CN102472088A - 油井完井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明与油气工业有关,可供用于产油层的开发。将一采油管(6)连同一密封装置(7)下降到一油并(1)内,再借助密封装置(7)将油井(1)分成上腔体(8)与下腔体(9),以便在井口与上腔和下腔体与产油层之间建立液压连接。其后,逐步安装设备(10)与一止回阀。将冲洗液(4)改用冲洗液(15)取代。接着,另使设备(10)穿过密封装置(7),并沿着环形管道再度建立井口、下腔体与产油层之间的液压连接。其后,采用设备(10)将油井(1)掘深,直到发生油藏流体流入时为止,「井口产油层」的液压系统的差压是利用止回阀与防喷器(3)予以调整。等完成掘深工作时,便从下腔体(9)移出设备(10),而在下腔体(9)与上腔体(8)分隔,和切断产油层与上腔体之间的液压连接期间,装置(7)即被闭合。本技术解决方案增进可供进行的技术作业的效率与品质,以及防止各种油藏流体发生不希望有的流入情形。
Description
技术领域
本发明与油气工业有关,亦即与油气井的钻探及作业有关,可供用于产油层的开发与完井。
背景技术
2006年9月10日RU No.2283418C2,E21B21/00专利揭示一种在钻探油气过程期间有关产油层初期开发的方法,其包括使用不同的钻井液组分而为初期开发产生最佳条件。
该方法是指在产油层的开发上,取决于施工阶段而定,据以选择各种添加到钻井液中的助剂。
1999年10月27日RU No.2140521C1,E21B33/13专利另揭示一种完井方法,其包括产油层的初期开发,采油管的固定,以及产油层的二次开发。
该方法在将采油管安装到产油层顶部中的期间,因为采油管迭接到高压的产油层,以致减低超量失衡情形。
2007年11月27日RU No.2311526C2,E21B34/06以及2005年4月20日RU No.2250354C2,E21B34/06等专利揭示一种与井下设备相关,且在油气井于加压条件下作业所用的安全阀。
取决于施工类型而定,这类安全阀属于钻柱或采油管的一部份,开启或闭合都要用特殊工具来控制。
NPAOP 11.21.18-22载印的「油、气、凝结油气田的油井施工工程统一技术规则」订明,产油层与井口之间如存有定常液动压连接,则产油层开发的技术条件包括将油井注满冲洗液,和采用相对于产油层压力梯度而言,密度会等量增加的冲洗液对产油层产生超量的压力(超量失衡)。
超量失衡的最低容许值不得低于产油层压力值的3%:
Ph>1.03Pform
其中Ph为产油层的冲洗液柱静液压;Pform为产油层压力。
抽送冲洗液时,(因为环孔的压力损失以及来自钻头喷头的沉浸喷流(immersed jet)的压力)井底的超量失衡情况会增加。
M.:OJSC「Nedra出版社」1998.T.4发行,及由A.I.Bulatov,P.P.Makarenko,V.F.Budnikov,Yu.M.Basarygin著作,并由A.I.Bulatov修订的「完井理论与实务」一书,载印配备采油管、井下设备(钻柱)、防喷器的油井的完井方法,该方法包括将采油管下降到产油层顶部的内,安装井下设备(钻柱),将油井掘深到冲洗液可循环流动的预定深度,防止油藏流体的流入,升起井下设备(钻柱)和固定产油层层理的区间。
这种技术解决方案可认为是与本发明「最近似(closest analog)」的方法。
在这「最近似」的方法中,是利用冲洗液柱产生超量失衡,据以导致吸收,增加冲洗液的流率,减低产油层的有效渗透性和降低油的生产,因而防止各种油藏流体的流入。
这种公知的产油层开发方法确认冲洗液可防止各种油藏流体发生不希望流入油井的情形,以致确保产油层与井口之间建立起定常的液压连接。达成此举的方式是利用冲洗液而对产油层产生超量压力。冲洗液压力如大于产油层压力,就会使冲洗液不可避免地溢流到产油层。吸收的强度及数量取决于已开发产油层的汇集性质(collecting properties)而定,可从几立方尺到几百立方尺不等。另外,流入产油层的冲洗液则可显著减低有效的渗透性,连带降低油井的生产力,因而导致油产减少,等同增加施工的价值与时间。
