! 年! 月!)) 等分析了高压油气井测试和完井生产中井喷发生的原因和后果提出井口控制配套装置的概念研究井口控制的方法和研制新的装置 + 孙海芳 ) 等提出高温高压碳酸盐岩深井往往具有测试产量不确定易出现又漏又喷复杂情况后续压井易 +) 造成二次污染等问题 + 石希天等提出了塔里木奥

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沣宣杜
5 years ago
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1 ! 年! 月%第! 卷%第期!试油试采技术! 文章编号 )*!! )** ) 高压裸眼油气井钻采一体化井口大四通装置! 徐鹏海! 张莎! 杨双宝! 申彪! 魏保卫中国石油塔里木油田分公司勘探事业部%新疆库尔勒%! 中国石油塔里木油田分公司工程技术部%新疆库尔勒% h KI\ /8I \ / 通讯作者/ 项目支持中石油股份公司科技重大专项碳酸盐岩安全快速高效钻完井技术%!!)!- ) 油气井测试!!! **)* 引用徐鹏海张莎杨双宝 <_a \ ;CDAB[\ =DAB[\K L ^ K N E E E I EK E N \ E \ \ I K I \ E ) P Q!!! **)* 摘要%针对高压裸眼油气井完井转试油时存在的井控风险设计并制造了钻采一体化井口大四通装置该装置采取多尺寸套管密封形式和加长防磨套设计法兰尺寸同时符合钻井防喷器和试油防喷器%采油树安装要求结构及性能满足钻井和试油%采油工艺在钻揭高压目的层之前提前安装钻采一体化四通目的层钻进作业依托一体化四通顺利完成完钻后直接下入测试 )完井一体化管柱进行放喷测试 Ga钻采一体化井口大四通在塔里木油田 ]=%B^%;B 井的成功应用表明该装置能缩短钻完井周期 E降低作业成本操作方便可靠性高适用于高压油气井的试油完井作业关键词%高压油气井完井试油钻采一体化四通井口装置井控风险作业周期 U - V W X )*U! 中图分类号Q*+*%%%文献标识码e%%%RST \/) + ) / * / ) - / * * /! <_a \ ;CDAB[\ =DAB[\K L [CAe PTe N! T A /@ K A / A * ) W!! K < *T A /@ K A / A * ) W 8 Q EE \N X \ /I I \ \ I K I \ E N K N E E E I EK E N \ E E E E / K K EQ\E E I /K E h E E N E Q\ / \ YK / E E L N KI E * N\ \ K K E I / / \E E E I EK I YK / \Z\ / e E \\ \ I K \E E I EK E K N E E DE \ \ E I K \ E K N E \ /I E K EK N Q\ K K II \ GaE E I EK E N \ E \P ]= P B^ E P ;B \ EK I E I Q /S E \ N \ \E \ \E E /I L E E \ \ L N\ \ K L N E /I I \ \ I K E N + \ \ I K E N * /I * * E E E I EK K N * N \ E E * N X* I %%在钻采一体化井口大四通应用前防喷器安装在钻井四通上部构成钻井井口装置完井时需要将钻井四通更换为采油四通并将采油树安装在采油四通上部构成采油气井口装置+ 这样才能满足钻完井和生产的需求+ 塔里木盆地奥陶系鹰山组碳酸盐岩储层埋藏深度普遍在 + b / 压力系数 U+ b!u 硫化氢浓度 b II/ 属于超深异常高压高含硫化氢并且是窄压力窗口 % 储层+ 因此易喷易漏井控风险极大+ 对于这样的超深高压高含硫井钻井井口装置和采油井口是井控重要的设备一些文献有过相关报道+ 窦益华等 ) 针对高压油气井试油完井工艺及其井口控制配套装置提出需从系统上考虑试油完井的井口设备+ 朱进府!))* 收稿! ))!* 修回!))!+ 接受!)!)! 网络版发表!!! % )

