畢業設計-提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究-資料下載頁

　　

【正文】 含 40% 硅粉的 Lumite 水泥 A9 少量的常規水泥，其后為高粘度 高溫水泥 A10 100 袋 50/50 Pozmix H 級水泥加入40%的含有 40%硅粉的 Lumite水泥 A11 2910英尺到 2559英尺使用耐熱水泥 A17 高溫油井水泥 A19 2:1 比例的 poxmix 和含 8%%R5 的耐熱水泥 油管 A5 在輸入端上部為 27/懸掛 A8 熱采井里面的套管 A9 1 英寸的測溫孔 A10 27/；之 上封隔為水的注入 A13 23/, 在底部 10ft Incoloy 接頭 上部是可塑性包裹接頭。流體靜壓力 23/ lbm/ft 的油管修正鑄鋼接頭和 FJ60 螺紋； Inconel 接頭在下部，注水放下23/8in. 油管；空氣在 31/2in. 尾管和 23/ A18 27/ A24 27/ （ 1） 水泥 根據要面臨高溫問題，使用具有熱穩定性的水泥漿。在實施火燒油層區域上 30米 的上部使用常用的 硅酸鹽水泥完井。燃燒區域使用具有熱穩定性的水泥漿 [18]，研究發現，使用二氧化硅（或含有二氧化硅）的 API 類 G 級水泥混合配制的水泥會影響采收率。使用石墨（天然碳纖維、礦棉渣）和變高嶺石（硅酸鋁）配制的具有熱穩定性的高稠水泥漿在高熱循環溫度下 （ 450℃ ） 對抗壓強度和流體滲透率沒有顯著的負面影響，從而適合充填到燃燒區域。這種 API 類 G 級水泥的水、石墨、變高嶺石的最優化配比成分分別是 55%， 15%和 % BWOC。 （ 2） 套管 經過大量的試驗研究證明 ， 較普通套管而言 ， Cr 含量 為 3%的套管 [9]產品具有良好 的抗 CO H2S 和 Cl腐蝕性能 ， 是一種價格適中的 “ 經濟型 ” 非 API 系列油套管產品 。 因此 ， 火驅采油套管用鋼的選材在 Cr 含量 3%的基礎上進行成分調整， 復合添加 Mo、 W、 V 等合金元素提高材料的耐熱性能。 抗腐蝕性能見下表 。 提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究 25 表 CO2 腐蝕速率試驗條件與結果 鋼號 試驗條件 局部腐蝕 腐蝕速度 /（ mm?a1） BG80H3Cr T=60℃， v=， Pco2= 無 普通 N80 嚴重 50 BG80H3Cr T=90℃， v=， Pco2= 無 普通 N80 嚴重 41 （ 3） 防腐蝕對策 針對 氧 化 腐蝕 ， 主要利用化學方法防腐 ， 在注水前后向注入井注入緩蝕劑進行處理 ， 將注入水進行脫氧 、 脫氣 、 殺菌處理 ， 注水過程中添加緩蝕劑進行防腐處理。 如果使用干法燃燒，使用過濾裝置嚴格的除去空氣中的水蒸氣，避免水對氧化反應的催化作用。 （ 4） 射孔 為準確控制注氣位置 ， 防止空氣上竄到其他層 ， 應使用套管射孔完井。套管使用J55 等級和 K55 材料 。 為注入空氣 ， 可使用不銹鋼油管（防止高溫氧化腐蝕） 。 在防沙問題上，使用襯管比較普遍，但考慮到高溫腐蝕環境，使 用 礫石填充 完井 以 避免注空氣停止時出砂 的效果會更好 。 （ 5） 注氣速度 選擇合適的注氣速度一直是火燒油層技術的一個難題 [14]。 如前所述 ， 高溫可動油經水平井產出會使水平井段所處條帶的溫度升高 ， 當該處溫度升高到一定程度后 ， 一旦氧氣從水平段突破 ， 發生高溫氧化 （ 燃燒 ） 則難以避免 。 要實現穩定泄油并保證燃燒前緣不從水平井突破 ， 就必須使空氣中的氧氣全部在結焦帶之前消耗掉 。 換句話說 ，既要保證注入空氣中的氮氣 、 燃燒生成的二氧化碳從水平井排泄出去 （ 否則就會就地成為滅火劑 ） ， 又要保證注入空氣中的氧氣不從水平井排泄出去 。 這在注 、 采 工作制度的控制上存在相當大的難度 。 如圖 和圖 所示注氣速度過大和過小，均會影響生產。 西南石油大學 本科畢業設計 （論文） 26 圖 注氣速 度過小造成油層無法充分燃燒 圖 注入速度過大 造成前緣從水平段突破 在理論上 ， 注 、 采平衡關系的設計和動態控制必須滿足 2 個條件 ： ① 燃燒帶加熱形成的高溫可動油必須及時被采出 。 ② 可動油流到水平段后 ， 不與注入空氣中的氧氣發生接觸。 一旦燃燒前緣從水平井段突破 ， 就會造成大量未被燃燒帶波及區域的原油無法被采出 ， 形成死油區。 為避免上述問題的發生，需要一套實時的井下監測設備來獲得油層的燃燒信息， 得出最佳的注氣速度，保證開采的高效進行。 如何制定合理的注 、 采工作制度 ， 確保煙道氣有效排出的情況下氧氣不從水平生產井突破 ， 是下一步進行火驅輔助重力泄油技術研究的一個重要內容 。 提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究 27 生產井 完井技術 優選 對于生產井而言，需要面對高溫 、 CO2 腐蝕、氧化腐蝕、出砂等問題。 國外一些項目生產井使用的完井技術 統計 如表 所示 。 表 國外一些項目生產井使用的完井技術 統計表 項目編號 完井情況 項目編號 完井情況 套管（英寸） A2 85/8，至產層頂部 A5 85/8，至產層頂部 A7 7 A8 51/2 A9 51/2 A10 7，至產層頂部 A11 51/2(14 lbm/ft K55) A13 7(23 lbm/ft K55) A17 51/2(J55 STC) A18 7(J55) A19 7(17 lbm/ft H40 STC) A24 95/8 裸眼完井 A1 篩管， 60 篩眼孔槽 A2 85/8in， 60 篩眼孔槽篩管 A5 85/8in， 60 篩眼孔槽篩管 A6 85/8in， .， 43/4in， 槽篩管。 65/8in， 65/8in， 。 A7 無篩管 A9 51/2in. 孔槽篩管 A17 無篩管 A24 51/2in. 孔槽篩管 射孔完井 A7 通過全部間隔或者 3或 4個短間隔 A8 全部產層 21/ A9 除有效厚度上部 20 英尺外，所有其他均射孔 A10 每英尺 2 個孔 A19 砂巖層沒英尺 4 個孔 鋼材種類 A2 316SS 篩管和油管 A4 316SS 油管 A7 距套管底部 30 英尺為 304SS；所有 SS 裸露在砂巖層輔助完井后無SS 水泥 A5 G 級硅粉水泥 A8 H 級水泥含有 4%的凝膠 A10 100 袋含 49%硅粉的 50/50 Pozmix H 級水泥后為 40 袋含 40%硅粉的Lumite 水泥 A19 2:1 比例的 poxmix 和含 8%%R5 的耐熱水泥 礫石填充 A2 6╳ 9 礫石，填充與 A5 6╳ 9 礫石，填充與 A9 2040 篩眼 A19 無礫石，使用 12 篩眼的 SS 金屬纏繞代替 A25 壓力填充 油管 西南石油大學 本科畢業設計 （論文） 28 A7 ， 3/4in. 的 測溫孔 l A8 A9 A10 27/8in 的油管， 在 油管之間注入冷水 A13 23/8或 27/附近 A18 27/ A24 31/； 27/管觀測溫度 （ 1） 水泥 和注入井一樣， 根據要面臨高溫問題，使用具有熱穩定性的水泥漿。在實施火燒油層區域上 100 英尺的上部使用常用的硅酸鹽水泥完井。燃燒區域使用具有熱穩定性的水泥漿， 使用注入井相同的水泥。 （ 2） 套管 也和注入井一樣， 火驅采油套管 可選用 鋼的選材在 Cr 含量 3%的基礎上進行成分調整 ， 復合添加 Mo、 W、 V 等合金元素提高材料的耐熱性能。 （ 3） 防腐蝕對策 針對 氧腐蝕 ，和注入井的一樣， 主要利用化學方法防腐 ，可使用 緩蝕劑進行處理 。在 生產過程中由油套環空注入緩蝕劑 ， 可實現生產設備的有效防腐 。 （ 4） 完井 采用 套管射孔完井 [14]， 套管為 H J55 和 K55 等級的材料 ， 可使用不銹鋼襯管生產井 ， 使用礫石填充防砂相比注入井更普遍 。 生產井在完井過程中進行酸化可以消除流動顆粒的形成 。在一 些情況下使用 氣錨 [17]， 作用優于常規的封隔器 。 其次在生產井中安裝井下溫度傳感器或熱電偶 ， 隨時監測采出液的溫度。隨著燃燒前緣迫近生產井 ， 采出液的溫度增高 ， 從油套管環空注入適當的水以冷卻產液 ， 將井底溫度控制在 160℃ 以下 ， 可以在一定程度上減輕腐蝕 。 國外一些項目出現的問題及補救方法 統計如 表 所示 。 