因此,产油层的超量失衡的可用性与价值,在完井期间对施工油井的品质具有重大的影响。开发不完善会减损产油层的汇集性质--亦即产油层遭阻塞。这可能是产油层压力与油井液压之间的高度差异,冲洗液的各种物理/化学性质,以及产油层与井口之间的接触时间所造成的结果。
发明内容
本发明的目的可供增进技术作业的效率与品质,以及防止各种油藏流体发生不希望有的流入情形。
采用配备采油管、井下设备(钻柱)、防喷器的油井的完井方法,即可达成本发明的前述目的,该方法包括将采油管下降到产油层顶部的内,安装井下设备(钻柱),将油井掘深到冲洗液可循环流动的预定深度,防止油藏流体的流入,升起井下设备(钻柱)和固定产油层层理的区间。
使密封装置下降到采油管上而将油井分成上和下腔体,并建立「井口与上腔体」和「下腔体与产油层」的液压连接,因而能转动。
接着,逐步将止回阀及井下设备安装到密封装置。
冲洗液改用所产生的静液压低于产油层压力的冲洗液取代。
另使井下设备(钻柱)穿过在其安装期间可分隔的密封装置,并沿着环形管道再度建立井口、上腔体、下腔体与产油层之间的液压连接。
接着,采用位于密封装置下腔体的内的井下设备(钻柱)将油井掘深,直到发生油藏流体流入时为止,「井口与产油层」的液压系统的差压是利用止回阀与防喷器予以调整。
等完成掘深工作时,便从下腔体移出井下设备(钻柱),而在下腔体与上腔体分隔,和切断产油层与上腔体之间的液压连接期间,密封装置即被闭合。
本发明申请人未曾查知任何资讯来源所载的技术解决方案资料与本发明所申请的方法相同。
因此,本发明申请人确信本发明符合「新颖性」的标准。
直接的技术结果包括在产油层的开发前后利用止回阀与防喷器来实施冲洗液的液压循环,安装密封装置和将油并刀成上和下腔体,以及在井口与上腔体之间和在下腔体与产油层之间建立液压连接,另安装井下设备(钻柱)和使其穿过密封装置,让井口、上腔体、下腔体和产油层之间再度建立液压连接,接着对产油层掘深,直到各种油藏流体发生流入情形为止,「井口与产油层」的液压系统的差压是利用止回阀与防喷器予以调整,另从下腔体移出井下设备(钻柱)后,即切断产油层与上腔体之间的液压连接,和将密封装置闭合。
本发明的独特特性经实现时,即确定许多重要的技术效应:
因为将密封装置安装在产油层的顶部内以供防止各种油藏流体发生不希望有的流入情形,所以在冲洗液停止对产油层产生超量失衡时,即减低冲洗液的流率和增加油井的生产力。
利用密封装置将油井分成上腔体和下腔体,即在井口与上腔体之间和在下腔体与产油层之间产生液压连接,是以切断产油层与井口之间的直接液压连接,就防止各种油藏流体发生不希望有的流入情形。
于安装井下设备,以及井口、上腔体、下腔体与产油层之间再度建立液压连接的期间能分隔的密封装置,对产油层与井口之间的直接液压连接的作用时间予以限制,因而亦减低油藏流体的流入的作用时间。
利用井下设备(钻柱)将油井掘深,直到各种油藏流体发生流入情形为止,「井口与产油层」的液压系统的差压是利用止回阀与防喷器予以调整,因而可防止各种油藏流体的流入和增进完井的效率。
这种技术结果并非来自公知的性质;据知并无刊物载有任何会对本发明的独特特性所达成的技术结果造成影响的资讯。因此,本发明申请人认为所申请的技术解决方案符合「进步性(inventive step,IS)」的标准。
所申请的技术解决方案业已凭借专案设计工程及实验室批次的测试予以确认可实现。实现本方法所运用的设备系油气生产工业所广泛采用者,因此本发明申请人认为其符合「工业应用性(IA)」标准。
附图说明
兹举实施例并配合附图,将本发明的技术解决方案进一步说明于后,其中:
图1为油井的示意图;
图2为油井及密封装置的示意图;
图3为处于运作位置的油井的示意图;和
图4为密封装置的剖面图。
附图标记说明:
图1至图4中各参照号码所表示者分别为
油井 1
井口 2
防喷器 3
