一种欠平衡更换管柱工艺方法与流程

文档序号:12719890阅读:249来源:国知局

本发明属于油、气井修井更换作业管柱工艺技术领域,具体涉及一种欠平衡更换管柱工艺方法。



背景技术:

对于已开发十多年的老井,需要更换作业管柱,或要对原作业层位进行增产作业,不能对现有层位造成污染,当前采取方法为压井更换管柱或采用带压作业更换采油(气)管柱。

压井更换作业管柱时,由于采气多年,地层亏空,需注入大量的压井液才能将井压住,再更换管柱,而进入地层的液体会对地层形成水锁,不易排出,形成二次伤害;使干法CO2或N2气泡沫增产作业效果不佳,或给二次排液带来更大的作业费用。

带压作业更换管柱方法周期长,费用大,风险高;在油气价格处于低位时,起到增产不增收的作用,作业成本不允许进行增产作业。

针对以保护油(气)层,降本增效为核心的作业要求,发明了欠平衡更换采油(气)管柱工艺方法。



技术实现要素:

本发明的目的是通过液、气压力置换法,对油、套管气体用液体进行平衡置换,使套管内对地层的回压由气、液构成,油管内对地层的回压由液体构成,并用液体胶塞封堵,当起钻或下钻时,释放套管内气压,使起、下钻过程形成欠平衡状态,达到对油气层的保护要求。

为此,本发明提供了一种欠平衡更换管柱工艺方法,包括如下步骤:采用套管和油管的气压平衡法求取参数;求取施工参数;液、气压力置换法置换油管内气压;液、气压力置换法置换套管内气压;欠平衡法起钻或者下钻。

所述的参数为井内液面深度及井底压力,施工参数为套管注入液量、油管放压气量、油管注入压井总液量、胶液塞顶替量、前置压井液量、套管放压气量、套管和油管的最大控放的临界天然气流量及最大的注入压井液流量、欠平衡起钻时井内液柱高度、欠平衡压力值。

所述液、气压力置换法置换油管内气压的方法为:向套管内注入压井液,同时在油管进行控制放压;油管气体控制放压的流量,以连续下降的油管气压及温度计算出相应气体放喷的流量,进行控制放压;当注入套管的液量达到设计量后,油管的气压应达到零,气体量应达到计算量。

所述液、气压力置换法置换套管内气压的方法为:当油管内气压释放为零后,在油管内注入压井液量、胶塞液量和顶替液量,同时在套管进行控制放压;套管气体控制放压的流量,以连续下降的套管气压及温度计算出相应气体放喷的流量,进行控制放压;当注入油管的液量达到设计量后,套管的气压应达到设计的压力值,气量应达到设计的放气量。

所述的欠平衡法起钻包括如下步骤:更换井口,将原井口更换为环形防喷器和双闸板防喷器;试提钻具,若钻具能够提动,则进行液、气压力置换法压井;上提油管起钻;钻具到井口位置,卸掉环形防喷器,在双闸板防喷器上安装防喷管,防喷管上部再安装环形防喷器,将钻具起到防喷管中,关闭全封闸板后,卸防喷管,取出钻具;安装井口,等下步措施。

所述的欠平衡法下钻包括如下步骤:井口安装双闸板防喷器;套管放压;钻具下部连接一个可蹩掉式堵头,并将环形防喷器与防喷管连为一体;将油管穿过环形防喷器后将钻具置于防喷管内,然后将防喷管安装在双闸板防喷器上;打开全封闸板,将钻具下入井内;关闭半封闸板,卸掉防喷管后,将环形防喷器安装在双闸板防喷器上,正常下钻,直至下到预定深度;坐好采气井口,并连接好采气管线;在油管中注入气体,将钻具底部堵头蹩掉;采用抽汲诱喷法,排除井内压井液;在油管上连接气液分离器将压井液分离在储液罐中,排出气体点火燃烧。

