井下作业及其监督管理

井 下 作 业 及 其 监 督 管 理

张 景 云

目录

一、井下作业的概念和分类

二、井下作业技术的发展

三、修井市场上的瑕疵

四、修井市场上亟待提高的甲方

五、修井中举足轻重的监督工作

六、井下作业主要施工工序及监督关注要点

七、常规作业项目相关知识

八、封隔器分类及型号编制方法

九、主要修井工具简介

井下作业及其监督管理

一. 井下作业的概念和分类

(一)、井下作业的概念

井下作业是针对井筒和地层的作业。它是通过地面设备和相应的技术手段,利

用工具和仪器的下入,完成对地层、井身结构的测试和资料录取;对生产中出现的

层位及井身故障、事故,进行治理、修复和消除;对地层的某些不良性能进行改造。

以达到取全、取准地质资料、确定开发和开采方式、检验配产配注方案实施的效果

和可行性、提高油水井的利用率、维护油田和油水井的正常生产和安全、挖掘生产

潜能等项目的。使经济效益和社会效益不断得到提高。

(二)、井下作业的门类划分

井下作业分为试油和修井两个较大的门类。

1、试油:试油是通过通井、洗井、冲砂、试压、射孔、诱导油气流、求产等一

系列工艺手段达到如下目的:(1). 探明新区、新构造是否有工业性油流;(2). 查明

油气田的含油面积、油水边界、油气藏的产能、驱动类型;(3). 验证储层的含油气

情况和测试解释的可靠性;(4). 通过分层试油、试气,取得分层测试资料,确定单

井(层)的工作制度;(5). 评价油气层和油气藏。这样录取的一系列压力、产能、

液性等综合数据,为油井的开采和油田的开发提供了科学依据。在油田开发的初期,

试油所提供的资料具有指导油田开发的决定性意义。它所录取的资料最直观、最详

实地反映出地层以及层间流体的各种性质。一个油田的发现,其面积、储量和产能

的确定,光靠地球物理调查、钻井勘探、地质录井、测井解释还远远不够,还必须

通过试油作业,才能取得可靠的数据。特别是开采方式的确定,只有通过试油作业

才能得出结论。

2、修井:这项工作一般是在油、气、水井投产后进行的。它的目的是解除井筒

和地层所存在的影响生产的故障。其中也包括对地层的改造、层间关系的调整。修

井工作项目繁多。一般说来,包括维护作业、如检泵和水换;小修作业,如简单的

打捞、封堵、放层等;措施作业,小型的措施作业如电转抽、抽转电、泵升级、合

注与分注的相互转换等;大型的措施作业包括压裂、酸化、防砂、调剖等。大修作

业,如复杂的打捞和套管修复等。

二、井下作业技术的发展

大港油田从1964年开发至今,已有44个年头。44年的发展,井下作业由弱到

强,已经形成了庞大的体系。油田开发初期,井下作业队伍只有试油队伍。那时的

小修和大修全部是由试油队伍完成的。因为没有专业的小修队伍和大修队伍。实际

上,当时的大修工程大体是现在的小修工程。当时的设备提升能力和修井工艺都是

比较落后的。以设备提升能力为例,只有40吨—50吨。上世纪70年代开始组建了

专业的大修队伍。设备的提升能力也只有50吨。进入到80年代后,设备提升能力

开始加强。出现了80吨修井机。90年代后,提升能力进一步加强。开始出现了100

吨修井机。进入到21世纪,出现了120吨、150吨修井机。设备提升能力的提高,

使修井和试油能力由浅井、中深井、深井向超深井迈进。现在井下作业队伍的试油

和修井作业,在新疆地区,都已经介入了近6000米的深度。试油和修井工艺水平的

提高也十分显著。以试油为例,最初的常规试油。几乎每启动一道工序,都要起下

一趟管柱。排液采用简单的抽汲方法。人力投入大,作业周期长。上个世纪80年代

后地层测试试油开始兴起。地层测试试油的代表作是钻杆测试。它是在钻井过程中

进行的。地层测试又不限于钻杆测试,按测试种类划分可分为三种:一、裸眼测试。

它使用钻杆完成;二、常规套管测试。主要采用双封隔器跨隔完成;三、综合测试。

主要表现为联作形式。如传输射孔工具与测试工具有效地组合成一套管柱,一次下

井完成射孔和测试两项作业。地层测试试油大大降低了人们的体力劳动消耗,缩短

了占井周期。减轻了压井液对地层的污染程度。使取得的资料数据更加系统和准确。

在试油新工艺不断出现的同时,修井新工艺的发展也与时俱进。抽油杆的打捞技术、

钻杆接头的“扒皮”技术、水泥固管的清理打捞技术、化学切割和聚能切割技术、

爆炸松扣技术、套管内衬补贴技术、套管取换技术、电泵管串打捞技术、套管内侧

钻技术......都是这一时期发展起来的。讲到修井技术的发展,不能不提到套管内

侧钻技术的发展。大港油田井下公司对套管内侧钻技术的攻关起始于1992年。当年

对套管内侧钻工艺中的自由侧钻工艺进行了实施。第一口井单井裸眼进尺达到340

米。在内径124.26mm 套管内,成功地下入了∮108mm 尾管。在5 1/2"套管内侧钻,

下入这样大口径的尾管,创出了全国之最。随后完成的第二口侧钻井,完成裸眼310

米。又在内径124.26mm 套管内下入了∮114mm 和∮108mm 的组合尾管。再次刷新

了自己创出的全国之最的记录。2000年以后,井下公司又对定向侧钻以及定向侧钻

水平井进行了攻关实施。至2007年底,井下公司共完成各种形式的侧钻井200多口,

其中多数为定向侧钻井。达到如下技术指标:(1). 开窗窗口最大深度2800米;(2).

单井最大裸眼长度1500米;(3). 所完成裸眼进尺最大井深:3370米;(4). 侧钻水

平井单井最大裸眼长度902米;(5). 侧钻水平井单井水平段长度202米。先进的设

备、先进的工艺、施工中创出的高技术指标,这些都反应出大港油田的井下作业技

术达到了国内先进水平。

三 、修井市场上的瑕疵

市场上的商品良莠不齐,修井市场的修井队伍也有优劣之分,具体到对每支修

井队伍的评价也当然需要一分为二。否则就缺乏客观性、公正性。

建设方和施工方总是一对矛盾。失去了对施工方的监督,工程质量就难于得到

保证。直接从事监督工作的甲方人员不能懈怠对施工中的每一个细节的监督考察,

要促使施工方严格按设计施工,保证工程质量全优 。. 非直接从事监督工作的甲方

管井人员也应当用一双慧眼去审视乙方施工的工程。乙方为了承揽施工,对它们各

自的能力总是会竭尽全力地宣传。在这种宣传中,自我拔高的现象普遍存在。下面

就修井市场上所发现的问题,归纳出施工方表现出的若干瑕疵。

(一)、热衷于大的赚钱的工程,轻视小的微利的工程

这恐怕是大多修井队伍的通病。市场机制的运行,施工方注重的是经济效益。

在许多油田,由于油公司与其它技术服务公司的分离,将甲乙双方分成了两个完全

独立的竞争实体。乙方从创收的眼光出发,热衷于大的赚钱的工程,轻视小的微利

工程,其着眼点往往在油田以外的市场,而没有在油田内部。

(二)、在预算中虚拟出过多的工序,抬高工程造价.

不论是小修还是大修,施工方总是会在工程设计中虚拟出过多的施工工序,并

将这些工序放置预算中索取工程造价,而不管这种索要是否合理。

(三)、用天价预算回避没有能力承担的工程.

你要招标吗?好,我参加。这个工程风险太大,以自己的技术能力难于完成,

不想干,也不能干。说不干,不合适;说干不了,要丢面子。怎么办呢?来个狮子

大开口,作一个天价预算,让你望而却步。以达到体面逃避的目的。修井市场的多

数乙方都会使用这个手段,不论是此油田,还是彼油田。

(四)、以邻为壑的思想常常使一些工作做不到位

在这种思想的指导下,于是出现了油管该通的不通;冲砂该到井底的,只露出

油层完事,甚至油层也没有完全露出。

(五)、假资料时有发生

作业中的假资料是多年的通病。它受着社会大环境的烘托。可以说是屡禁不止。

有的假资料是想瞒过本施工队的领导,它多表现为现场编造的假资料。但更多的是

想瞒过甲方,它多表现为办公室编造的假资料。前不久由某油田大修队伍大修后交

井的官*井就是假资料骗人的情况:该井2082米下部套管有缩径,Φ73mm 油管可

以下入,但Φ100mm 通井规是不可通过的。施工方认为既然Φ73mm 油管可以下

入,那么即可以下管生产,而甲方要求用Φ114mm 胀管器胀过。这就与乙方的初

衷产生矛盾。大修队伍都明白,套管既已缩径,用下胀管器胀通的方法,奏效的几

率极少存在。他们也试下过胀管器,但通胀不过。又考虑不会有人验证,于是编造

了Φ114mm 胀管器通过的假资料。该队一撤出井场,新队立即搬上搞措施施工,

通井验证,假资料当即暴露。

(六)、 . 该做的不做与小题大做――责任感欠缺的两种表现形式

对工作不负责任的表现形式之一是该做的不做。修井中遇到一些困难,本来应

自己克服。可偏要找到甲方问:怎么办?意思是,你说怎么办,我就怎么办。出了

问题你负责。成功、不成功你都得付款。对工作不负责任的另一种表现形式是小题

大做。小题大做是指本来很小的工作量,非要搞得很大。当然以追加费用为前提。

如有些采油树连接短接下的套管丝扣稍有渗漏,采用修扣方法或正确的焊堵方法都

是可以解决问题的,却非要换套管不可。就是其中的表现形式。

(七)、技术不精、麻痹大意甚至常识性知识的认识错误导致重大工程事故.

