增加,对应的动能和动量也增加,在混砂液喷出喷嘴的过程中实现了高压混砂液高压势能向动能的转化,形成的高速混砂液不断冲蚀套管,最终将套管射穿,并向外冲蚀水泥环和地层,得到所需要尺寸的孔眼,完成喷砂射孔过程。
2完井工艺管柱结构分析
拖动连续油管喷砂射孔管柱从下至上依次为:扶正式引导头定位装置+高压封隔器+反洗阀+单流阀+喷砂射孔装置+扶正器+安全接头+连续油管至井口。具体结构如图1所示。
该管柱结构设计在管柱末端采用扶正式引导头定位装置,不仅能实现管柱的居中扶正,而且能通过定位装置对喷砂射孔装置进行准确定位,实现对薄油层的精准射孔和压裂。高压封隔器设计在引导头上端,坐封后能有效封隔下部已射孔压裂层位。反洗阀的设计可以在封隔器坐封状态下实现反洗井,将油管内和油套环空内的液体替换出来。上端的扶正器与下端的扶正式引导头定位装置配合使用,大大增加了喷砂射孔的效果。
3完井关键工具研究
(1)喷砂射孔装置研究喷砂射孔装置主要由本体、耐磨喷孔和一体式单流阀组成。喷砂射孔装置本体由普通钢铁材料制成,喷砂孔通过螺纹、密封胶圈连接在本体上,喷砂孔用高硬度耐磨材料通过特殊的热处理制造而成,可以耐高速混砂液的长时间冲蚀,可以重复多次使用。在喷砂射孔装置下端是单流阀,单流阀的设置阻止了混砂液正向流动由油管进入油套环空,迫使混砂液由喷孔射出,产生高速流体。反洗井时,流体可以由单流阀下端流入,上端流出,实现反洗井流程。
(2)高压封隔器研究高压封隔器是实现拖动连续油管喷砂射孔完井的关键工具,高压封隔器对油管环空上下空间的有效封隔是实现喷砂射孔和分段压裂的不可或缺的方法。高压封隔器的关键部件是卡瓦、胶筒和滑轨滑道,通过上提下放高压封隔器,实现滑轨滑道的换轨,卡瓦及其连接的弹力摩擦块由短滑轨滑道换到长滑轨轨道上,卡瓦开始沿着锥体进行爬坡,最终咬住套管内部,油管下压力越大,卡瓦咬合越紧,与此同时,胶筒也受压膨胀,最终封隔油套环空上下空间,为下一步的喷砂射孔作业做好准备工作。
(3)安全接头安全接头是在管柱上提不动时可以采用的安全措施,安全接头有剪钉式和锁块式等多种种类。当连续油管上提遇阻且采取应对措施无效时,可以先断开安全接头,将连续油管起出井口,再采取其它井下作业措施。这里采用的安全接头采用的是锁块、剪钉双保险,需要工作时首先投球,将滑套打开,释放锁块,让后大吨位上提连续油管剪断安全剪钉,实现连续油管与工具的断开。
4施工流程
(1)将连续油管车、压裂井口及配套装置等地面设备摆放归位。(2)将连续油管穿过防喷器组,并将喷砂射孔完井工具串连接在连续油管末端。(3)将连续油管下放到预定层位,上提下放连续油管实现高压封隔器坐封。关闭套管闸门进行试压。(4)试压合格后打开套管闸门,加混砂液进行碰上射孔,十几分钟后,套压和油压下降,说明套管被射穿,此时继续喷砂将射孔位置进行打磨休整。(5)按照压裂设计进行加砂,实现第一层压裂。(6)第一层压裂结束后,将管内混砂液替出,上提解封高压封隔器,在第二段压裂位置下放坐封。(7)按照步骤(5)、(6)进行其它层的压裂施工。(8)施工结束后,开始反洗井,从油套环空打入顶替液,从反洗阀处进入连续油管,将井筒内的混砂液替出,防止砂卡。
5结语
(1)射孔压裂一趟挂管柱完成,大大节省了施工费用和施工程序。(2)相比射孔弹射孔减少了对套管附近油层的压实作用,减少了射孔过程中对油层产生的污染。(3)拖动连续油管喷砂射孔完井工艺技术对于薄互层、多产层的直井和小斜度井复杂油藏的开发作用明显。
摘要：油田区块中的薄互层、多产层的直井和小斜度井复杂油藏的有效开发一直是困扰工程技术人员的一大难题,针对该中油藏目前较为有效地开发技术是拖动联系油管喷砂射孔完井技术,本文对该工艺的完井工艺技术及配套工具进行了相关研究,研究表明该技术能一趟管柱完成不同层位的射孔、压裂,大大简化了施工程序,节约了施工费用,同时研究表明该技术适用于薄互层、多产层等复杂层位,有着很好的应用前景。
关键词：连续油管,喷砂射孔,完井,研究