所述的油管内压井液入口处安装节流器,油管内的液体压井时采用液体胶塞进行封堵。

所述的欠平衡更换管柱工艺方法的质量技术要求为:入地液量≤0.5m3;起钻和下钻过程中套放口点火;压井液的密度г≥1;液体胶塞的延迟胶联时间为1-2min,10MPa下,稳压30min,压力下降小于1MPa,水化时间为3-5h;环形防喷器的承压为35MPa,最小通径为180mm,气密封压力为0-15MPa;闸板防喷器的承压为35MPa,最小通径为180mm,双闸板为全封和半封;防喷管的内径为157mm,长度≤2m,连接方式为井口法兰连接;仪表的液体流量计精度为1%,量程为5m3/min,内径为2”,连接方式为油壬连接在注液管线上,供电方式为自供电;仪表的气体流量计的计量方式为温度补偿式压差流量计,连接方式为法兰连接,法兰内径为62mm。

本发明的有益效果:本发明提供的这种欠平衡更换管柱工艺方法,包括如下步骤:采用套管和油管的气压平衡法求取参数;求取施工参数;液、气压力置换法置换油管内气压;液、气压力置换法置换套管内气压;欠平衡法起钻或者下钻;该欠平衡更换管柱工艺方法实现了对油气层的保护,安全环保,施工过程中,没有液体返出,无环境污染。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是平衡后的井内压力状态图。

附图标记说明:1、环形防喷器;2、双闸板防喷器;3、阀门;4、套管;5、油管;6、第一封隔器;7第二封隔器;8、节流器;P地层压力;P油气油管气压;P套气套管气压;h平衡后油套液位差

具体实施方式

实施例1:

如图1所示,油管5内套于套管4,环形防喷器1、双闸板防喷器2和阀门3自上而下依次连接于油管5的顶部,油管5的内部自上而下依次连接第一封隔器6、第二封隔器7和节流器8,第一封隔器6的上部连接阀门3。

一种欠平衡更换管柱工艺方法,包括如下步骤:1)采用套管4和油管5的气压平衡法求取参数;2)求取施工参数;3)液、气压力置换法置换油管5内气压;4)液、气压力置换法置换套管4内气压;5)欠平衡法起钻或者下钻,所述的参数为井内液面深度及井底压力。

1、所述的步骤1:采用套管4和油管5的气压平衡法求取井内液面深度和井底压力的计算方法为:

(1)起钻前井内压力状态:

P+P=P (1)

P+P=P (2)

P≥P (3)

P≥P (4)

(2)液、气压力置换法置换压井后达到的目标状态:

P+P=P (5)

P=0 (6)

P:压井前套管内气压,MPa

P:压井后,套管内气体压力,MPa

P:平衡压井后的液柱压力,MPa

P:压井前套管内液体压力,MPa

P:压井前油管内气压,MPa

P:压井前油管内液压,MPa

P:采气井的地层压力,MPa

(3)将油、套管气体连通,可使井内液柱的高度平衡,且达到液面高度相等,通过列方程,可进行计算液面深度,为确定油管液体胶塞的顶替液量作计算依据;井底压力为采油、气工艺作参考依据。

已知条件

P:油管内气体压力,MPa

P:套管内气体压力,MPa

S:环空面积,m2

S:油管内截面积,m2

H:管鞋深度,m

求取参数:

P:油、套管气压平衡后的井口压力,MPa

h:压井前油管液柱高度,m

h:压井前套管内液柱高度,m

h:油套管气压平衡后,井内液面高度,m

计算参数:

P:井底压力,MPa

α:地层压力系数

1)压井前,油、套管内气体压力与液柱压力之和等于地层压力,得方程1式。

P+h/102=P+h/102 (7)

2)压井前、后,油、套管内的液量保持不变,得方程2式

Sh+Sh=(S+S)h (8)

3)根据压井前后,油套管内的气体质量相等,得方程3式

PS(H-h)+PS(H-h)=P(S+S)(H-h) (9)

通过解联立方程组,计算结果如下

h=(P(S+S)H-PSH-102PS(P-P)S/(S+S)-PSH+102PS(P-P)-102PS(P-P)S/(S+S))/(P(S+S)-PS-P油气S)/(S+S) (10)

h=h-102(P-P)S/(S+S) (11)

h=102(P-P)+h (12)

地层压力及压力系数计算如下

P=P+h/102 (13)

α≈102P/H (14)