2 *! 年! 月!)*) 等分析了高压油气井测试和完井生产中井喷发生的原因和后果提出井口控制配套装置的概念研究井口控制的方法和研制新的装置 + 孙海芳 ) 等提出高温高压碳酸盐岩深井往往具有测试产量不确定易出现又漏又喷复杂情况后续压井易 +) 造成二次污染等问题 + 石希天等提出了塔里木奥陶系碳酸盐岩敏感性储层的钻井难点 * 针对以上问题胥志雄等 ) 程伟等 ) 张川等 ) 张浩等 -) ) 赵忠辉等针对碳酸盐岩易喷易漏常压井提出了钻完井一体式油套管头的新型井口装备理念这种一体化四通可同时满足钻井试油两用有效解决了碳酸盐岩易喷易漏井频繁换装井口带来的风险但是随着井控装备压力级别的提升及钻完井一体化的应用该装备在实际使用过程中经常出现油套管头损坏及芯轴式悬挂器坐挂后无法试压的情况 + 陈浩等 )!) 杨胜海等详细论述了采油气井口装备失效分析文中建议在井口装置设计选材时应提高阀杆等易损件的抗腐蚀能力选择抗腐蚀轴承以提高闸板阀座的耐磨性这为高压油气 *) 井井口装置的选材提供了思路 + 钟功祥等研究了采油树上平板阀门的密封性和开关力矩的影响 ) 因素 + 郑冲涛详细介绍了采油气井口发展现状及油田目前常用的高压深井抗硫套管头设计提出了在结构密封和配套方面的改进建议为高压采油气井口装备的研制提供了思路 + 王鹏 +) 于成水等 ) 文志雄等 ) ) 刘广君针对套管头的损坏原因采用三维静态有限元软件建立套管头整体有限元模型在不同工况条件下对套管头进行应力计算得到套管头整体及各部件的应力分布状态对芯轴式悬挂器失效原因进行分析并提出了结构上的改进这种三维静态有限元应力分析方法为高压采油气井口的整体模型应力分析提供了思路 + 强彦龙等 -)!) 陈惠琴等论述了国内外采油! 气井口装置现状及发展趋势并调研了国外井口密封技术现状 + 文中从高压油气井可能出现环空异常带压的问题出发提出了目前国外高压油气井使用可靠性和稳定性更优的金属密封为主橡胶密封为辅的密封形式这为国产 Ga 高压油气井井口使用金属密封提供了全新的思路 + 鉴于塔里木盆地奥陶系鹰山组碳酸盐岩超深井关井井口压力高达 Ga 储层改造时井口最高施工压力高达 Ga 该区块易喷易漏单井产量高完井后需要长期投产井控风险较高井筒完整性要求十分严格!) + 因此对于这一类型的井必须采用密封形式以金属密封为主的 Ga 钻采一体化高压井口装备进行试油完井 + 近年来针对高压油气井从采油气井口结构优化入手依靠三维静态有限元软件建立采油树整体模型应力分析成功研制了 GaA^ 型钻采一体化井口大四通和与之相配套的采油树 + 在钻揭高压目的层前先安装好钻采一体化四通进行钻进打开油气层接下来的试油完井作业不需再更换四通避免了易喷易漏高压井换装井口作业的风险减少了安装试压时间 + 通过在 ]=B^ 和 ;B 井应用使用这种钻采一体化井口大四通可缩短钻完井周期 E 以上与同类进口采油气井口相比大大节约了成本 + ; 钻采一体化井口大四通技术 %% 从结构组成主要技术参数强度分析配套技术和技术优势等方面介绍钻采一体化井口大四通装置的技术特征 + K; 结构 %% 钻采一体化井口大四通主要由上下法兰钢圈槽两翼阀门加长防磨套压力表等部分组成其结构如图所示 + 该装置的作用是将传统钻井及采油四通的结构优化为钻采一体化四通进而实现钻井完井两用 + ) 整体式主阀 *!)= 形组合阀 **) 弯头 *+p*) 仪表法兰 * +) 手动平板阀 * ) 丝扣法兰 *) 接头 *) 直通式截止阀 * -) 压力表 *) 接头 *) 丝扣法兰 *!*) 堵头 *) 液动安全阀图 ; 钻采一体化井口大四通结构图 <;L--)-/)-+ ) -/ *- /- K@; 主要技术参数 %% 钻采一体化井口四通有三种规格其压力等级为 Ga+ Ga Ga 但其结构相同 + 以塔

第! 卷%第期徐鹏海等高压裸眼油气井钻采一体化井口大四通装置 *+ ) A^型钻采一体化井里木常用的 >g V 口四通为例其技术参数为内表面按 + > 材料屈服强度为 + Ga G 最大应力约为 Ga 红色区域 G 应力垂直最小

l 材料代号和级别分别为 + >和 A^ 规范级别 a[^*b 性能级别 af+ 区域不影响采油树整体的结构强度+ KD;多尺寸套管密封形式 %% 钻采一体化井口大四通可用于密封 U U *U%四通应力分析 //- U+ //!

