史上最全井下作业概述(量大、实用、珍藏版)

更新日期:2018-11-09来源: 浏览次数:151次

==井下作业简介==

井下作业的概念

  井下作业是油田勘探开发过程中保证油水井正常生产的技术手段。埋藏在地下千米或几千米的石油和天然气,是宝贵的地下资源。这些石油宝藏,是通过花费相当代价钻凿通地下油层通到地面的岩石通道开采出来的。而油、水井在长期的生产过程中,不停顿地受到油气流的作用,使油井每时每刻都在发生着变化,逐渐老化,出现各种不同类型的故障,导致油水井不能正常生产,甚至停产。因此,必须对出现问题与故障的油水井进行井下作业,使油水井恢复正常生产。

   井下作业是油田勘探开发过程中保证油水井正常生产的技术手段。井下作业是在野外进行,流动性大,环境艰苦,并且是多工种协作施工;井下作业危险性较大,严守岗位,紧密配合,确保施工人员人身安全、设备安全和作业施工安全。井下作业内容主要有油水井维修、油水井大修、油层改造和试油。

     


油水井维修    

  油水井在采油、注水的过程中,因地层出砂、出盐,造成地层掩埋、泵砂卡、盐卡,或因管柱结蜡、泵凡尔腐蚀、封隔器失效、油管、抽油杆断脱等种种原因,使油水井不能正常生产。油水井维修的目的,是通过作业施工,使油水井恢复正常生产。

油水井维修包括:水井试注、换封、测吸水剖面;油井检泵、清砂、防砂、套管刮蜡、堵水及简单的井下事故处理等修井作业。


油井检泵

  抽油泵在井下工作过程中,受到砂、蜡、气、水及一些腐蚀介质的侵害,使泵的部件受到损害,造成泵失灵,油井停产。因此,检泵是保持泵的性能良好,维护抽油井正常生产的一项重要手段。

  油井检泵的主要工作内容就是起下抽油杆和油管。油层压力不大,可用不压井作业装置进行井下作业,对于有落物或地层压力稍高的井,可用卤水或清水压井后进行井下作业,应避免用泥浆压井。

  检泵工作中需特别重视的是:准确计算下泵深度,合理组配抽油杆和油管,以及下入合格的抽油杆、油管和深井泵等,这是提高泵效的重要措施。


油田注水    

  油田注水是保持油层压力的有效手段,是油田长期稳产高产,提高采油速度最终采收率的有效措施。

  当油田的注水开发方案确定以后,为了取得各注入层的注入压力、注入量等有关资料,在正式注水前必须经过一个试注阶段。

试注:油井在正式投入注水前,所进行的新井投注或油井转注的试验与施工过程叫试注。具体到一口注水井,就是清除新井或油井转注前的井壁和井底的泥饼、杂物、脏物,并确定出注水井的吸水指数,为实施注水方案打下良好基础。试注分三个阶段,即排液、洗井、转注及必要的增注措施。


堵水  

   在油田开发过程中,油层出水会给油田开发工作带来严重影响,甚至降低油田最终开采率。油井出水后,首先确定出水层位,然后采用堵水方法进行封堵。堵水的目的就是在于控制产水层中水的流动和改变水驱油中水的流动方向,提高水驱油效率,力图使得油田的产水量在一段时间内下降或稳定,以保持油田增产或稳产,提高油田最终采收率。

   堵水工艺可分为机械堵水和化学堵水两大类,化学堵水又包括选择性堵水和非选择性堵水及注水井调整吸水剖面。


1.机械堵水就是用封隔器及井下配套工具卡封油井中的出水层位。这种堵水没有选择性,在施工时,配好管柱,使封隔器座封准确、严密,才能达到堵水目的。这种堵水方法可以封上层采下层,封下层采上层,或封中间层采两头和封两头采中间层位。


2.化学堵水就是将化学堵剂注入出水层位,利用堵剂的化学性质或化学反应物在地层中变化生成的物质达到封堵地层出水孔道,降低油井综合含水。

   选择性堵水是将一些高分子聚合物或一些遇水生成沉淀、凝固的无机物挤入地层中。高分子聚合物中的亲水基因遇水后对水有亲合力、吸附性,发生膨胀;遇油则收缩,没有吸附作用。遇水生成沉淀、凝固的无机物则可以封堵地层出水孔道,遇油不会产生沉淀或凝固。