2、所述的步骤2:求取施工参数;施工参数为套管4注入液量、油管5放压气量、油管5注入压井总液量、胶液塞顶替量、前置压井液量、套管4放压气量、套管4和油管5的最大控放的临界天然气流量及最大的注入压井液流量、欠平衡起钻时井内液柱高度、欠平衡压力值。

所述液、气压力置换法置换油管5内气压的方法为:向套管4内注入压井液,同时在油管5进行控制放压;油管5气体控制放压的流量,以连续下降的油管5气压及温度计算出相应气体放喷的流量,进行控制放压;当注入套管4的液量达到设计量后,油管5的气压应达到零,气体量应达到计算量。

(1)套管注入液量:

V=102PS (15)

V:注入套管液量,m3

P:油套平衡后,油管气体压力,MPa;

S:油管内截面,m2

102:换算系数1MPa=102m液柱压力;

(2)油管放压气量:

V=10.13(P+0.1)V(T1+273)/(T2+273) (16)

V:地面温度下油管内天然气体积量m3

P:油套平衡后,油管气体压力,MPa

T1:井内温度℃

T2:地面温度℃

所述液、气压力置换法置换套管4内气压的方法为:当油管5内气压释放为零后,在油管5内注入压井液量、胶塞液量和顶替液量,同时在套管4进行控制放压;套管4气体控制放压的流量,以连续下降的套管4气压及温度计算出相应气体放喷的流量,进行控制放压;当注入油管5的液量达到设计量后,套管4的气压应达到设计的压力值,气量应达到设计的放气量。

(3)油管5注入压井总液量V

V=102(P-P)S

V:油管注入总液量(包括胶塞液),m3

P:套管气体压力,MPa;

P:气、液置换后的套管气体压力,即为欠平衡预留的套管气压,

MPa

S:套管内截面,m2

102:换算系数1MPa=102m液柱压力;

(4)胶液塞顶替量:

将地层压力换算为油管内液柱高度,液柱形成的液量为顶替量。

V=102PS-V (18)

V:顶替胶塞液量,m3

V:胶塞液量,m3

P:计算出的地层压力,MPa

(5)前置压井液量

前面计算的V值为注入油管中的总液量,该液量包括前置压井液量,胶塞液量和胶塞顶替液量。

V=V-V-V (19)

V:胶液量,m2

V:胶塞液注完后,置换的压井液,m3

V:顶替胶塞液量,m3

(6)套管4放压气量V套气

V=10.13(P-P+0.1)V(T1+273)/(T2+273) (20)

V:地面温度下套管内天然气体积量,m3

V:油管内注入的胶塞液量+压井液量,m3

P:油套平衡后,套管内天然气压力,MPa

P:预留套管气压,以形成欠平衡压力,MPa

T1:井内温度℃

T2:地面温度℃

所述的液、气压力置换法置换时,注入液体流量小于最大注入液流量,控放气流量小于最大控放气流量。

天然气在井内的流动速度大于临界速度时,会将井内积液或压井液携带出井外,因此,不管在油管内放压或在套管内放压,须保持管内的天然气流速小于或等于其携液的临界流速,其临界流速的计算公式如下:

天然气携液临界流速

vg=1.85((ρlg)σ/ρg)1/4 (21)

vg:液滴在气流中的最小运动速度,m/s;

ρl:液体密度,kg/m3

ρg:天然气密度,kg/m3

g:重力加速度,m/s2

σ:气液界面张力,N/m;

Cd:为曳力系数。井筒中液滴为椭球状,曳力系数约为1

(7)油、套管最大控放的临界天然气流量

当临界流速计算出来后,可根据下式计算出油套管的最大控放流量如下

油管内最大控放的临界流量

Q=173611.1SPvg/Z/T (22)

套管内最大控放的临界流量

Q=173611.1SPvg/Z/T (23)

Q:油管内最小携液产量,m3/min;

Q:套管内最小携液产量,m3/min;

S:油管横截面积,m2

P:油管或套管放压时的井口流动压力,MPa

Z:不同温度、压力条件下的气体压缩因子

T:为温度,K。

(8)油、套管内最大的注入压井液流量

临界流速是天然气在井口控放压力下的流速,该流速与油管内截面或与油套环空面之积,就是置换压井时注入油套内的最大流量;当注入流量大于该值时,会出现瞬间的井内压力大于地层压力,使部分液体被压入地层。