技术不精、麻痹大意导致重大工程事故的情况并不罕见,如由于起管不灌或不

及时灌压井液造成的井喷事故。对常识性知识发生认识错误导致重大工程事故的情

况也时有发生。如在封堵中发生的“插旗杆”事故的一部分。“插旗杆”事故在修井

中属于重大工程事故。这类事故是由堵剂类可凝固物质返至环形空间将油管固死所

致。对于这一类施工,技术人员必须保持非常清醒的头脑。而在施工过程中少数技

术人员却可能出现认识上的偏差。见不久前某井的施工:(1)、下油管带喇叭口至

1700米(2)、正替堵剂4.6方;(3)、关套管闸门;(4)、正挤入剩余堵剂;(5)、正

挤入清水6方,将堵剂挤至管鞋下方油层顶部位置。施工前井筒为清水,堵剂密度

为1.4g/cm3。该井的施工方为一民营单位。已在南部地区进行了多井次的施工。现

在我们就上述施工情况进行分析,看其事故发生的必然原因。如果稍有常识,就应

该懂得,当套管和油管在施工前同为清水情况下,油管替入密度为1.4g/cm3的堵剂

时,替人深度只要超过25米,即0.075方堵剂液量,油管的液柱就会自动下移。就

是说,当油管密封,套管打开时,若使油管与环形空间液柱相对稳定,油管的液柱

压力只允许高于套管1个大气压。理由是大自然只有1个大气压加于套管液面使油

套双方压力平衡。从理论上讲,油管允许的堵剂的液柱长度最大值为1214米,即

3.6方。这时堵剂可自由下移至管鞋位置后停止上返,不进入环形空间。但施工中替

入了4.6方堵剂,明显是超量了。那么技术人员为什么会指挥正替入4.6 方堵剂呢?

他认为1700米油管的容积为5.1方,替入4.6方时并不超量。而油管处于与外界隔

绝状态,堵剂不会自动下移。他忘记了处于敞开状态的环空液面上部只受一个大气

压的压力,它平衡不住油管内液柱的压力,油管中的堵剂是会自动下移而返至环形

空间的。

该井在施工中还犯有第二个常识性错误:当堵剂被顶替至喇叭口下后,发现泵

压偏高,又采用了套管放压的方法。这更是施工中不能允许的。这会使残存在环形

空间的堵剂上升到更高的位置。

(八)、华而不实、脆而不坚――用花架子装饰门面.

这种顽固的劣根性,在社会上的许多场合都能见到,井场上当然不例外。平整

的井场的某部位浮土下一脚踩下去是一洼原油;擦着光亮油漆的闸门是锈蚀泄漏的

闸板;涂满丝扣油的螺纹却没有擦掉污泥和銹垢„„凡此等等不一而足。

(九)、相当一部分硬件存在缺陷 . 在取换套管的施工中,取换套管的专用工具套铣管经多年使用,已经严重磨损。

管壁已经薄了许多,多口井发生断套铣管事故。相当一部分打捞工具其质量、性能

存在着这样或那样的问题。许多磨铣工具更是不堪使用。数年前的官*井的打捞施

工,单井使用磨鞋就达到40多个。这种劣质磨鞋,磨铣鱼顶本事不大,而破坏套管

则十拿九稳地见效。

(十)、老毛病、低标准、坏作风屡禁不止

一片汪洋,到处油污的井场不少。油管、抽油杆清洗不净或根本不做清洗常常

可见。油管该通的不通,抽油杆上扣不打死背钳、丝扣油不认真涂抹...... 单纯抽油杆

松脱现象、作业返工现象甚至多次返工现象时有发生。起电泵中任其电缆卡子落井、

打捞中不丈量管柱、起出的管柱乱扔乱放……还有更为严重的,例如在起管作业中

几乎很难见到边起边灌压井液的情况。这就造成一部分作业中的油水井频繁压井。

它不但延误了施工周期,而且存在严重的事故隐患。

上述种种问题我们必须清醒地注意到。

四、修井市场上亟待提高的甲方

在井下作业施工面前,我们倘若是内行,那么对保护甲方利益,实现甲乙双方

的共盈,那是最好不过了。但是隔行如隔山。如果不是在井下作业现场工作3年至

5年,真正掌握井下作业,那几乎是不可能的。假定让我们做出统计,在多年的修

井中,有哪些井由于乙方的失误使甲方蒙受了重大损失呢? 恐怕我们自己心里没有数

的。官121井在技术套管下深1800米,油层套管下深3700米,油层套管水泥返深

2300米的情况下,修井方上修换套管,而换套管的原因仅仅是由于最上部套管接箍

与采油树下部短节连接处有被加固的焊口(这个焊口经38MPa 注水压力检验并没有

发现问题)。在换套管中,修井方居然可以用乙炔割枪把井口套管接箍割掉,让油层

套管向井内自由回缩冲击。巨大的弹性冲击破坏力像巨锤砸向套管本身,使本来密

封良好的油层套管遭到重创。在水泥车打压的情况下,漏失量几乎与水泥车的排量

相当。技术上的错误并没有到此为止,修井方又擅自做主,将5 1/2"×9 5/9"×13

3/13"三级组合套管头这样一个井身结构中的重要装置割掉。使地层水从油套与技

套组成的环形空间无控制地上窜至井口,流向地面。由于没有了三级组合套管头,

给封井工作造成了极大的困难。类似这样的修井方施工中的重大失误,我们认识到

了吗?事实告诉我们,责任感是必须要有的,而光有责任感还不够,还必须有良好

的技术素质。高度的责任感和良好的技术素质相结合才能应对修井市场的复杂局面。我们把油水井交由乙方施工,每天都到现场收集乙方的生产进度资料。这项工作本身就要求我们懂得一些井下作业内容。否则连作业中的名词术语都记不准。而且光掌握进度情况是不够的。重要的是要发现一些问题。这就要提高我们自己的水平。井下作业和油站、油井管理,其知识范围有些邻近,有些交融。只要认真下功夫,收获自然在其中。

五、修井中举足轻重的监督工作

修井监督是质量、安全、环保全方位的监督。它是对修井作业全过程中每个施工环节涉及的规章制度的落实。施工中各项规章制度是文明生产的保证。勿庸置疑,监督工作对保证工程质量的达标起着举足轻重的作用。对于有监督身份的职业监督而言,监督范围包括由招标到施工验收的方方面面。即招标过程监督、方案设计监督、施工准备监督、施工过程监督、施工验收监督。出色地做好监督工作,要有强烈的事业心和责任感。要忠于职守、钻研业务、勇于负责。中国石油天然气股份有限公司勘探与生产工程监督管理办法(实行)中规定:工程监督是熟悉掌握工艺技术和相当专业知识的综合性现场管理人员,是工程施工作业全过程的监督者,是油田公司(甲方)实施勘探、开发工程项目现场与管理的全权代表。监督者对工程的质量、工期、安全、环保、成本等方面进行监督管理,向甲方单位负责。上述规定中明确了工程监督应具有的业务能力,赋予了工程监督在施工现场与管理中的裁判权。这也充分反映了监督工作的重要性。

方方面面的监督要方方面面的达标。这是一项十分系统的工程。学会统筹兼顾、科学管理是每一位监督者必须掌握的技能。

采油站直接管理所属油气水井。对油气水井的正常维护和正常管理负有管理责任。因此采油站方工作人员与从事作业监督工作的人员其工作目的是一致的。要求在你站区工作的监督们做好本职工作,应当是采油站方的职责。我们应当学会发现问题,把发现的问题反映给监督者,让监督们在实际工作中解决问题。当然有许多直接关系到站方利益的问题也需要我们直接与施工方交涉。我们对施工方的要求应该是施工周期要尽可能短,施工质量要高、各项资料数据详实、井场环境受到良好的保护。与施工方做到经常性地沟通,相互交流信息,掌握施工第一手资料,把该做的工作做扎实,那么管理工作水准的提高是肯定的。

六、井下作业主要施工工序及其监督要点

下面的工序是井下作业施工项目中出现频度最高的工序。各工序具体的操作在大多情况下简单易行。但作为甲方监督人员对其的关注程度却决不能减轻。

(一)、立井架

立井架是将作业中的提升起重系统装在井口的过程。它包括立井架、穿大绳和校正井架。立井架中可能会出现损坏抽油机和井口流程的事故。这是应当引起甲方注意的。在立井架中,往往监督人员尚未到位。站方应特别关注自己的抽油机和流程管线。当井架立起时,修井方为防止提负荷时井架底座后移,常常采用一条钢丝绳,两端固定于井架底座,中间套过井口套管。当井架底座一旦后移,井口套管会受到一个向后的拉力。当井架基础不牢固时,油层套管上部可能因受拉而受损。这一点也是我们应当注意到的。