非选择性堵水大多是靠沉淀颗粒堵塞地层孔道。这种堵水方法既堵出水孔道,也堵出油孔道。


==油水井大修==


  在石油井的生产过程中,往往由于井下事故等原因,使油水井不能正常生产,特别是发生井下卡钻和井下落物后,将造成油水井的减产或停产,严重时使油水井报废。因此预防井下事故的发生,迅速处理井下事故,是保证油田正常生产的一项重要措施。油水井大修的主要内容包括:井下事故处理,复杂落物打捞,套管修理,侧钻等。

   油水井大修作业施工复杂,难度大,操作技术要求高,再者,造成井下事故的原因很多,井下事故类型也很多。常发生的井下事故一般分为技术事故,井下卡钻事故和井下落物事故三大类。处理时,须查明事故的性质,弄清事故的原因,采取相应的技术措施加以妥善处理。凡属工艺技术事故,是在工艺过程中发生的,可在施工过程中,针对事故发生的原因预以处理,而井下卡钻事故和井下落物事故,是影响油、水井正常生产的主要井下事故。也是大量的常见的井下事故,在处理时一般要做好以下几个方面工作。

1.清楚的掌握井下事故的现状,弄清是哪一类事故,发生事故的时间、原因,是否进行过处理等。若处理的是井下落物事故,还要弄清落物的形状、大小、性质等。

2.准确的选择处理事故的工具、设备。

3.反复讨论制定施工方案,写出施工设计书。

4.准备好施工用的工具、设备、材料等,进行施工人员的组织、分工等。

5.严格按施工设计要求进行施工,施工中一定要谨慎,边摸索边干,做好施工记录和资料的录取工作。

==井下落物打捞==


1.井下落物类型

  按落物名称性质划分,井下落物类型主要有:管类落物、杆类落物、绳类落物和小件落物。


2.管类落物的打捞

  打捞前应首先掌握油水井基础数据,即了解清楚钻井和采油资料,搞清井的结构,套管情况,有无早期落物等。其次搞清楚造成落物的原因,落物落井后有无变形及砂面掩埋等情况。计算打捞时可能达到的最大负荷,加固井架和绷绳坑。还要考虑到捞住落物后,若井下遇卡应有预防和解卡措施等。

常用打捞工具有母锥、公锥、捞矛、卡瓦捞筒等。


打捞步骤为:

⑴下铅模进行井下探视,了解落物的位置和形状等。

⑵依据落物情况及落物与套管环形空间大小,选择合适的打捞工具或自行设计制作打捞工具。

⑶编写施工设计和安全措施,按呈报手续经有关部门批准后,按施工设计进行打捞处理,下井工具要画示意图。

⑷打捞时操作要平稳。

⑸对打捞上来的落物进行分析,写出总结。


3.杆类落物打捞

 这类落物大部分是抽油杆类,也有加重杆和仪表等。落物有落到套管里的,也有落到油管里的。

⑴油管内的打捞

 在油管内打捞断脱的抽油杆比较简单,如抽油杆脱扣时可下抽油杆对扣打捞或下卡瓦捞筒进行打捞,如果打捞不上来,还可以进行起油管作业处理。

⑵套管内打捞

 套管内打捞较复杂,因为套管内径大,杆类细长,钢度小,易弯曲,易拔断,落井形状复杂等。打捞时,可用带拨钩引鞋卡瓦打捞筒或活页打捞器打捞。当落物在套管内弯曲,可用捞钩打捞。当落物在井下被压实而无法捞获时,用套铣筒或磨鞋磨铣,并用磁铁打捞器打捞碎屑。


4.小件落物打捞

小件落物种类很多,如钢球类、钳牙、牙轮、螺丝等。此类落物虽小但打捞困难极大。打捞小件落物的工具主要有磁铁打捞器、一把抓、反循环打捞篮等。


==卡钻事故处理==

    造成卡钻的原因很多,因而卡钻的类型也很多,常见的有砂卡、蜡卡、落物卡、套管变形卡、水泥凝固卡等。



1.砂卡处理

对卡钻时间不长或砂卡不严重的井,可采取上提下放井下管柱,使砂子疏松解除卡钻事故。

   对于砂卡严重井的处理,一是上提时慢慢增加负荷到一定值后,立即下放迅速卸载;二是上提下放活动一段时间后,提紧管柱刹住车,使管柱在拉伸情况下悬吊一段时间,使拉力逐渐传到下部管柱。两种形式都可能奏效,但每次活动5~10min应稍停一段时间,以防管柱疲劳而断脱。