Q=60Svg (24)

Q=60Svg (25)

Q:置换套管内气体时,油管内最大注入液量,m3/min;

Q:置换油管内气体时,套管内最大注入液量,m3/min;

以一定液流量注入时,控放气流量计算

前面计算了采用液、气压力置换法置换压井时,最大注入液流量与最大的控放气流量,设计和施工时不能超过这个参数,否则会部分液体压入地层中,或放压时会将井内液体随气体排出;由于设备性能的限制,注入流量的变化范围不可能在太大,因此,以定液流量注入的方式,来控制随气压变化的气流量,其计算公式如下:

Q=10.13(P+0.1)Q(T1+273)/(T2+273) (26)

Q=10.13(P+0.1)Q(T1+273)/(T2+273) (27)

Q:油管控放气流量,m3/min

Q:套管注入液的流量,m3/min

P:套管中控制放压时的井口压力,MPa

P:油管中控制放压时的井口压力,MPa

Q:套管内注入的流量,m3/min

Q:油管内注入的流量,m3/min

对于7”套管,27/8"油管采用液、气压力置换法压井时,注入液流量与控放

气流量之间的关系如下表:

(9)欠平衡起钻时井内液柱高度

当完成液、气压力置换法压井后,套管内为欠平衡状态预留的压力P释放后,井内液体压力略小于地层压力,井内油、套管液面达到平衡状态;将套管气压换算为井内液柱高度,将地层压力亦换算为井内液柱高度,两者之差,即为井内欠平衡状态时的液柱高度,计算式如下

h=102P-102PS/(S+S) (28)

(10)欠平衡压力值:

P=P-h/102 (29)

欠平衡压力值的大小,以套放口有稳定的天然气燃烧为原则,该值太小火焰易熄灭,该值太大,浪费井内天然气资源。

P:欠平衡起钻时的欠压值,MPa

P:油、套管液、气压力置换法求取的地层压力,MPa

h:欠平衡起钻时,井内液面高度,m

V:注入油管中的总液量,m3

所述的油管5内压井液入口处安装节流器8,油管5内的液体压井时采用液体胶塞进行封堵。

1)油管限流注液法:

在置换套管内气体时,油管内的气压为零,而液体进入空油管后,在自身重力作用下,会形成负压,会使压井液不受控制地自动流入油管中,很快将油管灌满,而套管内的放压流量与注入流量不能及时匹配,很快使井内的压力高于地层压力,造成井内液体被压入地层,使地层受到伤害。

为了防止液体不受控制地进入油管,在油管内压井液入口处,安装一个节流器8,产生节流压差,使进入油管的压井液必须通过泵增压后,克服节流阻力,才能进入油管内,通过调节泵的流量,使进入油管中的流量受控,达到液、气压力置换法置换套管内气体的工艺要求。

当注入流量为0.5m3/min,节流压差为3.8MPa时,节流器的直径为12mm.

2)防少量管柱上窜计算与控制

a、计算

在套管放压过程中,气流会在大直径工具上产生一定的节流压差;若将管柱起到井内只剩余一根油管时,因油管内封堵,该节流压差作用在钻具的等效截面上,有将其推出井外的风险;气流在封隔器与套管之间形成的间隙产生的节流阻力,要克服管柱的重量,套管内形成的气压及气流量通过计算,其结果如下:

通过以上的计算可知,在7"的套管内,放气量达到5.6万方/天(41m3/min),才能产生57KPa的节流压差将一根油管推出井外;在51/2"的套管内,放气量达到5.2万方/天(37.1m3/min),才能产生96KPa的节流压差将一根油管推出井外,起钻时,通过欠平衡压力值,来控制套管的放气量,使释放气流量产生的节流压差分别低于20、32KPa;实质上套管放气量只有1000方/天左右,不可能产生以上的节流压差,在欠平衡状态起下钻时,钻具是喷不出井外的。

b、控制

通过控制环形防喷器的工作压力,提高管柱与环形防喷器的磨擦阻力,防止最后一根油管失控地向上窜动;当油管节箍或钻具进入到环形防喷器后,钻具被卡住,达到控制要求。

本发明的适用条件:

(1)高、低压气井的修井更换作业管柱;

(2)井内有气压的油井,更换采油管柱;