图 + K B;应力分析内压分析如图! 所示+ 按 + >材料屈服强度为 + Ga 内表面 G 最大应力约为 Ga 红应力约为!

) ) + + U *U!%采油树应力分析采用有限元软件分析采油树本体的结构+ 本强压按! Ga内压分体额定工作压力 Ga 应力为 ++ Ga 如图 * 所示+ 析设定最大 G %% 钻采一体化井口大四通防磨套为特殊加长型 G 防磨套安装到位设计结构!

3 第! 卷%第期徐鹏海等高压裸眼油气井钻采一体化井口大四通装置 *+ ) A^型钻采一体化井里木常用的 >g V 口四通为例其技术参数为内表面按 + > 材料屈服强度为 + Ga G 最大应力约为 Ga 红色区域 G 应力垂直最小通径 // 采油树主侧通径 //*油管帽与 q主阀之间的采用整体式连接采温度等级 ^b_! ) b 油树额定工作压力 Ga 主要位于侧通与主通孔的相贯线约为!* Ga 处以及径向尺寸变化处边缘属于边缘应力集中! l 材料代号和级别分别为 + >和 A^ 规范级别 a[^*b 性能级别 af+ 区域不影响采油树整体的结构强度+ KD;多尺寸套管密封形式 %% 钻采一体化井口大四通可用于密封 U U *U%四通应力分析 //- U+ //!U!+ //! U*+ // 油层套管密封形式为 ][ 橡胶密封 r金属密封激发密封采用有限元软件分析四通本体的结构+ 侧通以上按! Ga内压分析侧通及以下按 + Ga 可以满后一体化四通下法兰可以试压至 + Ga 足超高压油气井的压力级别要求! 图 + K B;应力分析内压分析如图! 所示+ 按 + >材料屈服强度为 + Ga 内表面 G 最大应力约为 Ga 红应力约为!+ Ga 主要集中在顶丝孔色区域 G 与本体通孔侧通与本体通孔相贯线处以及径向尺寸变化属于边缘应力集中区域不影响四通整体的结构强度+ 图 D;密封多尺寸套管结构 < D;L / I / KE;加长防磨套设计 ) ) + + U *U!%采油树应力分析采用有限元软件分析采油树本体的结构+ 本强压按! Ga内压分体额定工作压力 Ga 应力为 ++ Ga 如图 * 所示+ 析设定最大 G %% 钻采一体化井口大四通防磨套为特殊加长型 G 防磨套安装到位设计结构! 图 + 材料为 *+Z 后下部和回接的套管紧贴可以有效保护四通密封面避免钻井及起下钻过程对四通密封面的损伤 + 图 E;钻采一体化四通防磨套安装效果 < E;Y ) ) ) - ) - / * / ) + K;技术优势图 B;采油树本体应力分布 < B;L ) + %%! 降低了井控风险+ 钻采一体化井口四通在钻揭目的层之前一次性安装后试油及后续作业不