监督及关注要点:

1. 基础要平整牢固,基础面积要满足要求;

2. 不会发生损坏抽油机和流程情况;

3. 对油层套管上部不会造成伤害影响。

(二). 安装封井器

井口封井器是防止井喷的重要工具。封井器的安装,除起到防喷的作用外,对井口法兰钢圈槽也起到了一定的保护作用。因此封井器的安装不能流于形式。大修队伍的封井器因为数个成套组装(包括半封、全封、环形封井器),重量往往较大。这时,为保证井口安全,对于套管短节较长的井口,应加固处理。同时封井器本身应用缆绳与地锚固定。

监督及关注要点:

1. 封井器要有产品合格证和检验合格证;

2. 装封井器要现场试压;

3. 个别经请示可以不装封井器的井,起下作业一定要装自封。一方面防止井 下落物,另一方面保护四通钢圈槽。

(三)、起下油管

起下油管是指将井下管柱提出井口,放置在管桥上。然后经过清洗丈量、连接适当工具,重新进行组配下井。起下油管为井下作业最常规工序,也是占施工比重最大的工序。对这一工序的监督和关注不可小觑。许多事故和安全隐患常常出现在这一工序中。

监督及关注要点:

1. 清洗干净;

2. 内径要用通径规通过检验;

3. 准确丈量并做记录;

4. 下井工具有草图;

5. 下井管柱丝扣部位涂好密封油,丝扣按额定扭矩上紧;

6. 不合格的管柱单独存放;

7. 不同钢级的管柱不能混放;

8. 管桥要平、要稳、油管三个支点,抽油杆四个支点以上。管桥上部杆、管不得踩踏。任何一根油管和抽油杆如有肉眼可见弯曲,都应拣出,不准下井。拣出的弯抽油杆不得进行现场校直处理,以免误下井;

9. 起下管柱中游车与井口要对正;

10. 起下管柱每10根1组排放;

11. 管柱难于卸开时严禁用榔头敲击;

12. 起下油管要用油管滑车保护丝扣。

(四). 压井和替喷

压井是将具有一定性能和数量的液体泵入井内。依靠泵入液体压力平衡地层压力,使地层中的流体在一定时间内不能从地层流入井内,以便完成某种作业施工。

替喷是通过具有一定性能的流体将井内的压井液置换出来。例如用清水置换出泥浆。使地层处于受负压状态,达到地层流体进入套管的目的。

压井和替喷最容易出现的问题是污染地层。一些油气井经作业后,减产甚至绝产往往是由于压井和替喷中造成的地层污染造成的。另外压井前如果放喷过猛,也

会造成出砂,掩埋地层。这里必须消除一个认识错误:一部分同志认为,地层不会因液体不洁而被堵塞孔隙和孔喉。但实验室的证明是不但固相颗粒的进入可以堵塞孔隙和孔喉,即使液体的渗漏,如果与地层不配伍,同样可以造成严重后果。

监督和关注要点:

1. 压井液及其容器要清洁,不得有泥沙等杂物;

2. 气井压井前放气时要用闸门和油嘴控制,禁止无控制放喷;

3. 压井施工应当连续,不得断续施工;

4. 压井采用排量尽量加大,但最高压力不得超过地层吸水启动压力;

5. 气井压井时,液流到达管鞋位置后,要对出口闸门进行控制,以免气流将通过管鞋的液体迅速举升至井口排出,难于压住井;

6. 除气井或出口带喷势的井外,压井中途,出口闸门不得进行控制;

7. 压井中若出口排量小于进口排量,说明地层漏失,要立即停泵,采取其它措 施;

8. 替喷施工方式应为正替喷,尽可能避免反替喷,中途不得停泵;

9. 对自喷能力弱的井采取一次替喷方式,自喷能力强的井采取二次替喷方式;

10. 压井液液性、密度必须与设计规定相符合,变更压井液应由甲方有关部门批准。

替喷中的两个概念:

1. 一次替喷:将管鞋下入至油层以下,用清水将压井液一次替出的方式;

2. 二次替喷:将管鞋下入至油层以下,先替人少量清水,然后再用压井液将清水替至管鞋上部环空一定井段。使清水液面在油管内部与环形空间两厢持平,即达到油管和环空液柱的压力平衡。然后上提油管至清水柱顶部位置,装好井口,再行替喷。

(五)、探砂面、冲砂

探砂面是确定井内砂面深度的施工。

探砂面中的两个概念:

1. 软探砂面:用录井钢丝携带铅锤确定砂面深度;

2. 硬探砂面:下入管柱用管鞋确定砂面深度。硬探砂面方式为常规方式。 冲砂是向井内注入液体,靠水力冲刷,将井底砂子冲散。利用液流循环上返的携带能力,将砂子带到地面。

探砂面和冲砂是最常规的作业工序,它与修井质量的关联十分紧密。

冲砂工作看似简单,却是最容易发生事故的工序。因冲砂不慎,造成砂卡管柱事故而转入大修的油水井屡见不鲜。大井段的砂埋油管事故,处理起来是非常困难的。

人们往往认为被刚刚浮起来的砂子埋住油管,只要上提游车,对其上拉即可以提出油管了。大概费不了多大气力。实际上绝非如此。钻井施工中有一种卡钻事故叫吸附卡钻。也叫压差卡钻,俗称“粘卡”。它是钻杆的一侧贴在井壁上与井壁粘连所致。解除这种卡钻用大力上提的办法大多难于奏效。通常采用泡柴油、原油、解卡剂的方法。根据实验,当发生粘卡时,粘卡部位的摩阻系数,可以达到侧面压力值的0.2倍左右,甚至更大。泥浆是一种润滑剂,在具有泥浆润滑的井况中,粘卡

部位的摩阻可以达到这样大,实在令人惊叹。现在我们将砂卡视为粘卡,摩阻系数以0.15为准,计算深度1950——2050米处砂埋油管所产生的摩阻:

1. 砂埋部位油管所处的平均深度:(1950+2050)÷ 2=2000米;

2. 砂埋部位油管总长度:2050-1950=100米;

3. 砂埋部位油管外表面积:7.3cm ×3.14×10000cm =229220cm2

4. 砂埋部位油管壁受侧压值(砂粒间有较大孔隙,设管柱外壁与砂柱中砂粒的接触面积仅为外壁面积的30%):200kg ∕cm2×229220cm2×0.3=13753.2吨;

5. 以摩阻系数0.15为基准,计算被卡部位摩阻:13753.2吨×0.15=2062.98吨。 这个结果数值也只能是一个设定值,但并不是毫无根据的设定值。当然砂卡和粘卡并不是一回事。当砂埋后,在使用足够大的力量上提的状态下,如果管柱外砂环厚度较大,会出现砂粒间的不断错位情况。这种现象相当于粘卡后浸泡了解卡剂,使粘卡介质及井壁松散坍塌,出现了解卡的征兆。但无论如何,即使将这个数值再降数倍,也足以说明,一旦管柱被砂埋,其后果是多么严重。当一根油管砂埋,用钻杆对其上提50吨,而不能解卡就是这种情况。

油管一旦被砂埋,大多情况下,只有通过大修套冲的方法逐根解卡。因此在冲砂作业中,我们必须给予高度重视,密切关注。

冲砂的方式:

1. 正冲砂:由油管进入液体,环形空间排出液体的冲砂方式。

2. 反冲砂:由环形空间进入液体,油管排出液体的冲砂方式。

3. 正反冲砂:先行正冲砂,待砂子悬浮至油管鞋上部的环形空间一定位置后,迅速改为反冲砂的方式。

各种冲砂方式的优缺点:

1. 正冲砂:冲力强,携砂慢;

2. 反冲砂:携砂块,冲力弱:

3. 正反冲砂:正冲砂与反冲砂两者的优点可以兼顾,但又产生了新的缺点:在由正倒反后的过程中,极易发生砂卡事故。因为改为反冲时,砂子由环形空间进入油管。同体积的砂子在油管内形成的砂柱要比套管内形成的砂柱要长许多,砂子上升阻力较大,这时会出现较高的泵压。如果油层有漏失,则会出现出口无返出的情况。尚存在于环形空间而未进入油管的砂子会将油管埋住。砂卡油管的事故会随之发生。

冲砂过程中砂卡事故的预防:

1. 预防砂卡事故的关键:

(1). 保证液体的上返速度大于砂子的自由下沉速度足够的量值,是保证安全冲砂的最重要措施之一。必须保证二者之间的比值大于2. 。

(2). 在上一根冲完停泵到下一根开泵的间隙时间,必须保证环形空间的砂子下落到的最低点与管鞋具有足够的距离。这个距离是足够安全的。从理论上讲,砂子在向下沉降移动中不落到管鞋位置就是安全的。但在实际执行中,这个距离必须可以应对水泥车突发故障,保证水泥车不能启动时立即卸掉所接单根,上提井内管柱至安全位置。所以这段距离必须尽可能加大一些。宁可在停泵前多冲洗一些时间,或更多时间,而决不缩短这一段时间。所要缩短的时间是由停泵到开泵的时间。这

