连续油管钻塞卡钻分析与对策研究_秦川.pdf

设备运维2023年02月|1230 引言在我国整个社会产业建设和发展进程中，油田开采产业是整个产业体系中不可缺少的一环。因此，需集中力量优化整个油田开采产业技术以及产业投入，为油田开采产业发展提供良好的空间和环境。连续油管钻塞技术是油田开采产业中一项十分重要的技术类型，该技术在整个开采作业中的应用不但可提供技术性保障，提高油田单位整体产能，且能够在一定程度上促使油田开采过程井然有序地向前推进，确保与预期油田开采目标相一致1。1 遇卡类型与原因1.1 砂屑卡连续油管作业中卡砂现象较为普遍，多出现于连续油管冲砂及塞钻时。采用连续油管进行液压洗砂，因操作员缺乏经验或者循环泵车出现故障而停泵，循环中固体杂质析出升高，造成连续油管洗砂卡死。这种情况下，不仅会使井口回压降低，还会影响井下安全生产。另外，连续油管洗砂还可以对套管产生一定破坏作用，进而导致油井产量下降甚至停产，因此需要进行及时维修。再者，当采用连续油管进行钻塞施工时，还会因为工具选用不当、工作流体性能不过关以及钻井过程中停泵而导致碎屑沉降和工具埋藏而发生卡死。1.2 落物卡例如：手持工具、液压钳、橡胶等物落下后，需用连续油管大直径钻孔磨细。连续油管作业时有时突然卡死，管柱被从井内落下的东西推入井壁而不能下降和升高。为了避免这种情况发生，必须及时对其进行修复处理，否则将影响正常作业，甚至引发事故。目前常用的修复方法有人工打捞法、机械破碎法。但这些方法都存在一定缺点，尤其是钢丝绳掉井后，打捞连续油管时因判断不准，使打捞工具的深度过大超出鱼头的深度，使钢丝绳缠绕打捞工具一周，捞完后钢丝绳出现结块现象，引起卡钻现象。1.3 套变卡在腐蚀及压力的作用下，套管发生受损、变形和断裂。连续油管进入套管工作过程中，有可能插入破损的套管或者变形处，引起卡钻现象。1.4 水泥卡固井卡钻是指井下管柱部分被水泥堵塞，下入工具无法正常起吊的现象，常发生在连续油管固井堵漏过程中。连续油管钻塞卡钻分析与对策研究秦川(克拉玛依四维石油科技有限公司，新疆 克拉玛依 834000)摘要：近年来，社会进步迅速，中国基础设施的发展也有了很大的改善。随着中国石油工业的快速发展，连续油管技术正日益广泛地应用于各个油田。当前，连续油管既可应用于简单修井作业又可与专用设备配套完成井下复杂作业。该装备具有结构简洁合理、安装方便灵活等优点，其主要由液压系统、控制系统、动力传动系统及地面装置四部分组成。该设备能够持续加压施工而不会发生井喷现象，不会对环境产生污染，同时避免了压井破坏地层的问题。全套装置在操作室中运行，由手柄进行遥控，有效减轻一线工人劳动强度。同时结合现场实际工业试验情况及连续油管作业技术要求，开发出新一代连续油管作业车。关键词：连续油管作业；遇卡原因分析；解卡方法中图分类号：TE28 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)09-0123-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.09.034Analysis and Countermeasure Research on Coiled Tubing Plug StickingQIN Chuan(Karamay Siwei Petroleum Technology Co.,Ltd.,Karamay 834000,China)Abstract:In recent years,with the rapid social progress,the development of Chinas infrastructure has also been greatly improved.With the rapid development of Chinas petroleum industry,coiled tubing technology is increasingly widely used in various oilfields.At present,coiled tubing can be used for both simple workover operations and complex downhole operations with special equipment.The equipment has the advantages of simple and reasonable structure,convenient and flexible installation,etc.It is mainly composed of hydraulic system,control system,power transmission system and ground device.The device allows continuous pressurize the construction without blowout,and will not pollute the environment,at the same time,the problem of destroying the formation by killing the well is avoided.The whole set of device operates in the operating room and is remotely controlled by the handle,effectively reducing the labor intensity of front-line workers.Combined with the actual industrial test and the technical requirements of coiled pipe operation,a new generation of coiled