(3)更换气井采气井口。

本发明的质量技术要求:

(1)考核指标

入地液量:≤0.5m3;起、下钻过程中套放口点火。

(2)压井液:密度г≥1

(3)液体胶塞

延迟胶联时间:1-2min;

10MPa下,稳压30min,压力下降小于1MPa;

水化时间:3-5h;

(4)环形防喷器

承压:35MPa

最小通径:180mm

气密封压力:0-15MPa

(5)闸板防喷器:

承压:35MPa

最小通径:180mm

双闸板:全封和半封。

(6)防喷管:

内径:157mm

长度:≤2m

连接方式:井口法兰连接。

(7)仪表

1)液体流量计

精度1%

量程:5m3/min

内径:2"

连接方式:油壬,连接在注液管线上。

供电方式:自供电。

2)气体流量计

计量方式:温度补偿式压差流量计

连接方式:法兰

法兰内径:62mm

3、所述步骤3和4具体参见步骤2。

本发明的具体实施方法:

1)、将步骤1和2的参数填入设计表格中,以指导每步的施工程序。

2)、循环排净泵内空气,泵内返出液进入水柜。

3)、液、气压力置换法置换油管5内气压,详见步骤2的(1)和(2),在套管内以0.09m3/min的流量注入压井液,放喷气流量以油管放喷流量参数监控表和流量计结合,进行监控放压,使放喷过程中,保持注入液量形成的液柱压力,等于油管中气体的释放压力,当套管注够压井液量后停止注入,此时油管内压力应等于零。

4)、用水柜中的液体做小样,验证胶塞液的性能,延迟胶联时间为≥2min,挑挂后的冻胶30min内不掉落;此时胶塞液中不加水化剂。

5)、按胶塞液的参数及比例要求,在700型水柜内配制总量为0.3-0.5m3的表面活性剂胶液、胶联液,准备好胶塞液。

6)、若井内没有采气节流器,在井口油管上安装节流器内径为12mm在油管内以0.45m3/min的流量注入前置压井液+胶塞液+顶替液,放喷气流量以套管放喷流量参数监控表和流量计结合,进行监控放压。使放喷过程中,保持注入液量形成的液柱压力,等于油管中气体的释放压力;当套管压力等于设计的P欠气时,停止注入,或当油管注够设计液量后,套管内的压力应等于设计的P欠气。并记录相关参数,以进行标校参数,

注入液量=前置液+胶塞液+顶替液

7)、若井内有采气节流器,其内径只有3-5mm,注入节流阻力大,油管注入施工压力高,要求施工功率大;可根据实际施工的设备功率所能达到的压力及流量,按以上的计算公式,重新计算出套管释放的气流量,进行控制施工。

5、所述的步骤5的欠平衡法起钻或者下钻

所述的欠平衡法起钻包括如下步骤:

1)更换井口,将原井口更换为环形防喷器1和双闸板防喷器2。

2)试提钻具,若钻具能够提动,则进行液、气压力置换法压井;在套放口安装自动点火装置,释放套管内气压,且自动点火;为防止有气体泄漏,井口采用有害气体检测,并辅以风扇吹送有害气体,减少环境污染。

3)上提油管5起钻;在起钻过程中,若油管内有溢流,说明胶塞上移,采取防喷措施后,将胶塞推送到管鞋位置,可继续起钻;当起出油管中有胶塞时,油管上部连接水笼带,并起出油管,用700型水泥车将胶塞冲到计量罐中,并用水化剂水化。

4)钻具到井口位置,卸掉环形防喷器1,在双闸板防喷器2上安装防喷管,防喷管上部再安装环形防喷器1,将钻具起到防喷管中,关闭全封闸板后,卸防喷管,取出钻具。

5)安装井口,等下步措施。

所述的欠平衡法下钻包括如下步骤:

1)井口安装双闸板防喷器2;井口四通,并在套管口安装压力表。

2)套管4放压;参照套管最大放气流量放压并压点火,以防套放时,将井内液体带出井外,直止井口压力为零。

3)钻具下部连接一个可蹩掉式堵头,并将环形防喷器1与防喷管连为一体;将油管5穿过环形防喷器1后将钻具置于防喷管内,然后将防喷管安装在双闸板防喷器2上;

