探井压裂酸化后快速排液配套技术

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  摘 要:文章介绍了胜利油田探井压裂酸化后排液技术现状,分析了目前探井压裂酸化后排液存在的问题。针对这些问题,开展了液压平衡试油地面装置以及压裂酸化后快速转抽技术的研究,形成了一套比较完善的探井压裂酸化后快速排液配套技术。文章对该技术的组成和原理、关键技术、技术指标和现场应用等进行了详细的论述。 通过大量的现场应用表明,该技术实现了探井压裂酸化后快速排液,体现了周期短、效率高、成本低、操作简单等优点,具有广阔的应用前景。
  关键词:带压转抽 快速返排 缩短周期
  一、探井压裂酸化后排液技术现状
  在油田的勘探开发过程中,对探井进行试油生产是必不可少的环节,胜利油田每年勘探试油井约90口井、200层次。其中大部分井为低渗透油井,必须进行油层压裂或酸化改造。目前压裂或酸化后最常用的排液方法是先放喷,等井口压力降至零后,起出压裂管柱,下排液管柱,地面采用作业通井机作为动力,带动抽油杆和柱塞泵往复运动,实现抽汲排液。这些传统的工作方式存在的主要问题是:
  1.压裂或酸化后需要放喷至井口压力为零,放喷时间长,无法及时转抽;
  2.放喷结束后,起出压裂管柱,下排液管柱,工序多,工人劳动量大;
  3.排液过程中,人工操作通井机无法以稳定的冲程冲次连续排液,影响试油数据的准确性;
  4.入井液返排周期长,会造成地层的污染,影响压裂或酸化效果。
  为了实现探井压裂或酸化后快速返排入井液,提高排液时效,缩短转轴和返排时间,减少施工成本和施工工序,开展了探井试油快速排液配套技术的研究与应用,研发了液压平衡试油地面装置以及压裂酸化后快速转抽技术,有效地解决了上述问题,缩短了探井试油转轴和返排时间,实现了探井试油快速排液。
  二、技术组成和原理
  探井试油快速排液配套技术由两部分组成:液压平衡试油地面装置和酸化压裂后快速转抽技术,酸化压裂后快速转抽技术包括带压更换井口技术和带压下泵技术。技术原理是井下采用杆式泵作为抽汲工具,下压裂或酸化管柱时将杆式泵外筒下入到设计泵挂处;压裂或酸化后放喷,待井口压力小于1MPa时,采用井口堵塞器堵塞井口将压裂井口更换为普通采油井口;利用下泵防喷管和连续抽油杆密封器带压下入抽油泵,实现及时快速转抽;地面采用液压平衡试油地面装置和井架系统带动抽油杆和泵以合理的冲程冲次连续稳定的抽汲排液。
  三、关键技术
  1.酸化压裂后快速转抽技术
  为了实现在井口带压情况下快速下泵转抽,需要考虑在不采用压井液压井的前提下,进行井口装置更换、下泵、下杆等作业,作业过程中如何保证井控安全是要解决的核心问题。通过对作业过程进行分析、分解,配合防喷工具设计,探井酸化压裂后快速转抽技术从堵塞油管更换井口、带压下泵、带压下抽油杆三个大方面来开展研究。
  1.1堵塞油管更换井口
  堵塞油管更换井口技术组成主要包括:油管堵塞器、毛细管、防喷管、打压装置。
  施工时,先关闭主闸门,将油管堵塞器装入防喷管内,连接好毛细管和打压装置,把防喷管连接在井口;打开主闸门,用毛细管控制下放油管堵塞器,当油管堵塞器进入井口下方第一根油管后打压座封;卸调防喷管,安装采油井口;安装防喷管,毛细管卸压,提出油管堵塞器,关闭主闸门,完成井口更换。
  1.2带压下泵
  带压下泵技术组成主要包括:主闸门、抽油泵拉杆半封、防喷管、杆式泵内筒。