表 出現 問題及補救方法 項 目 編 號 問 題 說 明 補 救 方 法 注入效率低的注入井 A1 注入堵塞，主要由三氧化二鐵導致。 從油套 U 形環空注入空氣，從油管放出注 入的空氣。 A3 每 6 到 18 個月注入器的篩孔中形成瀝 青質。 用能溶解瀝青質的溶解沖洗解堵，然后使 用小規模的蒸汽或水阻止爆炸或燃燒。 A7 乳化液使火燒油層生產率下降。 使用地層水或煤油作為載體注入破乳劑 暫時改善生產率。 A11 地下地層結垢，可能是由于燃燒使硫生成 使用磷酸酯作為解堵劑處理，降低沉淀含提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究 29 硫酸鋇、硫酸鍶等化合物。 量。 A18 低注入率。 注入三氯乙烯解決問題。 A20 地層堵塞，可能是由于石蠟沉淀或地層淤 泥造成。 A21 由于空氣的注入使微粒運移或注水和注空氣的交替進行使注入能力下降。 6 到 10口井注入水以后，由于非常穩定的乳化液使燃燒 前緣熄滅。 酸化處理和增加對交替注入的實時測量以提高注入能力。 B7 注入能力下降。 浸酸改造以恢復注入能力。 B9 注入水含有 40 到 172 ppm 的鐵；當水與空氣接觸的時候生成三氧化二鐵，降低了水的注入能力。 酸化處理只能恢復局部的注入能力，使用優質水非常重要。 腐蝕 A3 生產井主要為 S， O2， CO2 腐蝕 。 每一到兩周用緩蝕劑處理一次。 A7 在較高的溫度和酸性水環境下， 10 天后不銹鋼泵的所有部件需要更換。 A8 套管腐蝕使設備頻繁更換。 向油管中注入冷水并分析生產氣體中的 氧氣含量。 A9 腐蝕縮短了設備的壽命。 A11 井下設備、出油管線和地面設備的腐蝕。 通過緩蝕劑控制腐蝕。 A13 注入井的腐蝕既有溫和也有嚴重的情況，大多數的嚴重腐蝕發生在油管后三分之一即空氣和水混合的區域。腐蝕在很多生產井也很嚴重，主要是混合腐蝕作用引起。腐蝕最嚴重的是油管、套管、防噴管線、油嘴、閥門和接頭。 注入系統使用少量的緩蝕劑和人工合成潤滑油；對于注水系統，使用次氯酸鈣和緩蝕劑處理注入用的淡水，一個笨拙且昂貴的方法是每周注入一次緩蝕劑。 A18 高氧氣利用率將減少生產氣體中氧的濃 度；只引起少量的腐 蝕問題。 生產井每周分批處理一次。 A23 同時注入空氣和水會引起嚴重的腐蝕，通過氧化腐蝕，也包括酸性腐蝕，損害生產井，高溫環境會使這種情況更為惡化。 在注水周期開始和結束的時候使用抑制劑；在壓縮機出口安裝冷凝裝置以確保干空氣的注入。 磨損 A3 注入井出砂發生在注入率增加的時候。 A8 Nacatoch 砂巖非常松散。焦炭顆粒使磨損問題惡化。油管經常噴砂處理會破壞篩管。 A9 在火驅的燃燒階段，作為高溫、高氣體含量和出砂問的的生產井，泵必須經常更換。經驗告訴我們在篩孔上 20 至 40 英尺的地方。 A23 高氣體含量的生產井發生砂蝕。 乳化液 A7 需要大量的化學藥品用來破乳。 A8 一個主要的問題。一些石油以泡沫的形式 使用泵將帶水的破乳劑從 2 寸的油管和 1西南石油大學 本科畢業設計 （論文） 30 從套管被產出來。這是局部破碎壓實作用造成的。其中包含了很多固體顆粒。 寸的抽油桿立柱之間泵入井眼底部。 A9 一個連續的問題。大多數生產井是生產重油的，急冷問題、地層水問題、固體顆粒問題。 乳化抑制劑被加入所有的生產井。 A11 在 treated at 170176。 F 使用破乳劑控制。 A13 乳化問題增加生產過程中的腐蝕以及嚴重時 導致停止生產喪失采油能力。腐蝕生產的產品和瀝青，燃燒的表面形狀。 越來越多的昂貴的化學藥品被需求。 爆炸事故 A11 在注入系統中為將爆炸事故降到最低，高 燃點的人造潤滑劑為使用。 A12 在壓縮機的中間階段發生爆炸。人造潤滑 劑被使用于防止火花引起的爆炸。 這種潤滑劑和 75% Anderol 500 和 25% Gulf FR Fluid P47 混合使用。 管道中間使用 %nitrox 每 3 個月處理一次。 完井新需求 注入井和生產井的轉換 火燒 油層技術的燃燒方法可分為正向燃燒法 和反向燃燒法，之前所涉及到的火燒油層技術燃燒方法均指的是正向燃燒法，即燃燒前緣推進方向與注氣方向相同 的方法 。而反向燃燒