連續管速度管柱帶壓起管工藝在川渝地區的應用

李劍秋,李源源,羅 鵬

(川慶鉆探工程公司井下作業公司,成都610052)

摘 要:針對連續管速度管柱排液采氣工藝中原起出速度管柱常用的先壓井后作業方式,在致密氣井中會造成壓井液漏失并污染產層導致產能降低的問題,提出了一種新的暫堵方式——速度管柱帶壓起管工藝。介紹了該工藝的工作原理、關鍵裝置及在現場的應用情況。應用結果表明,速度管柱帶壓起管工藝有效解決了帶壓起速度管柱必須壓井的難題,同時保護了產層,提高了作業效率,降低了生產成本,可以確保生產井順利投產。

關鍵詞:連續管;速度管柱;帶壓起管;堵塞器;連接器

0 前 言

連續管速度管柱排液采氣工藝在各大油氣田已經廣泛推廣應用,其基本原理是利用連續管小管徑對井下流體產生的節流增速作用,當地層流體在天然能量的驅動下進入速度管柱時,由于過流面積比常規生產油管小,基于變徑管柱流體力學原理,使得較小過流截面上的流體速度有所增加,再用地面懸掛器或井筒懸掛裝置懸掛于井筒(或生產油管內部)充當完井生產管柱[1-2]。對于低壓、低產氣井而言,由于其產氣量小,攜液能力有限,加砂壓裂或者酸化后的返排液不能盡快返排出井筒,影響后期生產。氣井進入開采的中后期,由于氣層壓力下降,低壓力井內水量增加,氣體攜液能力變差,井筒積液增加,影響氣井的正常生產甚至出現停產。因此,速度管柱技術主要用于提升氣體的攜液能力,使氣井恢復穩定生產狀態,是油氣田必不可少的開發措施之一[3-5]

近年來,采用連續管作為速度管柱進行排水采氣技術已在川渝地區規模應用,氣井攜液能力較應用前提高85%。對于川渝地區頁巖氣井,一般使用外徑139.7 mm(內徑114.3 mm)套管作為油層套管,使用套管生產時 (井口輸氣壓力取5 MPa),臨界流量應大于5.3×104m3/d才能有效攜帶井筒積液;而使用定制60.325 mm (23/8 in)連續管 (鋼級CT70,壁厚4.45 mm)作速度管柱時 (井口輸氣壓力取5 MPa),臨界流量應大于1.1×104m3/d就能有效攜帶井筒積液。可見,采用連續管作速度管柱可顯著提高地層采氣率[6]

1 連續管速度管柱帶壓起管的工藝原理

采用連續管作速度管柱帶壓起管的工藝原理[7-8]:首先從采油 (氣)樹7號總閥向井內連續管投入管內堵塞器,封堵井筒內速度管柱內通道,為拆除采油 (氣)樹,換裝總閥、防噴器提供井控條件,同時防止起管過程中井筒內氣體從連續管中溢出。再采用延長工具連接油管掛,將滾筒上的連續管穿過注入頭,使用外卡瓦連接器與延長工具連接,使用注入頭上提井內連續管至防噴器以上,關閉防噴器,實現對連續管懸掛和環空封閉,拆除油管掛及提升工具,使用雙環壓連接器兩端分別連接井內和滾筒連續管,利用注入頭上提連續管,實現對剩余連續管的起出,同時將起出的連續管纏繞至地面滾筒[9-11],關閉井口總閥,完成帶壓起連續管作業。

2 連續管速度管柱帶壓起管的關鍵裝置

連續管速度管柱帶壓起管的關鍵裝置[12-15]有投入式堵塞器、可旋轉萬向連接器和雙環壓連接器等。

2.1 投入式堵塞器

帶壓起管工藝的關鍵裝置之一投入式堵塞器,作用是對連續管內通道進行有效的封閉。在下入連續管速度管柱時,提前考慮帶壓起出連續管作業,在下入堵塞器工具上,設計加工堵塞座,在需要帶壓起連續管時,將投入式堵塞器從井口投入,對于直井利用重力使投入式堵塞器進入油管底部堵塞器座內,實現對井內油管的封堵;對于油管下至大斜度或水平井段的速度管柱,需要泵送,將投入堵塞器推送至堵塞器座內,實現對油管內封堵 (正反向承壓35 MPa),為帶壓拆除采油 (氣)樹、安裝井口總閥提供條件。投入式堵塞器和堵塞器座結構如圖1所示。