  将压裂井口更换为采油井口之后,即可进行下泵施工。杆式泵有内部通道,下泵时仅使用防喷器无法完全控制井内压力。参照油管堵塞器投放方法,利用防喷管来进行泵的投放。方法是将泵预置在放喷管内,防喷管连接在井口,然后打开井口闸门让抽油泵进入油管内,拉杆上设置悬卡部件将泵悬挂于井口,之后利用井口抽油泵拉杆半封进行封井,之后拆掉防喷管。
  1.3带压下抽油杆
  带压下抽油杆主要依靠组合式连续杆密封装置实现密封,主要包括:连续杆自封、变径盘根。
  带压将泵下入井内第一根油管后,安装组合式连续杆密封装置,将组合好的连续杆与泵拉杆连接,采用组合式连续杆密封装置双重密封下抽油杆,实现带压下入抽油杆,下入到预定深度后,碰泵,提防冲距,直接利用变径盘根作为排液盘根进行排液生产。
  2.液压平衡试油地面装置
  装置结构组成主要包括滚筒、减速器、刹车、联轴器、换向电机、油箱、液压泵/马达、液压管线、蓄能器以及油路和气路管线阀件等。工作时,换向电机做动力,驱动滚筒正反转运行,交替缠绕和释放钢丝绳,带动井下抽油杆及抽油泵进行往复抽汲排液;下行程时,采用泵/马达可逆液压元件和蓄能器,储存抽油杆柱下行程的势能,在上行程时释放能量帮助电机做功,实现上下冲程电机功率平衡,能够克服或避免现有技术中存在的不足,有效地延长设备使用寿命,降低设备成本支出,提高试油时效。
  四、主要技术参数
  1.冲程:1m~6m,冲次:0.5~3min-1
  2.额定载荷:120kN
  3.平衡率:大于80%、小于 120%
  4.带压换井口和下泵压力:≤5MPa
  5.组合式连续杆密封装置静密封压力:≤21MPa
  6.组合式连续杆密封装置动密封压力:≤5MPa。
  五、技术特点
  1.在自喷产量较少时可带压转抽,缩短放喷时间和转抽时间;
  2.液压平衡试油地面装置运行平衡率达80%~120%,设备运行节能、平稳,提高了整套设备和发电机的寿命;
  3.液压平衡试油地面装置冲程冲次无级可调,操作简单;
  4.設液压平衡试油地面装置运行自动连续,降低了工人劳动量,提高了排液时效,缩短了排液周期;
  5.整套技术从放喷阶段、转轴阶段、抽汲排液阶段三个方面缩短时间,大大缩短整个试油周期,降低施工成本。
  六、现场应用
  自进入现场应用以来,探井试油快速排液配套技术先后自2011年9月进入现场试验及应用,分别在义177、河185、街503、王153井、梁216井、梁758井等15口探井进行了现场应用,实现了压裂酸化后的带压快速转轴和设定冲程冲次下的连续快速排液,平均缩短了放喷时间5天、转轴时间3天、抽汲排液时间11天,大大降低了施工成本,现场施工成功率100%,其中最大冲程达到6m,最大冲次3.0 min-1,最大负载11.5t、平衡率95%。
  七、结论
  1.探井试油快速排液配套技术从放喷、转轴、抽汲排液三个方面入手,形成了带压转轴、带压下泵和杆、液压平衡抽汲一整套完善的技术;
  2.探井试油快速排液配套技术大大提高了试油效率,缩短试油周期,降低了试油成本,具有可观的经济效益;
  3.通过现场应用证明,该技术完全能够满足压裂酸化探井的试油需要,在国内各油田具有广阔的应用前景。
  参考文献
  [1] 廖明光.油气地质与勘探理论.北京. 石油工业出版社,2011.
  [2] 庞雄奇.油气田勘探. 石油工业出版社,2006.
  [3] 韩修廷.有杆泵采油原理及应用.北京:石油工业出版社,2007.
  作者介绍:马珍福:工程师,2006年毕业于中国石油大学油气田开发专业,现在胜利油田采油院从事注采工艺技术研究。
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