段时间应当是分秒必争的。

(3). 在冲砂过程中,必须始终如一地有人观察进口泵压和排量,始终如一地有人观察出口排量,两个排量中有一个出现问题,就应该立即采取措施。采取措施无效应立即抢提油管至原砂面10米以上。并要不间断地活动管柱。

2. 对不同种类的砂子在液体中的自由沉降速度要进行研究。 不同的砂子,同种砂子中不同的粒度,它们在同一冲砂液中的自由沉降速度是不同的。如果我们能够掌握这些,会对安全冲砂和快速冲砂有一定帮助。如果我们不掌握这些,那么就宁可相信砂子的粒度大一些而不是小一些;其自由沉降速度块一些而不是慢一些。

下面是密度2.65的不同粒度的石英砂在清水中的自由沉降速度

在上面的数值中,我们应当尽可能记住较大值,这对保证冲砂安全是有益的。

监督和关注要点:

1. 水质清洁,盛水容器清洁;

2. 水泥车要保持足够的排量;

3. 有专人观察泵压和出口;

4. 接单根前充分洗井,接单根中操作要快;

5. 冲至设计深度后充分洗井,保证出口液体中没有残存砂;

6. 确认冲砂深度准确无误。

(六)、洗井.

严格意义上的洗井是向井筒内打入具有一定性质的洗井工作液。把井壁上的结垢、死油、铁锈、杂质等污物通过冲洗,混合到工作液中携带出井外。

对洗井工作液的要求是与油层配伍,洗井过程中不会污染油层。

监督和关注要点:

1. 洗井液严格按设计要求选用。加入的化工原料比例不短少;

2. 洗井结束后,洗井液进出口密度要一致。出口清洁无杂质;

3. 注水井洗井工作液应满足下面要求:

(1). 含铁量不大于0.5mg ∕ L;

(2). 含油量不大于30 mg ∕ L;

(3).PH 值6.5-8.5;

(4). 固体悬浮物:清水不大于2-3mg ∕ L,油田污水不大于2-5mg ∕ L;

(5). 洗井工作液不得漏入地层,最大限度地减少对地层的伤害。

(七) 、通井和刮削.

通井:用具有规定外径和长度的柱状规,连接在管柱下部,检查套管内径,剥落附着在套管壁上的残存垢质为通井。

刮削:用带有弹性刮削片的工具,连接在管柱下部,以清除套管壁上的水泥、硬蜡、水垢等杂质,以及炮眼毛刺等。刮削的本意是使套管光滑,露出原始外表。为下入封隔器或其它与套管相接触的工具扫清障碍。

通井和刮削是对套管的一次小型清洗,同时也是对套管内径情况的摸底和资料录取。

监督和关注要点:

1. 选用通井规和刮削器必须符合设计要求;

2. 严格控制下放速度;

3. 在刮削遇阻井段,应边循环冲洗边缓慢下放,并反复多次活动,直至悬重正常;

4. 管柱遇阻不得猛蹾、猛下。当悬重下降20-30kN 时,应停止下放,用上提再下放,反复活动管柱的方式,以达到正常;

5. 不得使用通井规和刮削器做冲砂工具。

(八). 找串和验串

找串和验串在概念上的界定划分不是十分清晰。常常是找串和验串为同一工作。如果已经确定了某一井段套管外串槽,这时通过井下作业的方法录取串通量资料可以叫做验串。如果尚不能确定串槽与否,或者确定有串槽,尚不知准确井段,用井下作业的方法确定是否串槽和串槽位置可以叫做找串。这时的找串和验串是同时进行的。

找串和验串是确定油井故障性质。因此资料录取的准确性至关重要。找串、验串的进行在井下作业中可以采用封隔器试压和放射性同位素测试方式,也可以采用声幅测井与原声幅对比的方式。

1. 封隔器找串:它一般是针对两个已放开的层。将一个封隔器卡在两个层之间,对下部层打入清水,若环形空间返出,说明两层串通。

2. 放射性同位素找串:它一般是针对未放开的层对放开的层的串通。若底部为水层,但未射开。上部为油层,已射开。发现油层突然出水。怀疑底部水层上串,可以采用向油层挤入同位素的方法来检验。施工方法是先测出两个层间的放射性基线。再向油层挤入同位素。然后用清水充分洗井,洗去套管内壁可能粘着的同位素。再测放射性曲线。最后进行两条放射性曲线的对比,在对比中得出结论。

监督和关注要点:

1. 封隔器找串前,在油层井段上方验证其密封性。找串完毕后提至油层井段上方再度验证封隔器密封性。两次验证完好,说明找串中封隔器完好;

2. 试吸收量和串通量选用8、10、8或10、8、10三个压力值。每值稳压10min 泵入。记录好吸收量。上述压力值根据实际情况可以变更,当然也不限于取三个点,也不限于其中两点数据相同。

3. 确保管柱深度准确无误;

4. 找验串管柱连接后要先行试压,确保不漏;

5. 使用同位素找串,洗井液必须回收处理。不得乱排乱放。当班人员必须过问落实此事。

七. 常规作业项目相关知识

井下作业,施工项目不少,知识繁多。其中的细节即使从事井下作业的人也很难完全掌握。我们决不能要求非从事井下作业的人也去完全掌握这些知识。但是油井管理与井下作业毕竟有着紧密的联系。如同从事井下作业的人掌握一些采油方面的知识对井下作业具有指导意义一样,从事油井管理的人掌握一些井下作业方面的知识,同样会受益匪浅。

下面仅就常规作业项目相关知识作简单介绍。

(一). 油井检泵

1. 油井检泵的概念

抽油井在生产过程中,会受到砂、蜡、气、水、偏磨及各种腐蚀介质的影响。使工作泵或系统中的某些部件出现故障。如杆体断脱、管内结蜡,油管因偏磨而裂口、因腐蚀而穿孔、因断脱而落井以及螺纹漏失等。这些故障会造成油井停产。另外由于工作条件的变化,也须调整某些参数。如泵径、泵深及泵挂结构等。这种为消除抽油井泵挂系统故障和调整工作参数的作业称为检泵。

按照检泵的原因和目的的不同,检泵可以分为计划检泵(又称周期检泵)和躺井检泵(又称无计划检泵)。计划检泵就是检泵的日期是预先定好的,而躺井检泵是在油井不能正常生产时采取的紧急措施。

2、检泵施工作业

管式泵的检泵主要内容是起下油管、抽油杆、洗井冲砂、组配管柱。这些工作内容的完成对所使用的管柱和工具都有特定要求。

(1). 对油管质量的要求:

a. 无弯曲变形、无裂缝、无腐蚀,螺纹完好;

b. 油管内外清洁,无油污、无结蜡、无泥砂、无铁锈及其它杂质;

c. 下井前用标准通径规(∮73mm 油管用∮59.5mm 通井规)通过。

(2). 对抽油杆质量的要求:

a. 无弯曲变形、无裂缝、无腐蚀,螺纹完好,外螺纹台肩和接箍端面平整,无凸台和凹坑;

b. 杆体无偏磨,接箍偏磨剩余厚度大于原厚度的80% ;

c. 杆体清洁,无油污、无结蜡和泥砂;

(3). 对深井泵的质量要求:

a. 有出厂合格证;

b. 泵体内外清洁;

c. 泵筒无弯曲、螺纹无损伤、各部螺纹连接紧固;

d. 活塞表面光滑,无伤痕,阀球滚动灵活;

e. 活塞在泵内转动灵活。一人拉活塞轻快自如,无卡阻现象。用手堵住吸入阀,拉动活塞,手感有明显吸力。

(4)、组配管柱的质量要求.