圖1 投入式堵塞器和堵塞器座結構示意圖

2.2 可旋轉萬向連接器

速度管柱帶壓起管工藝的關鍵裝置之二是實現地面連續管與井內連續管的旋轉連接器。使用延長工具將油管掛連接后,如何簡單高強度連接地面連續管成為關鍵,由于連續管不可旋轉性,需要使用可旋轉萬向連接器 (抗拉力40 t,偏轉15°,360°旋轉)進行井口人工旋轉連接,從而實現強度滿足提升速度管柱質量的要求。可旋轉萬向連接器結構如圖2所示。

圖2 可旋轉萬向連接器結構示意圖

2.3 雙環壓連接器

帶壓起管工藝的關鍵裝置之三是如何實現連續管的上提解卡的雙環壓連接器。為實現使用注入頭提升,設備要求與通過注入頭的連續管外徑一致,由于井內連續管自重大,且可能存在遇卡,需要較大的上提解卡力,加工與連續管外徑、內徑一致的雙環壓連接器 (抗拉力30 t),同時滿足雙環壓連接器能帶壓通過防噴盒、注入頭夾持提升系統,在井口進行井內與地面連續管的對接。上起連續管前,對雙環壓連接器進行20 t拉力測試,保證連接強度滿足起出井內油管的要求,同時也能降低作業勞動強度。雙環壓連接器結構如圖3所示。

圖3 雙環壓連接器結構示意圖

3 連續管速度管柱帶壓起管的現場應用

3.1 速度管柱井況

秋林A井井筒為139.7 mm(5.5 in,內徑114.3 mm)套管完井,造斜點井深1 730 m,入靶點井深2 650 m,人工井底3 815 m,水平段長1 196.66 m, 最大井斜 94.18°, 180-105壓裂井口。該井于2019年4月10日完成全部 (11段)復合橋塞分段壓裂后開井排液, 4月24日下入2 516.32 m連續管 (垂深2 241 m,井斜角72°)作為速度管柱進行排水采氣。現場采用寶雞石油鋼管有限責任公司生產的CT70鋼級、外徑60.3 mm、壁厚4.4 mm連續管,入井工具為Φ175 mm×0.41 m油管掛+Φ89 mm×0.32 m卡瓦接頭+Φ60.3 mm×2 514.7 m油管+Φ89 mm×0.32 m卡瓦接頭+Φ89 mm×0.12 m堵塞器座+Φ89 mm×1.00 m篩管 (Φ10 mm×45孔)。5月10日完成井筒積液排除,測試產能6.11×104m3/d,表明速度管柱技術已發揮攜液作用,為下步生產測井做準備,故需要帶壓起出連續管。作業前井口采 (油)氣樹如圖4所示。

3.2 速度管柱帶壓起管過程

本次連續管速度管柱帶壓起管裝置主要由管內投入式堵塞器、連接工具和連續管作業車、導向器、注入頭、防噴立管、防噴器、井口總閥和壓裂車等設備組成。帶壓起速度管柱時井口及井控裝置如圖5所示。

圖4 采油 (氣)樹示意圖

圖5 帶壓起速度管柱時井口及井控裝置示意圖

速度管柱帶壓起管過程如下:

(1)連續管封堵。2019年4月11日投入油管堵塞器 (Φ46 mm×0.2 m)進行油管內堵塞,泵注清水送堵塞器入座,泵壓3.4 MPa上漲到18.5 MPa,泵注液體3.4 m3(油管內容積3.3 m3),穩壓17.7 MPa無壓降,泄壓至零,無氣無液返出,油管內堵塞完成。

(2)連續管上提解卡。拆除井口采油 (氣)樹,安裝180總閥和防噴器,使用延長工具及外卡瓦接頭,連接油管掛和連接油管,上起懸重18 t,將175 mm油管掛起至防噴器以上,拆除175 mm油管掛及延長工具。帶壓起速度管柱時井口及180總閥裝置如圖6所示。

圖6 帶壓起速度管柱時井口及180總閥裝置示意圖

(3)連續管起管。使用雙環壓接頭連接地面與井內連續管,進行20 t拉力測試合格,通過注入頭直接起連續管出井,同時將起出的管柱纏繞在連續管作業車的滾筒上,起出井內2 515 m連續管。整個過程僅耗時8 h。