4)打开全封闸板,将钻具下入井内;

5)关闭半封闸板,卸掉防喷管后,将环形防喷器1安装在双闸板防喷器2上,正常下钻,直至下到预定深度;

6)坐好采气井口,并连接好采气管线;

7)在油管5中注入气体,将钻具底部堵头蹩掉;

8)采用抽汲诱喷法,排除井内压井液;

9)在油管5上连接气液分离器将压井液分离在储液罐中,排出气体点火燃烧。

实施例2

如图1所述,在实施例1的基础上,

1、所述的步骤1:采用套管4和油管5的气压平衡法求取井内液面深度和井底压力的计算方法为:

P=2MPa;P=10MPa;P=8.7MPa;7"套管S=0.0157m2;27/8"油管S=0.003m2;管鞋深度H=3500m,求取压井前油管液柱高度h,压井前套管内液柱高度h,油套管气压平衡后,井内液面高度h;并计算井底压力P,地层压力系数α

将已知参数代入下式:

h=(P(S+S)H-PSH-102PS(P-P)S/(S+S)-PSH+102PS(P-P)-102PS(P-P)S/(S+S))/(P(S+S)-PS-P油气S)/(S+S)

得:h

=(8.7*(0.003+0.0157)*3500-10*0.0157*3500-102*10*0.0157*(10-2)*0.003/(0.0157+0.003)-2*0.003*3500+102*2*0.003*(10-2)-102*2*0.003*(10-2)*0.003/(0.003+0.0157))/(8.7*(0.003+0.0157)-10*0.0157-2*0.0157)

=687.3m

将上式计算结果代入下式

h=h-102(P-P)S/(S+S)

得:

h=687.3-102*(10-2)*0.003/(0.0157+0.003)

=556.39m

再将上式计算结果代入下式

h=102(P-P)+h

得:

h=102*(10-2)+556.39

=1372.39m

再将上式结果代入下式:

P=P+h/102

得:

P=2+1372.39/102

=15.455MPa

再将上式结果代入下式

α≈102P/H

得:

α≈102*15.455/3500

=0.45

2、所述的步骤2:求取施工参数;施工参数为套管4注入液量、油管5放压气量、油管5注入压井总液量、胶液塞顶替量、前置压井液量、套管4放压气量、套管4和油管5的最大控放的临界天然气流量及最大的注入压井液流量、欠平衡起钻时井内液柱高度、欠平衡压力值。

液、气压力置换法置换油管内气体

(1)套管注入液量V

已知,井口油管压力P=8.7MPa,井内为27/8"采气管柱,利用公式V=102PS,计算出注入套管的置换液量如下,

V=102*8.7*0.003

=2.6m3

(2)油管内释放天然气量计算:

已知,油管内气体压力P=8.7MPa,V=2.6m3,按如下公式,计算得

V=10.13(P+0.1)V(T1+273)/(T2+273)

V=10.13*(8.7+0.1)*2.6*(20+273)/(30+273)

=224.1m3

(3)油管注入总液量(包括胶塞液)V

已知,P=8.7MPa,7"套管,27/8"油管,设计预留套管气压P=2MPa,注入油管总液量根据

V=102(P-P)S

计算如下:

V=102*(8.7-2)*0.0157

=10.73m3

(4)顶替液量:V=102PS-V胶液

V=102*15.455*0.003-0.3

=4.42m3

(5)前置压井液量:

将已知参数代入下式

V=V-V-V

V=10.73-0.3-4.42

=6.01m3

(6)套管释放气量计算

已知,P=8.7MPa,设计P=2MPa,地面温度T1=20℃,T2=30℃,根据计算公式

V=10.13(P-P+0.1)V(T1+273)/(T2+273)计算如下:

V=10.13*(8.7-2+0.1)*10.73*(20+273)/(30+273)

=714.73m3

(7)最大控放气流量

已知,液体密度ρl=1074(kg/m^3),表面张力σ=0.06(N/m),气体密度ρg=3.297(kg/m^3),井口压力P=0.1-15(MPa),井口温度T=273+30K(30℃);不同温度、压力条件下的气体压缩因子Z=0.995,取天然气体相对密度=0.57;S=0.003m2,S=0.157m2