组配管柱的核心要求是各部位深度的准确。做到这一点,应重视三个环节:丈量、记录、计算三个环节。

(五)、泵的安装和下入操作

上个世纪80年代,一位从事改进抽油泵效率的美国专家指出:由于泵的选择不正确、泵的安装位置不正确以及不注意泵的维护保养,在所有有杆泵的井中,泵效较高的可能达不到25% 。他是经过充分调查后,针对当时美国的40多万口有杆泵井讲这番话的。大多数抽油泵井的泵效低下,达不到应有的排量,在全世界都具有共性。

实现泵的高效取决于如下几个方面:

a. 高质量的抽油泵;

b. 合理有效的附件匹配:砂锚、气锚、油管锚等;

c. 合理的沉没度;

d. 合理的工作参数;

e. 高质量地安装。

其中的每个因素都会影响到泵效。这里与我们有直接关系的是如何达到高质量地安装。在检泵中我们发现的与安装有关系的事故有管串的渗漏和抽油杆接头部位的丝扣松脱,有因管串不洁净或修井液不洁净引起的凡尔关闭不严、活塞被卡以及活塞不入泵等等。油管丝扣渗漏应当不难解决。油管扣为锥度扣。锥度扣的最大优势是实现密封容易。只要丝扣是完好的、清洁的、密封油的涂抹是均匀的、上扣扭矩是达标的,就不会有问题。关键是这几个关口必须关关把住。其中抽油杆的上扣,就很值得让人们仔细研究一番。抽油杆扣型不是锥度扣,它也并不需要密封。它所需要的是紧固,确切地说是合理的受力状态。它的紧固是由内外螺纹台肩顶紧实现的;而合理的受力状态是由额定扭矩实现的。紧固和合理的受力状态都要在清洁和润滑的状态中去实现。在美国,抽油杆的上扣有这样的操作规程:螺纹用煤油擦净,涂好润滑油,用抽油杆钳采用额定扭矩上紧。额定扭矩是多少呢?以3 ∕4〞、7/8〞、1〞、1 1/8〞抽油杆为例,分别为48.43、71.96、110.70、152.22kgm 。美国石油学会还介绍了一种“位移控制法”作为上扣推荐操作法。该方法规定,先用手将接头拧紧,如果接头很干净,两个台肩便会合在一起。然后在两个台肩结合处划一竖线。松开接头,再使用工具上紧接头。直到接箍和抽油杆上面的线分开一段规定距离。这段距离的量值由抽油杆尺寸来确定。以3 /4”抽油杆为例,新杆为7.1—8.7mm 、旧杆为5.6-6.7mm ;以7/8”抽油杆为例,新杆为8.7-9.5mm 、旧杆为7.1-9.1mm. 。这种方法经我国有关部门实验测试,发现完全符合上扣扭矩要求。是应当被推广的方法。在抽油杆的上扣中,我们存在的最大问题是扭矩不足的问题,这个问题几乎带有普遍性,特别是新抽油杆。这里有必要对新抽油杆的上扣进行强调。新抽油杆的上扣方法与旧抽油杆是不同的。这就是要二次上扣。即先用额定扭矩上紧,然后卸开,再用额定扭矩上紧。2007年上半年,曾在一个多月时间里,在检泵作业中发现有十几口井的抽油杆发生单纯性丝扣松脱事故,就是上扣扭矩不足的缘故。至于泵刚入井即发生泵的部件被杂物卡的情况,究其原因,或是油管未清洗通径,或是修井中采用水质不清洁,或者是管内有落物所致。

(二). 分层配注

1. 分层配注对井筒环境的要求

分层配注必须有一个比较完好的井身结构、干净的井筒,这样才能达到良好的注水效果。

2、油管防腐和密封要求

分注井要求采用涂料油管。因为普通油管在注入水中的氧、硫、钙等离子的作用下,既会受到腐蚀,也非常容易结垢。这些銹垢类固相物质都可以随注入水进入地层。造成地层的堵塞。下井工具也应做防腐处理。在管柱下井前,在其外螺纹部位中部应缠绕2-3圈胶带。在内螺纹部位涂上密封脂。这样即保证了油管的密封性能也起到了保护油管螺纹的作用。以便下次卸扣方便。这种办法很值得我们南部地区效仿。我们的许多区块的注水井管柱,只要超过2年,有的甚至不足两年, 丝扣就难于卸开了。若采用此办法,何愁丝扣卸不开。

3. 配管柱要求

(1). 一级封隔器管柱

a. 管串的组配以封隔器卡点为参照物,进行均衡考虑。

b. 封隔器所下的位置尽可能靠近上部层位底部,以便减少砂卡可能;

c. 两个配水器应相距8米以上,以保证投捞和测试工具的活动区间。

(2). 多级封隔器分注管柱

a. 以卡点活动范围最小的一级封隔器为参照,进行组配;

b. 其它原则与一级两段制相同。

(三). 注水井调剖

对于注水开发的油田,由于油层的非匀质性,大量的注入水沿高渗透层或高渗透条带突进。致使注水井的吸水剖面很不均匀。这种不均匀性随着时间的推移不断加剧。

为了调整注水井的吸水剖面,提高注入水的波及系数,改善水驱效果,采用向高渗透层和高渗透带注入堵剂的方法。堵剂注入后,发生凝固或膨胀,以降低高渗透层的吸收率。提升注入水对低含水部位的油层的驱油效果。这种工艺措施,称之为注水井调剖。

1. 调剖工艺方法分类

(1). 单液法

这种方法是向目的层注入一种液体。这种液体本身或所携带的物质或进入地层后产生的物质可封堵高渗透层。它的工艺流程:前置液、调剖液、顶替液。

(2)、双液法

这种方法是向目的层注入两种液体。两种液体进入地层后相遇,发生化学反应,产生新的物质。由这种新产生的物质封堵高渗透层。它的工艺流程:前置液、第一反应液、隔离液、第二反应液、顶替液。

2、选井原则

(1). 井组或区块采出程度不高,但含水率较高。井组剩余油饱和度高。油层厚度大,有较大的生产潜力;

(2)、. 油层连通性好;

(3)、注水井的注入状态良好。周围油井受益状态良好;

(4)、纵向剖面在注水开发到目前,水洗程度差异较大;

(5)、固井质量良好,无层间串槽;

(6)、施工后能提高非调剖段的吸水量。

1. 酸化类型

(1). 普通盐酸酸化技术

普通盐酸酸化技术也称解堵酸化。它是在低于破裂压力条件下进行的酸处理工艺。目的是解除井眼附件的堵塞。原理一般为15%-28%的盐酸和添加剂

(2)、常规土酸酸化技术

常规土酸是由盐酸、氢氟酸和水配制而成的酸液。常规土酸对泥质、硅质溶解力较强。适用于碳酸盐含量较低、泥质含量较高的地层。应用土酸处理,一定先用盐酸进行预处理。以溶解碳酸盐类胶结物和一部分钙质、镁质、铝质。以免氢氟酸与之接触,生成氟化钙、氟化镁、氟化铝等水不溶物,造成地层二次堵塞。

(3)、消淀酸酸化技术.

消淀酸是在盐酸中加入消淀剂。这种消淀剂对钙质沉淀、铁质沉淀、氟化物沉淀有较强的溶解能力。能够消除酸化后形成的二次沉淀堵塞。

(4)、泡沫酸酸化技术

泡沫酸是由酸液、气体、起泡剂、泡沫稳定剂组成。其中以酸为连续相,气体为非连续相。由于泡沫的存在,减少了酸与岩石的接触面积,限制了氢离子传质速度,因而能延缓酸岩的反应速度。

(5)、胶束酸酸化技术.

胶束, 这里应当看作是胶状束缚体。这种酸化技术是在酸液中加入一种胶束剂,它的粘度比常规酸液大。在返排中可以有效地悬浮固相颗粒,有利于疏通油流通道。提高地层渗透率。这是胶束酸的主要工效。此外,胶束酸与地层配伍性良好,残渣少,在一定程度上保护了油层。胶束酸具有一定程度上的缓速作用,可以延缓酸岩的反应速度,增加酸液的有效作用距离。

(6)、乳化酸酸化技术.

乳化酸是以油为外相,酸为内相(即油包酸)的乳化液。外相一般为原油或柴油。内相一般为15%-28% 的盐酸和添加剂。油酸比为3 :7。在酸化过程中,当酸液进入地层后,在高温、高压和其它一些物理化学因素的作用下,油膜破裂,盐酸与地层岩石进行化学反应,实现深部酸化,以达到增产目的。

2. 酸液添加剂

(1). 缓蚀剂

在酸化施工过程中,酸液不可避免地会对钢铁器物造成腐蚀。所以保护井下工具、管串和地面设备在施工中的安全,就成为十分重要的问题。为使酸化顺利进行,必须在酸液中加入缓蚀剂,把这种腐蚀降低到允许的安全标准。安全标准是有具体技术指标的。如国外规定一次酸化对金属的腐蚀量不超过98g/m2,高温井245g /m 2。我国按g /m2 h,规定了控制指标。规定中的反应时间最长为4小时。规定的技术指标大体与国外持平。

(2)、破乳剂.

在酸液进入地层后,如果与原油混合成乳化剂,就会影响酸化效果。因此酸液中要添加破乳剂,以防止油酸乳化。

为了利于酸液返排,在酸液中加入助排剂。降低酸液的表面张力。

(4)、铁离子稳定剂

在酸化过程中,由于酸液对铁金属的腐蚀,酸液中不可避免地产生了一定量的铁离子。当残酸中的PH 值大于2时,这些铁离子就会析出,其中三价的铁离子会产生沉淀物。加入铁离子稳定剂就是稳定三价铁离子,使之不产生沉淀。

(5). 粘土稳定剂

即通常的防膨剂,防止粘土膨胀。

3. 施工步骤

(1). 替酸

用酸液或前置液充满油管容积的全过程。

(2). 挤酸

关闭套管闸门向油管注入酸液,使酸液由管鞋进入地层的过程。

(3)、頂替.