4 ! 年! 月 * 需要再次更换四通避免了多次换装井口带来的井控风险+!! 节省了换井口的时间和费用+ 钻采一体化四通比常规完井采油四通节约了一次井口防喷器表 ;钻采一体化井口大四通使用情况 A ;8** ) / / / /) + 井号井深 V / 替液时最高实测目的层 Ga 压力系数套压 V 测试放喷最 Ga 高油压 V 和节流压井管汇重新连接试压的时间促进了钻完井提速+ ]= - U- -U+ B^ + U -U!* 采油树!q 主阀及右翼!q 生产阀门为液动 ;B * +!U - U* 安全阀配套专用液控柜可以实现开关井远程操作大大降低了超高压井口刺漏可能造成的人员 %%以 ;B 井为例 ;B 井位于塔里木盆地塔中隆起塔中北斜坡 ;B 井区目的层是下奥陶统鹰山组鹰三四段蓬莱坝组 + 根据五开钻进溢流关井套压和压 %%换装井口大四通技术要求为该类型油气井通井后液面情况折算地层压力系数!U* b!u 按预计井底温纯气预测井口关井压力超过! Ga 伤害+ 常为五开井的井身结构三级套管头上法兰型号为! )+ 对应的钻井四通和防喷器型号均为! ) ++ 钻采一体化四通型号为! )+! 下法兰 n! )! 上法兰 + 度 l+ /I <Ca封隔器测试工艺采取下 U!+ //Z\ 五阀一封测试管柱管柱组合如图所示+ 以往目的层钻井时依托钻井四通完成完钻后要先打水泥塞封隔高压裸眼目的层回接油层套管后换装完井采油四通依托完井采油四通进行钻磨水泥塞作业最后进行试油完井作业+ 使用钻采一体化四通后在钻揭目的层前先回接油层套管并换装一体化四通一体化四通和防喷器组之间只需使用! )! 下法兰 n! )+! 上法兰的转换法兰进行转换实现了目的层依托一体化四通进行钻进转试油时不需更换完井四通就可以完成试油完井作业+ B;现场应用 %% Ga钻采一体化井口大四通在 ]= B^;B 井先后安装并成功使用+ 在钻揭高压目的层之前提前安装钻采一体化四通目的层钻进作业依托一体化四通顺利完成完钻后直接下入测试 )完井一体化管柱进行放喷测试+ 其中 ]= 井完硫化氢浓钻井深 - / 关井油压高达 -U Ga 度 b- II/*B^ 井完钻井深 + / 关井油压高 *;B 井完钻井深 * / 试油期间达 -U+ Ga * Ga + 三口井试油完井期开井放喷油压高达 - U 间采油树经受住了高温高压含硫化氢的恶劣工况未发生故障及泄漏+ 现场应用结果表明该类型井口大四通有效促进了钻完井提速单井缩短钻完井周期 E 大大降低了井口成本+ 该类型采油树使用统计情况见表 + 图 ;VQGS 井五阀一封测试管柱图 < ;< * - / / ) -N VQGS 测试有效开井时间!!U* \ 累计排液 U+ / 累计产气!!* /* + 先后用 + ////开井求产油嘴刺坏严重求产困难* //油嘴最高油压升 * 关井前油压 - U*++ Ga + 地层压力至 -U! Ga *+U-* Ga 压力系数 U 地层温度 +U l /+ 定产数据! 图和图地温梯度!U!+ l V // 油嘴放喷求产油压 - U!* Ga 日产气 * * + / + 预计无阻流量 +U* n / V E+

5 第! 卷%第期徐鹏海等高压裸眼油气井钻采一体化井口大四通装置 *!! 针对碳酸盐岩易喷易漏高压井在钻揭目的层之前提前换装好钻采一体化四通避免了完钻后换装井口的井控风险+!* 现场应用表明采用国产 Ga钻采一体化采油树能缩短钻完井周期 E 井口使用成本大大降低操作方便可靠性高适用于高压油气井的试油完井作业+ 致谢感谢重庆新泰机械有限责任公司对该类型采油树在加工过程中遇到的技术瓶颈给予的技术支持图 G;VQGS 井 L 求产曲线 < G;L * )N VQGS 参考文献 ) 窦益华许爱荣张福祥等高温高压深井试油完井问 ) 石油机械! *!- )! RS_= \K <_D ;CDAB]Kh [K// N E /I \ \ /I K E \ \ I K E I Z\ a K/ G \! *!- )!!) 朱进府陈宇中欧阳彦辉等高压油气井井口控制配 ) 油气井测试!!!) K ZCA =K \ S_=DAB = \K P \ E / \ YK I/ \ \ I K E K P Q!!!) *) 朱进府季晓红 ) 油气井测试!+!+ ) ;C_@ T< \ P \ YK E YK I / Ca CQ P Q!+!+ ) ) 孙海芳刘飞王志敏高温高压气井试油完井一体化工 ) 钻采工艺!! * )*- 图 ;VQGS 井压力计回放数据图 < ;> //* + *N VQGS ;B 井在钻揭高压目的层前将一体化四通安装到位五开钻进作业依托一体化四通完成+ 钻井转试油后直接下测试管柱避免了碳酸盐岩易喷易漏高压井换装井口的井控风险+ 测试期间采油树经受住了超高温超高压纯天然气井的恶劣工况装备未发生故障及泄漏性能稳定有效起到了第一井屏障的作用为本井测试作业提供了安全保障+ D;结论 %%! 钻采一体化井口大四通采取了多尺寸套管密封形式和加长防磨套设计其法兰尺寸同时符合钻井防喷器和试油防喷器采油树安装要求其结构及性能满足钻井和试油采油工艺+ ^T _ ] PDAB ;\ / T E N [_A C /I I \ CaCQ R E a EK Q \!! * )*- +) 石希天肖铁雷万能等塔里木奥陶系碳酸盐岩敏感 ) 钻采工艺! **! *)* [CT< <T DSQ ^TP DII E I K E \ YK S E L Q / ) R E a EK Q \! **! *)* ) 胥志雄张斌康延军等钻完井一体式油套管头 a) ; ^!!! **!+ +!!) )! 中国 ) 程伟杨笑松井口槽用新型一体式套管头的设计与应 ) 石油矿场机械! *-! *)*+ ZCABP =DAB< R E II ) a N \ E K E N \ K/] E G \! *-! *)*+ ) 张川宋振华郑泳等钻完井一体式油套管头的研制 ) 石油机械!+ *!! )!