将天然气携液临界流速vg=1.85((ρlg)σ/ρg)1/4,油管内最大控放的临界流量Q=173611.1SPvg/Z/T,套管内最大控放的临界流量Q=173611.1SPvg/Z/T,对于27/8"油管,S=0.003m2,在7"套管中的环形面积S=0.0157m2输入EXCELE表,进行计算,其计算结果如下:

液、气压力置换法置换套管内气体

设胶塞液量:暂堵10个油管,对于27/8”油管,总量为V=0.3m3

(8)最大注入液流量

将公式Q=60Svg和Q=60Svg输入EXCELE表,进行计算,其计算结果如下:

以一定液流量注入时,控放气流量的计算

根据公式:

Q=10.13(P+0.1)Q(T1+273)/(T2+273)

Q=10.13(P+0.1)Q(T1+273)/(T2+273)

设计油管注入流量Q=90m3/min,套管注入的液流量Q=450m3/min,井口温度T1=30℃,地面温度T2=20℃;根据井口压力的变化,油、套管内控制释放压力的气体流量,可将以上两个公式输入EXCELE表,进行计算,其计算结果如下:

套管内以0.09m3/min的压井液流量注入,油管控制放出的气体流量如上表所示,当油管压力为14.5MPa时,以13.76m3/min的气流量放压,并点火;当油管压力为1MPa时,以1.037m3/min的气流量放压并点火。

油管内以0.45m3/min的压井液流量注入,套管控制放出的气体流量如上表所示,当套管压力为14.5MPa时,以68.826m3/min的气流量放压,并点火;当套管压力为1MPa时,以5.185m3/min的气流量放压并点火。

(9)欠平衡起钻时井内液柱高度

将已知参数代入下式

h=102P-102PS/(S+S)

h=102*15.455-102*2*0.0157/(0.003+0.0157)

=1405.1m

(10)欠压值计算

设计P=2MPa,根据地层压力与井筒压力相等,可得如下计算式:

将已知参数代入下式

P=P-h/102得

P=15.455-1405.1/102

=1.68MPa

施工准备:

1.液体及材料:

压井液=1-1.5倍井筒容积(m3)

表面活性剂胶塞:50kg

2.设备

作业设备一套。

700型水泥车一台(带水柜)

30m3储液大罐2具

2方计量罐一具

双闸板防喷器:1套

环形防喷器:1套,备用胶套2个;

3.工具

防喷管:一套

可蹩掉堵塞器:1件

等气量放压阀:1件

自动点火器:一套

4.计量仪表:

压力表:2只,

液体流量计1个,气体流量计1个,

要求计量准确,提前对其进行计量标校。

5.地面放喷管线:

油管:10*9.6m

高压三通:8个

排酸筒:1-2个;

旋转地锚:30个

35Mpa水笼带:1*15m

简易操作台:高度2m。

放喷油管:15*9.6m油管。

高压三通:8个

具体实施方法

液、气压力置换法置换压井

针对7"套管和2 7/8"油管形成的采气井筒结构

1.以设计示例为参照,设计出施工参数,添入设计表格中,以指导每步的施工

程序。

附表:

步骤2-5参见实施例1。

本发明的工艺原理为:

通过压井液置换井内大部分天然气,使套管内气体压力与套管内液柱压力之和等于地层压力,使油管内液柱压力等于地层压力,油管井口压力为零,同时使油管内用胶塞封堵;在井口油管环空密封的条件下,套管放压点火,使地层压力处于欠平衡状态;再起、下钻具作业,以达到压井液不压入地层,保护油气层的目的。

本发明的有益效果:

1、利用井内原有的积液,辅之以液、气压力置换法置换压井,达到了保护气层的要求。

2、在压井的同时,使油管采用液体胶塞进行封堵,起钻时不会引起井喷,对环境无污染。

3、井控装置采用成熟的环形防喷器及闸板防喷器技术,可直接实施,不用投入研发。

4、液体胶塞采用表面活性剂类物质,产品低伤害,易于破胶,来源广,成本低,便于实施。

5、可替代带压作业工艺技术,更换井内管柱,防止地层污染,降低作业成本,达到安全、环保的作业要求,具有简单、经济、实用的特点,在三低气田推广应用前景广阔。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

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