处理砂卡还可采用蹩压反循环解卡、冲管解卡、大力上提解卡、千斤顶解卡、倒扣套铣解卡等方法。

3.落物卡钻处理

   落物卡钻是指钳牙、卡瓦牙、小件工具等落井将井下工具卡住,造成卡钻。

处理落物卡钻,切忌大力上提,以防卡死,造成事故复杂化。一般处理方法有两种:如被卡管柱可转动时,可以轻提慢转管柱。将落物挤碎,使井下管柱解卡;如上述方法无效,可用壁钩拨正鱼顶后,再捞落物。

4.解除套管卡钻

由于增产措施或其他原因使套管变形、破损等,并误将井下工具下过破损处造成卡钻。处理时,将卡点以上管柱出,修好套管后才能解卡。


==套管损坏修复==

  油田开采的中后期,随着生产时间的加长,作业、修井次数增加,先后将出现套管损坏的情况。套管损坏后,必须及时修复,否则会导致井下事故的发生。


1.套管损坏的检查测量

   套管检查的主要内容有:套管的内径变化,套管的质量、壁厚、套管内壁的状况等。此外,还要检查和确定套管接箍的位置等。

2.变形套管的修复

变形套管用整形的办法修复。

⑴梨形整形器(又叫胀管器

将胀管器下至变形井段,依靠钻具的冲胀力,将变形部位逐步胀开。每次可以胀大的横向距离只有1~2mm,更换工具次数多。

⑵套管整形器

  这种工具使用较多,是比较好的一种整形器。

  套管整形器是用以修复井内套管有压扁、凹陷等变形,使之恢复其接近正常状况的一种专用工具。

  套管整形器由偏心轴,其上装有上、中、下三个辊子和一个锥体头,以及固定锥体头的滚珠和丝堵等组成。将此工具下入套管变形部位之上,进行旋转并施加以适当的压力,迫使锥体头和辊子以很大的横向力,向外挤压套管的变形管壁,使之达到正常的直径与圆度

   套管刮削器:套管刮削器用以清除油井套管内部的任何沉积物,不平整物或毛刺,以便为以后的操作扫除障碍。


3.套管补贴

    对套管穿孔或裂缝的井可以采用补贴措施修复,修复后的套管内径要缩小约10mm左右,一次施工可补贴10~70m,补贴套管尺寸从Ф60mm~Ф273mm,补贴深度从5m至3900m。

⑴补贴管

  补贴管壁厚一般为3mm的无缝钢管,纵向有大波纹,管外缠有0.12mm厚的玻璃丝布,用环氧树脂胶结,每根管长3m。使用时,下管长度可根据设计要求在现场进行焊接,下井前外壁涂环氧树脂。

⑵补贴工具

  主要由扶正器、滑套、上击器、水力锚、活塞筒,固定活塞、活塞、上顶头,活塞杆、拉伸管及胀管器等件组成。

4套管内侧钻

  套管内侧钻主要是修复井下有严重故障的油井。此类复杂井用一般方法处理是很难见效的。必须利用套管侧钻技术修复,使死井复活,提高油井利用率。

   套管内侧钻就是在油水井的某一特定深度固定一个定斜器,利用斜面造斜和导斜作用,用铣锥在套管的侧面开窗,从窗口另钻新井眼然后下尾管固井的一整套工艺。套管内侧钻工艺是定向钻井工艺在油水井大修上的运用。

套管内侧钻的主要工具有定斜器、送斜器、铣锥、钻头、丢手接头、固井胶塞等。


==油层改造==

1、酸化

   油层的酸化处理是有效的增产措施,特别是对碳酸盐油层,更有重要意义。

   酸化是将要求配制的酸液注入到油层中,溶解掉井底附近地层中的堵塞物质,使地层恢复原有的渗透率溶蚀地层岩石中的某些组分,增加地层孔隙,沟通和扩大裂缝延伸范围,增大油流通道,降低阻力,从而增产。


1.碳酸盐地层的盐酸处理

   碳酸盐地层的主要矿物成分是方解石和白云石,其中方解石含量大于50%的称为石灰岩类,白云石含量大于50%的称为白云岩类。碳酸盐地层的储集空间分为孔隙和裂缝两种类型。碳酸盐地层的酸处理,就是要解除孔隙,裂缝中的堵塞物质或溶解部分方解石,白云石,扩大沟通地层原有的孔隙,裂缝,提高渗透性能。

  盐酸酸化原理:碳酸盐地层的酸处理所用的酸液主要是盐酸,盐酸能溶解油层中的碳酸盐类,生成一种可溶性的盐类,用自喷或抽汲排液方式,将反应后的残酸和可溶物质排到地面,增大油流孔道,提高渗透率