6 *! 年! 月 ;CDABZ\K [SAB;\\K ;CAB= R I/E KLE \E EE G\!+ *!!)! -) 张浩郭俊杰单锋等油气井测试!!*! +)+ ;CDABC B_S@KW [CDA] DII E KLE \E EE / I +)+ ) 赵忠辉石化技术!+!*!)!+ ;CDS;\\KRE IEK K I \E NEEII ) 陈浩梁爱武李悦钦等天然气工业!!! +) ZCAC ^TDABDNK ^T=KY D N\E +)!) 杨胜海庄建冬石油工业技术监督 ---!*)*+ =DAB[\\ ;C_DAB@E]K \IEK N\E [KI ak/tek ---!*)*+ *) 钟功祥张天津肖力彤等采油! 气机电产品开发与创新!!! *) ;CSAB Bh ;CDAB QW <TDS ^ Q\K K E EI/E \ N\E E@)RI/E T G \iaek!!! *) ) 郑冲涛 +Ga 钻采工艺!*!!!)* ;CABZ\Q\E + GaK aek Q\!*!!!)* +) 王鹏中国石油和化工标准与质量!*!!- PDABa[KE \KN\ E E Z\/[EE E gk!*!!- ) 于成水张恒刘艳红等钻采工艺!!!+!)! =_Z\\K ;CDABC ^T_ =\ D \\K@)RE aek Q\!!!+!)! ) 文志雄张斌辜志宏等石油机械! *+!!+) PA;\h ;CDABe B_;\\ ^ \/KKIYKI/N\E E G\! *+!!+) ) 刘广君钻采工艺! *!!) ^T_BKWK*R // LE aek Q\! *!!) -) 强彦龙吴建华李世民等国外井口密封技术现状石油机械!!!*!)* gtdab= P_@\K ^T[\/ a K N\E \LE Z\ ak/ G\!!!*!)*!) 陈惠琴苏庆钻采工艺!!-!!-)* ZCACKY [_ gg\\ \EE a EK Q\!!-!!-)*!) 吴奇郑新权邱金平等高温高压及高含硫井完整性指南 G) 北京石油工业出版社!!) 编辑 % 刘述忍第一作者简介徐鹏海男 - 年出生工程师!! 年毕业于西安石油大学石油工程专业主要从事油气井试油完井生产管理工作 + 电话 +! * * / hki\/8 I \/+ 通信地址新疆库尔勒石化大道! 号塔指小区邮政编码 +

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<D6D0D1EBCEFCB3BE2E6169> 什么是中央吸尘系统 Honeywell 中央吸尘系统的典型应用 800000.00 750000.00 700000.00 650000.00 600000.00 550000.00 500000.00 HEPA 450000.00 400000.00 < 0.5 μ 350000.00 300000.00 0-20 250000.00 200000.00 150000.00