将酸液顶出油管直至地层的过程。理论上的顶替量是将所有酸液顶替至地层口,而套管内不留酸液。实际顶替量要稍多一些,目的是保护油层套管。

(4). 关井反应

关井时间依据酸液的不同而不同。

(5). 返排

排出反应后的残酸液的过程。返排对于提高酸化效果起着重要作用。返排是用油管来排。目的是保护油层套管。若地层压力不足,应立即反洗井排酸或抽汲排酸。

(五)、压裂

水力压裂是国内外油气田勘探、开发领域中一项重要增产措施。是人们利用地面高压泵组,以超地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井内。在井底产生高压。当该压力克服井壁附近地层应力达到岩石抗张强度后,就在井底产生裂缝。随后将带有支撑剂的携砂液注入地层,使裂缝得到继续延伸。使被延伸的裂缝受到充填、支撑。停泵后,这些被支撑的足够长的裂缝具有了良好的导流能力。从而实现了增产增注的目的。

2. 压裂液的类型

(1). 活性水压裂液

在水溶液中加入表面活性剂的低粘度压裂液,称之为活性水压裂液。此压裂液配制简单,成本低廉,携砂能力弱,适用于浅井、低砂量、低砂比的小型解堵型压裂和煤层气井压裂。

(2). 稠化水压裂液

以稠化水及表面活性剂配制的粘稠水溶液。该压裂液比活性水压裂液粘度有所提高。携砂能力有所增强。适用于浅井、低砂比的压裂施工。

(3). 水基冻胶压裂液

水基冻胶压裂液是用胶联剂将溶于水的稠化剂高分子进行不完全胶联,使具有线性结构的高分子水溶液,变成线性和网状体结构的高分子冻胶。称之为水基冻胶压裂液。主要添加剂有稠化剂和胶联剂。这是运用最广的压裂液。

此外还有油基压裂液,但用得不多。主要用于避免水敏对地层的伤害。

3. 支撑剂的作用和类型

(1). 支撑剂的作用

在水力压裂中,支撑剂的作用在于充填压裂产生的裂缝。使之不再闭合。形成一个具有高导流能力的流动通道。

(2). 支撑剂的类型

压裂用支撑剂分为天然的与人造的两大类型。前者以石英砂为代表,后者以陶粒砂为代表。20世纪50-60年代,曾使用过金属铝球、塑料球、玻璃球、核桃壳粉碎颗粒等,这些均已被淘汰使用。

(六)、油气水井大修

1. 大修作业的概念及大修作业与小修作业的区别

油气水井大修是隶属于井下作业的一种工艺形式。它的宗旨是解除复杂的井下事故,恢复油气水井的正常生产。它的工艺流程与一般的井下作业相比,相对复杂。用一般的作业设备和技术手段难以达到目的。必须使用倒扣、平面磨铣、套铣、爆炸等技术手段。

大修作业的内容主要包括套管内的复杂打捞和套管修复。广义上也把套管内侧钻、油井封串、堵漏 、堵层、报废井永久封井也纳入大修作业范畴。

大修作业与小修作业的区别主要有如下几个方面。

(1). 内容不同:大修作业的主要内容是负责进行落物的打捞和套管修复。落物打捞是对被卡落物、变形落物、多类型复合落物的打捞。套管修复是对被损坏套管进行整形、加固、补贴、套管更换等综合措施的修复。而小修作业是对油气水井的轻微故障进行的修理和故障排除工作。内容包括冲砂、检泵、水换、钻塞、找封串、找堵漏及简单打捞等。

(2). 使用的技术装备不同:大修作业一般采用提升负荷大,带有旋转系统的修井机。循环系统采用泥浆泵和水龙头。小修作业使用提升负荷较小,一般不带旋转系统的修井机和通井机。循环系统采用水泥车。

(3). 施工方法不同:大修作业主要施工方法是打捞、解卡、倒扣、平面磨铣、套铣、切割、爆炸、套管整形、套管补贴、取换套管……小修作业主要是起下作业、液体循环冲洗、管柱组配……

(4). 技术含量不同:大修作业需要丰富的施工经验,先进的技术、技能,综合的施工手段。而小修作业相对差些。

(5). 施工周期和作业费用不同:大修作业与小修作业相比,施工周期要长、作业费用要高。

2. 打捞施工

(1). 打捞的概念和落物的分类

凡遗留或遗落在井内的物体,用正常起管方法不能将其携带出井口,而必须采用相应的技术措施,下入相应的工具,才能将其抓住携带出井口。这种工艺技术措施叫做打捞。

打捞在油气水井大修施工中所占的井次比例为1/2-2 /3 。衡量一个大修队伍

修井技术能力的强弱,往往看其打捞施工能力的强弱。

在打捞施工中有两个隐喻名称:“落鱼”和“鱼顶”。

“ 落鱼”:凡是遗留或遗落在井内的物体,如钻杆、钻铤、钻头、油管、抽油杆、下井工具、仪器、电缆、钢丝及其它落井小物件,在打捞中都可以被称为“落鱼”。

“ 鱼顶”:落物的顶部位置。

因各种原因造成的井下落物种类繁多、形状各异。但依它们的基本形态,一般被划分为四种类型:

a. 管类落物:

凡是具有一定通径的,可以下入工具从内腔打捞的旋转体。如钻杆、钻铤、油管、封隔器、管式泵等。

b. 杆类落物:

凡是实心或内径较小,只能从外轮廓打捞的旋转体。如抽油杆、加重杆、铅锤、压力计、某些测试仪器等。

c. 绳类落物:

线条状,可曲折、缠绕、打结的落物。如各种电缆、录井钢丝、钢丝绳等。 d. 小件落物:

体积小、重量轻、无具体规定形状的落物。如卡瓦牙、螺丝、榔头、扳手、板牙、碎胶皮、各种机具的散落部件等。

(2)、铅模的作用.

在打捞施工中,对落物顶部即“鱼顶”的形态要准确地了解。这是打捞的前提。如果在修前的资料介绍中不能准确地反映出“落鱼”,特别是“鱼顶”的情况,或施工中出现了未能掌握的新情况。这时候就要借助于特定的工具,通过管柱携带下入至“鱼顶”,对“鱼顶”施加一定钻压进行探触。以得到“鱼顶”形态的准确信息。常用的了解“鱼顶”形态的探触工具,是一种被称为铅模的工具。

铅模是由钢骨架固定一截铅柱构成的。它通过油管或钻杆下入井内。至落鱼的顶部位置,施加一定压力。“鱼顶”部位的表面形态和尺寸就印在了铅柱的底表面。根据铅模印迹的具体形状,我们就可以确定打捞中应当使用的工具。

铅模对“鱼顶”施加压力,取得“鱼顶”表面形状印迹的施工过程,叫铅模打印。

3、取换套管施工.

取换套管技术是用来修复浅层部位套管漏失、破裂、和变形损坏的一种工艺。这种工艺完成的技术指标与新井相同,甚至可以优于原新井的技术指标。如加大通径。将5〞套管改为5 1/2〞套管;增强钢级。将J55钢级换为N80钢级等。这是套管修复中最彻底的修复方法。各油田套管损坏井的口数逐年增加,国内油田的累积总量已经达到30000口以上的庞大数字。在这众多套损井中,有一部分是可以通过取换套管工艺对其进行修复的。

取换套管的环境分为两种,即技术套管内的环境和裸眼内的环境:

(1)、在技术套管内取换处于自由状态下的套管.

所谓自由状态,即处在技术套管内未被水泥固结的套管。取换处于自由状态下的油层套管,其工艺比较简单。通常的办法是下入钻杆携带套管割刀,至套损点下部,对套管进行切割。然后取出割点上部套管。再下入倒扣工具,倒出割点下部的套管短节或短节及下部的若干套管。这样井内套管“鱼顶”就留下了接头或本体丝扣。然后下入新的套管带对扣接头就可以对接了。对扣后紧扣、试压,完成井口装置。取换套管施工即完成。

(2)、裸眼中取换套管

裸眼中的套管指被地层直接包围覆盖的套管。在裸眼中取换套管随着深度的增加,施工难度显著加大。

裸眼中取换套管面临三个难点:

a. 套铣能力的制约

裸眼中取换套管的关键是套铣。取套管的深度取决于套铣的深度。但套铣工艺的实施受到深度的制约。这种制约比钻井中的钻进更为明显和突出。套铣工艺实施采用的管具是套铣管和套铣钻头。套铣管具有较大的外径。以取5 1/2〞套管为例,它一般采用8 5/8〞套铣管。套铣管在进尺过程中,总会有一部分贴向井壁一侧。套铣管越长越是这样。由于它的外径较大,又不像钻杆那样具有比本体大得多的接头,这样,贴向井壁的面积就很大。进尺的过程中就出现了很大的阻力。这种阻力我们称之为吸附阻力。即管壁被井壁吸附。当接单根时,套铣管由旋转运动状态变为静止状态。这种吸附力会把套铣管牢牢吸附卡住。这种卡钻称之为“吸附卡钻”。为了避免和减少“吸附卡钻”现象的发生,对泥浆性能、对操作技巧都会提出更高的要求。

b. “丢鱼”事故的困扰

“丢鱼”事故的发生是在取出套管后,井内鱼顶深度处于套铣钻头下方,脱离套铣管控制的情况。这是因为该部位出现裸眼空洞造成的。这种情况下,再度加深套铣会套偏,形成对套管的纵向切割。甚至完全脱离井内套管。如果下入打捞工具对其进行探摸打捞,打捞工具却摸不到“鱼腔”。使尔后的工作无法进行。其后果可能十分严重。

c. 套铣管被卡死

这里分为两种情况。一种是油层套管对接后发生。这时损失的是套铣管。另一种是套铣中途发生,即套铣工作尚未完成时发生,这时损失的可能不仅仅是套铣管,由于下一步工作不能进行,它的严重后果往往是油井报废。套铣管被卡死往往是粘卡事故发生后又出现地层坍塌,造成无循环通路所致。