2.砂岩地层的土酸处理

  砂岩地层由砂粒及胶结物组成。砂粒主要是石英和长岩,胶结物主要为粘土和碳酸盐类。砂岩的油气储集空间和渗流通道就是砂粒和砂粒之间未被胶结物完全充填的孔隙。

砂岩地层的增产措施通常用水力压裂的方法,对于胶结物较多或堵塞严重的砂岩油气层,也常采用以解堵为目的的常规酸化方法。但它与碳酸岩的酸化有区别,只能通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒,或者溶解孔隙中的泥浆堵塞物以提高、恢复井底附近地层的渗透率。由于地层含泥质较多,含碳酸盐较少,油井泥浆堵塞较为严重而泥浆中碳酸盐含量较低。因此砂岩地层酸处理普遍用土酸处理。

土酸酸化原理:盐酸与氢氟酸的混合液称土酸。土酸中的盐酸可以溶解油层中碳酸盐和一部分铁质,铝质;土酸中的氢氟酸可以溶解砂岩油层中的硅酸盐矿物和粘土矿物。反应生成的气体氟化硅和水均可排到地面,以解除地层中粘土堵塞和泥饼,从而增加近井地带的渗透率。

⑹排酸。为了防止残酸在地层中停留时间过长发生沉淀,反应后立即开井排酸。开井能自喷的,采用控制放喷排液,若不能自喷应及时采用抽汲、混排等方式排液。


==压裂==

   油层水力压裂简称为油层压裂或压裂。它是利用水力传压的方法把油层劈开形成一条或数条裂缝,加进支撑剂,使其不闭合,从而改造油层物性,达到油井增产,注水井增注的目的。

1.油层压裂的作用和原理

⑴压裂的目的和作用

  油层压裂的目的。在于改造油层的物理结构和性质,在油层中形成一条或数条高渗透的通道,从而改变油流在油层中的流动状况,降低流动阻力,增大流动面积,使油井得到增产,水井得到增注。

其作用:通过压裂可改造低渗透油层,解决油田层间矛盾,解除油层堵塞等。


⑵油层压裂的基本原理

   利用液体传压的性质,在地面利用高压泵组,向井内高速注入高粘液体,当注入速度大于  地层的吸收速度时,在井底逐渐形成高压,当井底压力超过地层应力和岩石的抗张强度时,地层就产生裂缝或使原有微小裂缝张开,形成裂缝。随着高压液体不断注入,裂缝不断扩展和向地层深部延伸。当液体的注入速度与地层的渗透速度相等时,裂缝就不再扩展和延伸,此时停泵,裂缝就会重新闭合,为了使裂缝不重新闭合,向裂缝中填入具有一定强度和粒度的支撑剂,停泵后,裂缝就不会重新闭合。这样就改善了近井地带的渗滤条件,使油井增产,水井增加注入量。


2.压裂施工

⑴走泵

   现场用清水,各车辆一起发动。一方面把泵及管线中的空气排掉,便于上水,二是检查各车辆的工作情况。

⑵试压

   目的是检查井口总闸门以上的设备、井口、地面的连接管线能否承受高压作用。试压值为施工设计最高压力的1.2~1.5倍,压力上升到试压值后2~3min下降为合格。

⑶试挤

  打开井口总闸门,启动1~2部压裂车将压裂液挤入油层,目的是检查井下管柱及井下工具工作是否正常,观察地层吸液能力及压力。

⑷压裂

  在试挤中,当排量正常,压力稳定后,开动所有压裂车高压大排量泵入前置液,使压力逐渐上升,达到油层破裂压力。显示压开裂缝的标志是排量增大,泵压降低。压开后观察二、三个点(5~10min)确认地层已形成裂缝,再加砂。

⑸加砂

  裂缝形成,泵压及排量稳定后便可加砂,加砂比由小到大。

⑹替挤

  加砂完后,立即替挤,将井筒内携砂液全部挤入地层,防止砂堵,砂卡现象。

以上工序全部完成后,关井扩散压力并水化,然后抬井口、探砂面、冲砂至人工井底,排液并进行效果观察。


==试油==

试油的概念、目的和任务

   试油工作就是利用一套专门的设备和方法,对通过钻井取芯,测井等间接手段初步确定的油、气、水层进行直接测试,并取得目的层的产能、压力、温度和油、气、水性质等资料的工艺过程。

   试油的主要目的在于确定所试层位有无工业性油气流,并取得代表它原始面貌的数据,但在油

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