(4)連接油管起出后,該井進行連續管生產剖面測井及連續管泡沫沖砂,2019年5月21日將本卷連續管重新下入井內,下入井深2 467 m做速度管柱進行排水采氣。

4 結 論

(1)連續管速度管柱帶壓起管技術在川渝地區成功開展,采用速度管柱生產后,實現不壓井、不對地層造成二傷害,有利于產層保護。對于地層壓力系數低于1的施工井,應用效果良好。填補了帶壓作業領域的技術空白。

(2)對于短期入井使用后,帶壓起出的連續管通過性能測試,其抗拉強度、屈服強度及壁厚均能滿足氣井排水采氣的生產要求,可繼續作為速度管柱再次下井進行排水采氣作業。

(3)通過速度管柱帶壓起管和帶壓下管技術的綜合應用,實現了連續管的重復利用,節約了成本。

(4)與常規不壓井作業機相比:不壓井作業機安裝周期4~5 d,帶壓起出井內油管 2~3 d;連續管作業機安裝周期8~12 h,帶壓起出井內油管4~8 h。帶壓起管有效地提高了生產效率,降低了生產成本。

(5)該作業工藝已在川渝致密氣地區完成了6井次帶壓起速度管柱作業。

參考文獻:

[1]趙彬彬,許學剛,白曉弘,等.低成本速度管柱排水采氣技術探討[J].石油機械,2013(2):84-86.

[2]陶金.速度管柱排水采氣機理及應用[J].石化技術,2018(7):103.

[3]林新宇.大牛地氣體速度管柱排水采氣研究與應用[J].天然氣技術與經濟,2017,4(11):18-20.

[4]王國棟.速度管柱帶壓起管工藝的技術難點及對策研究[J].中國石油和化工標準與質量,2018(9):152-155.

[5]趙彬彬,李麗,白曉弘,等.水平井速度管柱排水采氣技術研究與試驗[J].石油機械,2018(1):88-91,99.

[6]王海濤,李相方.氣井CT速度管柱完井技術理論研究[J].石油鉆采工藝,2009,3(31):41-45.

[7]張赟新,張鋒,陳曉明,等.帶壓起下速度管柱工具研制及其在滴西18X井的應用[J].鉆采工藝,2016,39(1):122-123.

[8]張春,金大權,李雙輝,等.蘇里格氣田排水采氣技術進展及對策[J].天然氣勘探與開發,2016(4):48-52.

[9]李林清,劉昱萍,張雙勝.蘇西區塊積液氣井速度管柱采氣研究[J].石化技術,2015(1):137-138.

[10]姚遠,唐南,周興付.速度管柱排水采氣工藝效果及影響因素分析[J].石化技術,2015(11):84-85.

[11]丁利.連續管速度管柱技術的應用[J].遼寧化工,2014(8):1005-1006.

[12]王博,王東,靳鎖寶,等.蘇里格南區氣井速度管柱適用條件分析[J].斷塊油氣田,2017(2):264-268.

[13]姚遠.較高產氣產水氣井速度管柱應用認識[J].天然氣技術與經濟,2017(2):25-26,66.

[14]平恩順,王林,張建華,等.連續管速度管柱排水采氣技術研究及應用[J].石油化工應用,2017(5):20-25.

[15]白曉弘,趙彬彬,楊亞聰,等.連續管速度管柱帶壓起管及管材重復利用[J].石油鉆采工藝,2015,37(3):122-124.

Application of Process of Pulling out String under Pressure for Coiled Tubing Velocity String in Sichuan-Chongqing Region

LI Jianqiu,LI Yuanyuan,LUO Peng
CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co.,Ltd.,Chengdu 610052,China

Abstract:In view of the problem that the original operation mode of the lifting out velocity string in velocity string drainage gas recovery process of coiled tubing,killing well before operation will lead reduced production caused by the loss of the killing fluid and the pollution of the production layer in the tight gas well,a new temporary plugging mode, pulling out string pressure for velocity string, is proposed.The working principle,the key devices and the field application of the device is introduced.The application results show that pulling out string pressure for velocity string effectively solves the problem that the well must be killed when pulling out velocity string under pressure, protects the production layer,increases operational efficiency, reduces production costs,which can ensure the smooth manufacture of the production wells.

Key words:coiled tubing;velocity string;pulling out string under pressure;blanking plug;connector

中圖分類號:TE933.8

文獻標識碼:B

DOI:10.19291/j.cnki.1001-3938.2020.01.007

作者簡介:李劍秋 (1965—),男,工程師,主要從事連續管工藝技術及現場應用研究。

收稿日期:2019-06-11

編輯:李紅麗

陕西快乐十分前三直走势图