4、套管内侧钻

套管内侧钻是一种在修井实践中发展起来的小井眼钻井工艺技术。它是在套管的特定位置开出一个窗口。通过这个窗口下入钻头,钻出新的裸眼。然后对所钻裸眼进行测井解释。最后通过窗口下入尾管固井,或用其它方式完井。

最初的套管内侧钻,完全是为了修井的目的。在修井中常常遇到有些处于邻近

油层部位的套管发生损坏。而采用常规修复办法难于进行修复,而采用取换套管的方法,由于深度大,技术能力又达不到。于是聪明的修井人就创造了特殊的修复套管的方法。在套管损坏部位的上部侧开出一个窗口。利用该窗口,在窗外钻穿地层,并下入小套管完井。这样就利用了套管损坏部位上部的套管,降低了恢复该井的成本,达到了修井的目的。最初的侧钻不具备方向性,而且所钻裸眼较短,称之为自由侧钻。随着定向井技术的发展,套管内侧钻技术本身发生了质的飞跃。人们开始利用侧钻技术向构造高点钻井、向死油区钻井、向新的区快钻井。侧钻技术摆脱了以修井为目的的框框。侧钻井段越来越长,侧钻井斜越来越大。许多水平井也通过侧钻技术相继完成,而且呈现逐年增加的趋势。

套管内侧钻在老井眼完成,它具有很强的优势。它不需要重新征用土地,不需要重新敷设地面管道。它所完成的井眼孔径小,所需动力设备小,原材料和人力的投入都比较少。施工费用比打更新井要少许多。侧钻施工在恢复油井的产能方面也是令人看好的。我国各大油田都打出了一批高产的侧钻井。套管内侧钻已经成为恢复油井产能,保持油田稳产的重要手段。

为理解侧钻技术和侧钻井,下面阐述几条侧钻工艺中的技术术语:

(1)、侧钻井开窗

侧钻井开窗是完成侧钻井的前提。这是一项对操作技能要求很高的工艺。局外人希望能够了解窗口形成的过程,局内人则希望掌握高质量窗口形成的要领。

侧钻井的开窗是利用磨铣工具将套管的特定部位铣出一定形状的缺口。这个缺口被称为窗口。以这个窗口作为由套管进入地层的通道。这个通道可满足于钻具的自由出入。这个窗口形成的工艺过程,称侧钻井的开窗。

侧钻井开窗有两种形式。一种是侧磨式开窗,一种是段铣式开窗。侧磨式开窗形成长椭圆形窗口,段铣式开窗形成圆周全敞开窗口。

a. 侧磨式开窗:首先在套管的特定部位固定一个导斜器。导斜器的主体是由圆钢斜切成一面是圆弧一面是平面的楔形体。被斜切成的平面称为导斜面。导斜面中线与轴线的夹角一般为2°-5°,以3°居多。主体下部是可固定机构,即锚定机构。导斜器被固定好之后,下入开窗铣锥。在转盘的驱动下,方钻杆带动钻具旋转。边旋转边施加钻压。被切削掉的金属碎屑被洗井液带出井口。于是在导斜面对侧的套管壁上,一个长椭圆形的窗口形成了。

b. 段铣式开窗:顾名思义,铣掉一段套管而形成的窗口。也有称断铣式开窗。根据这个字面,可以理解为用截断式铣刀开出的窗口。这一窗口的长度一般为15-20米。这种窗口的开窗工具叫做段铣器也叫截断式铣刀。工具的刀片可以开合。既有侧刃又有底刃。该工具下至设计深度后,开泵打压循环,在开泵打压的过程中,刀片张开。最初的工作状态是定点磨铣。这时刀片的侧刃紧贴套管壁。通过旋转切削,套管壁不断变薄,直至最后消失。套管完全磨穿后,刀片完全打开,泵压表指示数据有明显下降变化。这时定点磨铣结束。开始转入向下施加钻压磨铣。在加压磨铣中,刀片的底刃对套管进行切削。随着钻具的不断下放,被磨掉的套管长度不断加大。一个四周敞开的窗口最终形成。

上述两种开窗方式各有什么优缺点呢?侧磨式开窗具有施工时间短、投入成本低的优点。但它形成的窗口部位由于有倒斜器存在的缘故,突增了若干度井斜。这就对裸眼中测井仪器的下入有了不利的影响。另外由于窗口上边缘部位形同刀刃,

对裸眼电测中的电缆磨损也相应加大。而段铣式开窗,由于要铣掉相当长度的套管,

因此施工时间比较长。窗口形成后不能直接被利用。需要用水泥浆打水泥塞将其固

死。然后下入弯螺杆钻类定向钻具将水泥塞定向钻开,让钻头侧向伸出套管外。一

直到钻头超越底部套管――窗口下边深度并与底部套管水平离开一定距离时,窗口

才能最终确定可被利用。因此采用段铣式开窗的成本投入是比较高的。但是段铣式

开窗所形成的直接可利用窗口利于裸眼电测中的测井仪器的通过,对电缆的磨损也

较轻微。

(2)、定向钻进.

在侧钻井中,定向钻进(包括水平钻进)工艺越来越广泛地被利用。无方向的

自由侧钻已经越来越少了。这是因为,只有定向侧钻才能最大限度地挖掘油层潜力,

提升油井的利用价值。

定向钻进是指在裸眼钻进中,钻头在地层中的运行轨迹是有特定限制的。定向

钻进的工艺设计中对某一油层甚至多个油层位置设定了靶心坐标。并给定了偏离靶

心的范围允许值。即靶区半径。这样,定向钻进就必须实现设计中的命中一个靶区,

或多个靶区的要求。如果偏离了靶区范围,就叫做没有中靶或“脱靶”。这在工程质

量上是决不允许的。

靶心坐标采用大地坐标。靶区范围一般为半径5-30米的圆形。也有的靶区范

围为扇形,或其它形状。

定向钻进使用的特征钻具是弯螺杆钻具。其上部配合以无磁承压钻杆。弯螺杆

钻具下方连接钻头。弯螺杆钻具上方的无磁承压钻杆内装有随钻定向跟踪仪器。无

磁承压钻杆是防止地层磁干扰的屏蔽。它保证了定向仪器的正常使用。

弯螺杆钻具的弯曲角度是不同的。不同弯角的螺杆钻具的造斜率也是不同的。

选用的弯螺杆钻具要符合设计上的要求。弯螺杆钻具驱动钻头旋转,靠水马力实现。

即地面向钻杆内注入一定排量的钻井液实现。当弯螺杆钻具壳体固定,而钻压和泵

压又基本不变的情况下,钻头打出的井眼轨迹是一条方位确定而井斜不断增大的弓

形曲线。钻头在运动中,它所完成的届时井斜以及钻头的届时工作面趋势方位,无

磁承压钻杆内的随钻仪器都能准确测出。并将这些数据及时地反馈到地面直读表上。

如果直读表上反应的数据已经不能满足设计轨迹要求,这时应将转盘上部钻具旋转

一定角度,使底部钻头的工作面满足于设计要求。如果选用的弯螺杆钻具下井后不

能按设计中的造斜率完成井眼轨迹,应及时进行更换。

弯螺杆钻具并不是只能打出弯曲的、不断增斜的弓形井眼轨迹。它也能打出笔

直的井眼轨迹甚至铅直的井眼轨迹。更确切地说只有弯螺杆钻具才能打出技术指标

最高的直井。因为它是定向钻进用的工具。定向当然包括定向直井和铅直井。如果

靠水马力驱动的弯螺杆钻具在地面附加以转盘驱动,弯螺杆钻具的运行轨迹就成了

直线。这种使用弯螺杆钻具在地面附加以转盘驱动的钻进方式在定向钻进中常常被

采用。定向钻井中的“滑动钻进”,也有称“复合钻进”,就是这种钻进形式。如适

当降一下“狗腿度”的时候、稳斜钻进的时候,都是要辅之以转盘驱动的。但转盘

的旋转应当是缓慢的,这是为了保证螺杆钻具的使用安全。

定向钻进的概念中应当包括稳斜钻进。稳斜本身的内涵就有定向之义。为了实

现钻进后裸眼的中靶,往往在增斜或降斜钻进之后进行稳斜钻进。稳斜钻进有两种

方式:一种是继续采用弯螺杆钻具,辅之以转盘缓慢旋转完成稳斜井段;一种是将

弯螺杆钻具起出下入常规稳斜钻具。即在钻头上连接若干钻铤和稳定器,用常规钻

进方法完成稳斜井段。

当随钻跟踪钻进结束后,如果距离靶区还有相当的距离,那么应当在每钻若干

井段后测出一个方位和井斜数据。即单点方位和井斜数据。若出现了影响中靶的偏

差,应及时采取措施来纠正。

不管是自由钻进还是定向钻进,凡是在套管内进行的钻进都存在需要注意的套

管保护问题。而选用定向钻进的侧钻井,裸眼井段往往较长。有的已经远远突破了

1000米,甚至达到了2000米以上。在这种情况下,如果弯螺杆钻具使用井段较短,

无疑会增加套管保护的难度。所以定向钻进完成的裸眼应尽可能多地增加螺杆钻具

完成的井段。

(3)、“狗腿度”的概念及对井下作业的影响

“狗腿度”是一个空间几何概念。在钻井中学名称为“全角变化率”或“井斜曲

率。它的计算方法有几种,通常测井中采用如下公式:

K=∆α/∆l 2+∆φ/∆l 2sin 2α1+α2/2×25

其中α1——井段上端点井斜角;

α2——井段下端点井斜角;

△α—α2-α1;

△Φ—该井段方位角变化值;

△L —该井段长度:m ;

K —全角变化率:°/25m。

一般说来,狗腿度越大,起下钻阻力也越大 。但也不尽然。同样量值的狗腿度,

S 形曲线与弓形曲线相比,前者起下钻的阻力会更大一些。但无论如何,狗腿度的

设计还是会考虑到尔后施工的需求的。

在定向井(含侧钻井)中,相当一部分井,不同的油层有各自的靶区,这就形

成了多靶区井眼。这种井的井眼轨迹比较复杂。曲率变化幅度一般较大,甚至呈现

出多样曲线形态。狗腿度在多个井段呈现高值。在这种井上作业,要格外慎重。

八、封隔器分类及型号编制方法

要了解井下作业,不能不了解一些井下工具。在井下工具中封隔器是应用范围

广范,使用频率很高的工具。它被广泛应用于试油、采油、注水、和油层改造多种

工艺范围。从某种意义上讲,不了解封隔器,就不了解井下工具。了解封隔器就是

要了解封隔器的分类及型号编制方法。这是我们了解井下作业知识不可或缺的。

(一)、封隔器的分类

1、分类

按封隔器实现密封的方式分为四种类型:自封式、压缩式、扩张式、组合式。

2、分类方法

按封隔器封隔件实现密封的方式进行分类。

自封式:封隔件外径与套管内径的过盈配合实现密封。

压缩式:轴向力压缩封隔件,使封隔件外径变大实现密封。

扩张式:径向力作用于封隔件内腔,使封隔件外径变大实现密封。

组合式:指上述三种形式中其中两种形式的组合。

(二)、封隔器型号编制

1、编制方法

按分类代号、固定方式代号、坐封方式代号、解封方式代号、刚体最大外径、

工作温度、工作压差等参数依次排列进行型号编制,见下图:

□ □ □ □ - □ - □

∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣

分类代号 固定方式代号 坐封方式代号 解封方式代号 刚体最大外径 工作温度/工作压差

2、代号说明

(1)、分类及代号

分类: 自封式 压缩式 扩张式 组合式

代号: Z Y K ZYK 形式中其中两种形式的组合

(2)、固定方式及代号

固定方式: 尾管支撑 单向卡瓦 悬挂 双向卡瓦 锚瓦

代 号: 1 2 3 4 5

(3)、坐封方式及代号

坐封方式: 提放管柱 旋转管柱 自封 液压 下工具 热力

代 号: 1 2 3 4 5 6

(4)、解封方式及代号

解封方式: 提放管柱 旋转管柱 钻铣 液压 下工具 热力

代 号: 1 2 3 4 5 6

(5)、封隔器刚体外径表示

用mm 表示的阿拉伯数字值。

(6)、工作温度和工作压差

工作温度为℃,只写出数字值,工作压差为MPa, 只写出数字值。

3、示例

(1)、Y211-114-120/15

它表示了这是一个压缩式封隔器、单向卡瓦固定、提放管柱坐封、提放管柱解

封、刚体最大外径114mm 、工作温度120℃、工作压差15MPa 。

(2)、YK341-90/30

它表示了这是一个压缩扩张组合式封隔器、悬挂固定、液压坐封、提放管柱解

封、工作温度90℃、工作压差30MPa 。

(3)、Y425-115

它表示了这是一个压缩式封隔器、双向卡瓦固定、旋转管柱坐封、下工具解封、

刚体最大外径115mm 。未注明工作温度和工作压差。根据双向卡瓦固定和下工具解

封分析,这是一个丢手封隔器。工作温度、工作压差以及坐封载荷、丢手压力等项

技术指标可以向工具提供方查询。

九、主要修井工具简介

修井工具是一种动态使用的工具。它的使用过程是一个不断做功的过程。所以

了解修井工具特别有助于了解井下作业的基本操作方法。

(一)、打捞工具

对井下落物具有咬合、卡紧、装入控制、吸附等功能。可以把井下落物从井内

捞出的工具。如公锥、母锥、捞矛、捞筒、捞篮、磁铁打捞器等工具。公锥是通过

它的外螺纹用造扣的方式咬合管类落物内壁;母锥是通过它的内螺纹用造扣的方式

咬合管、杆类落物的外壁。捞矛和捞筒则是通过本身的卡瓦分别对管类落物内壁和

管、杆类落物外壁形成咬合。捞篮具有装入控制功能、磁铁打捞器则具有吸附功能。

(二)、切割类工具

它是割断井内管子的工具,分为内割刀和外割刀。内割刀从管子内腔进入。在

旋转做功中将管子从内壁割断;外割刀则是套着管子下入。在旋转做功中将管子从

外壁割断。

(三)、倒扣类工具

应当说管、杆类打捞工具大多具有倒扣功能。但是这里所说的倒扣类工具并不

指它们,而是指一种叫做倒扣器的工具。它是一种转换动力旋转方向的工具。当采

用正扣钻杆打捞管、杆类落物时,是不能倒扣的。除非卡点上部有反扣接头。可是

如果在正扣钻杆下面连接倒扣器,倒扣器下面连接反扣打捞工具,当钻杆正转时,

打捞工具却是反转的,这样便实现了倒扣。这是因为倒扣器改变了动力旋转方向。

(四)、刮削类工具

这是一个上、下都可以连接管柱的工具。具有刮磨作用的刀片从工具壳体向外

伸出,并紧紧贴合套管壁,以清除套管壁上的污垢和金属毛刺。刮刀片与套管壁的

贴合力来自工具内部的弹簧或洗井时的液体压力。刮削主动力的提供是管柱的上下

活动。

(五)、检测类工具

通径规、铅磨是检测类工具的代表。套管通径规是底部带有内喇叭口的管体。

它由钻杆或油管携带下入井内。可以检测套管是否有缩径、错断、弯曲等变形情况。

油管通径规是完全手工操作的。它是在地面检测油管通径的工具。油管通径规是一

个空心圆柱体。由两端封闭的短管子加工而成。之所以采用空心体,是为了减轻重

量,降低手工劳动强度。内骨架是钢材,外套是金属铅的铅模除了可以对鱼顶打印,

验证鱼顶的形状外,还可以对套管壁打印,以验证套管的损坏程度。

(六)、钻、磨、铣工具

包括钻头、磨鞋、铣鞋。它是通过加压旋转做功达到钻穿硬物,磨铣、切削修

复鱼顶,镗扩套管壁以及清除落鱼外环空的阻卡物质的目的。

(七)、整形类工具

这类工具大多针对套管。主要工具是胀管器。这是一种锥形的圆柱体工具。但

外轮廓并不是同一锥度。短一些的酷似梨形。它通过快速下蹾方式达到将缩径部位

套管胀大通径的目的。

(八)、震击类工具

基本工具是震击器。分下击器和上击器。内部结构比较复杂。工作原理:可以

把该工具分为芯轴(或活塞)和壳体(或缸体)两部分。两部分分别与上、下钻柱

连接。大力上提钻柱至一定负荷,工具的壳体(或缸体)与芯轴(或活塞)间突然

发生无阻力滑动,产生了一定长度的相对位移。位移发生后,工具仍为一体,但总

体长度增加了。由于芯轴(或活塞)与壳体(或缸体)间的突然错位滑动,实现了

下部钻柱的弹性回缩的向下冲击和上部钻柱的弹性回缩的向上冲击。起到向下震击

和向上震击的作用。震击器震击方向的设计是震击力的主要方向。这一类工具在管

柱中的连接位置及配套工具组合是有明确要求的。这一类工具对于处理卡钻事故是

比较有效的工具。特别是在处理钻井工程的卡钻事故中,使用极为普遍。

井下作业技术在不断发展和进步,但基本的操作原则及所遵循的规律是不会改

变的。这就为我们在较短的时间内熟悉和掌握这项技术提供了条件。所以只要我们

开动脑筋,善于分析,就一定会较快地实现对井下作业技术掌握的升华。达到这个

目的,我们的工作一定会有更新的起色。


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