pipe operation vehicle has been developed.Keywords:coiled tubing operation;analysis on the cause of jamming;unblocking method设备运维设备运维124|2023年03月水 泥 卡 钻 是 由 多 种 因 素 引 起 的，其 中 包 括：(1)钻遇水泥塞、井没有反冲洗或者管柱没有及时提 升、水 泥 固 化、井 下 管 柱(吊 杆)卡 钻 等；(2)挤水泥过程中没有对上套管破损情况进行检查，致使水泥浆窜入套管破损处、短路、上管柱被封，引起卡钻等；(3)水泥挤压过久或者添加剂加入量不准、水泥浆凝结等；(4)施工过程中井温过高，水泥浆没有得到处理，或者井遇高压盐水层使水泥浆性能变坏，以致过早凝固堵塞等；(5)早期固结等，挤井过程中由于计算不合理、漏失等因素影响；(6)挤水泥待凝时因井口漏失和水泥浆返流造成井下管柱封死2。1.5 封隔器卡因采注分离，需多级压裂或者套管压力测试等原因，往往采用连续油管封隔器完成施工。但在实际应用中，常常因为管柱和井下工具故障而导致封隔器失效。如果封隔器失效，将直接影响到生产作业，若密封不严，还会产生漏失液事故。封隔器如不能开启即引起卡钻。常见问题是封隔器橡胶陈化无法回收、卡瓦支承弹簧折断、杂质进入卡瓦内无法高效回收。2 工作原理注射头通过两个液压马达提供动力。夹紧块在链条的带动下利用预紧力对连续油管进行夹紧从而达到升降的目的。夹紧油缸包括两个单缸活塞和一个活塞杆，每个单缸内设有两根相互平行的活塞杆，每根活塞杆分别连接一根弹簧，每根竖杆上端均固定有一块夹紧板。该液压马达为进口的低速、大扭矩柱塞马达。两个液压马达配对使用并通过齿轮啮合传动达到同步旋转，两组液压缸驱动夹紧轴实现链条夹紧，夹紧块在三组液压缸驱动下夹紧油管，油管在链条中经过夹紧块进行上下运动。特殊工艺生产的夹紧块装于链条中并能迅速取出以适应不同管径下的作业要求，压力传感器为膜片结构以测量连续油管注入力及起升力。鹅颈导向器实现辊筒和注射头的持续平滑过渡。PLC 控制系统控制液压油源流量大小及压力变化，保证整个系统运行平稳。两个独立电机分别提供动力，并为传动系统中其他部分供电。大圆弧设计可以降低连续管损坏，提高连续管寿命。利用滚筒对连续油管进行盘绕，以保证连续油管均匀分布于滚筒内部。所述连续油管一端穿过鼓捣空心轴并接有装于该轴上高压旋转接头，再接注水器3。PLC 控制系统根据预先设定好的程序进行控制。整个过程均为自动化完成，无需人工参与，机械与电气配合工作，安全可靠，性能稳定。整套系统全部利用国产元器件组成，性价比高。通过外接水泥车和压裂车，将多种循环液体及气体经连续油管注入井内以适应多种工况要求。PLC 控制，完成整个过程自动化；操作员只需坐在驾驶室内，操控计算机即可完成全部操作过程。设备结构：机架为矩形框架式框架结构。所述液压马达驱动滚筒旋转，同时液压马达还有一个功能就是当连续油管被向上或向下拉出过程中保持一定张力使得连续油管与滚筒纠缠。接着，连续油管经过滚筒前上方的排管装置而被规则地卷绕于滚筒内。HYLJ2 型连续油管注采井自动作业系统是一套自动化程度较高的井下工具组合系统，能够完成井眼轨迹控制、抽油杆柱扶正和注水井调参等工作。连续管作业车运抵作业现场时，确保车尾距井口约 4 m，开动液压泵、操纵控制箱把手、按照铭牌指示起吊控制室、起吊就位、插销位置适时。将滚筒旋转至预设角度。PLC 控制系统控制各个油缸动作，PLC 与上位机通讯连接，自动完成整个作业过程，启动液压泵站，向油箱中供油；打开抽油泵开关，开启真空泵。操作吊车手柄使两支腿抬起，抬起防喷器，安装到井口采油树的上部，使注入头抬起到地面与液压管路相连。将导向装置抬起，安装于注射头。利用车载吊车把连续油管拉出滚筒后插入导向筒内，起动注射头电机向夹紧块输送连续油管，使用吊车提升注入头使连续油管伸入到合适的长度。将喷注头与防喷器相连，撑起 4 条支腿并拉动拉绳，调节转鼓角度以使得连续油管流入注射头方向垂直于转鼓轴线，再操作喷射头电机下入回收连续油管。3 工程实例3.1 卡管经过2022 年 3 月 29 日 04:50 下放油管钻除第十级桥塞，上提 20 m 划眼悬重正常，入口排量 400 L/min，出口排量 400 L/min，循环压力 39.3 MPa，井口压力23.8 MPa，继续下放油管探第十一级桥塞(设计位置4 113.5 m)，油管下放至 4 115 m 遇阻 1.5 T，开始上提油管，井口压力由 23.8 MPa 上涨至 28.8 MPa，上涨 5 MPa 继续上提油管，井口压力逐渐恢复，上提油管至4 104 m 油管挂卡过提 1 t 无法解卡；逐渐增大上提吨位至过提 3 t 仍无法解卡。3.2 卡管原因该井开井时压力 4 MPa，钻完第 10 个桥塞后 1 分钟内压力上升了 8 MPa，导致冲起的井下碎屑、砂、砾石等异物聚集在水平段，造成了卡管，但有通道。根据泵车注入排量和返出液量判断卡管物为桥塞碎屑和砾石，卡管堆积通道较大，没有产生节流，根据卡点计算公式计算卡点位置在 3 691.64 m 左右。3.3 解卡思路(1)保持循环，并提高排量，将井下游动砂清理干净，并清理地层返出砂，防止二次堆积卡管；(2)采用液体减阻剂循环进一步将卡点卡物携带出井；(3)与作业区沟通采取 1.15 密度盐水循环促进桥塞碎屑溶解；(4)如果 1.15 密度盐水效果太慢，改为 15%KCl 溶液循环，加速桥塞溶解；(5)如果应用(3)和(4)手段无法解卡，则准备连续油管背压 35 MPa，套管反打激动管柱解卡；(6)如果仍无法解卡，汇报作业区配置浓度单位体积盐酸 5 m3+缓蚀剂循环顶替至卡点附近浸润解卡。2023年03月|1253.4 解卡流程(1)过提 3 t 无法解卡，保持循环并逐渐增大排量至 450 L/min，更换为 9 mm 油嘴循环，出口排量 450 L/min，循环压力 42.3 MPa，井口压力 22.7 M