冲洗液(washer fluid) 4
产油层(producing formation) 5
采油管(producing string) 6
密封装置 7
上腔体(油井1) 8
下腔体(油井1) 9
具止回阀的井下设备(钻柱) 10
机壳(密封装置7) 11
螺纹(机壳11上) 12
轴承 13
套夹(collet)形式的密封体 14
冲洗液 15
具体实施方式
对设有井口2的油井1加装配备,以便执行产油层5初期开发的工程。油井1里先注满冲洗液4。
井口2安装通用及闸板式(图1)的防喷器(3),以防各种油藏流体喷出,歧管则安装节流阀(图1)以便在进行油井1的掘探作业期间可供调整从油井1流出的冲洗液的流动强度。
井口2另安装有防止转动器(图3),以便在进行油井1的掘探作业期间可供密封住井下设备(钻柱)10和油井1中接近井口2的壁面。
井下设备(钻柱)10设有止回阀(未显示)。直到井下设备(钻柱)10的下部往下降到密封装置7(直到致使井下设备(钻柱)10穿过密封装置7)之前,采油管6上均安装该止回阀。
在产油层5之上安装配备密封装置7的采油管6。
密封装置7将油井1分成上腔体8与下腔体9。
密封装置7是以,例如,在井下设备(钻柱)10的安装期间能分隔的套夹形式制成。
密封装置7包括机壳11,轴承13与密封组合件14。机壳11设有可与采油管6连接的螺纹12。属于套夹形式的密封组合件14则在机壳11内被固定于轴承13上(图4)。
密封装置7能转动,确保「闭合」或「开启」的位置,穿过井下设备(钻柱)10,以及与采油管6的剖面迭接。
例举的密封装置7不得用以限制本发明,其仅为用以实施所提方法的一个范例而已。
任何只要能符合下列需求的常用装置,均可用于制成密封装置:加压可靠,能在与井下设备(钻柱)交互作用的期间分隔,以便通过及安装在作业位置。
本方法的实施步骤如下:
油井1里先注满冲洗液4。
将密封装置7下降到产油层5顶部的内的采油管6上。
密封装置7是以开启位置下降,等挤压出水泥浆及水泥塞往下位移后,密封装置7即处于「闭合」位置。
以密封装置7将油井1分成上腔体8与下腔体9。
上腔体8使井口与其本身之间产生液压连接。
下腔体9使其本身与产油层之间产生液压连接。
因此,产油层与井口之间并无直接的液压连接。
将具备止回阀的井下设备(钻柱)10安装到密封装置7。
等套管水泥封固(casing cementing)及完成准备工作后,即安装井下设备(钻柱)10。
逐步将回流阀及井下设备(钻柱)10安装到密封装置7。
冲洗液4改由所产生的静液压低于产油层压力的冲洗液15取代。
冲洗液4改由冲洗液15取代,使其静液压在考量环孔(annulus)的压力损失后大致符合下列要求:
Ph+Pl<Pform
其中Ph为静液压;
Pl为环孔的压力损失;
Pform则为产油层压力。
借助冲洗液15而确使产生的静液压低于产油层压力的这种条件,使得后续的作业可在不会发生超量失衡的情况下进行。
油或石油制品是最佳的冲洗液15;届时汇集器(collector)就不会被过滤水(water filtrates)弄湿,因而也不减损渗透性的效力。
使井下设备(钻柱)10穿过密封装置7。
在穿过密封装置7时,井下设备(钻柱)10即开启,另在将冲洗液15沿着环形管道抽送到井下设备(钻柱)10时,井口、上腔体、下腔体与产油层之间会再度建立液压连接。
将油井1掘深,直到出现冲洗液15循环流动的流入迹象为止。
开发产油层5之前,要先让防止转动器(图3)运转,冲洗液15升到井口2后,即会被导送到歧管,再经由可调整式节流阀(图1)导送到循环系统。产油层5开发初期(development beginning)的证据即为流往井口2的液流的强度一直增强。来自油井的液流的强度则是利用歧管节流阀(图1)予以调整。
对油井1进行掘深,并调整冲洗液的流出强度。
冲洗液的流出强度是由防喷器(3)的歧管节流阀(图1)予以调整。
完成油井1的掘深工作和终止冲洗液15的循环流动。
完成产油层5的开发后,即终止冲洗液的抽送;届时止回阀会自动关闭,经由内管道建立的液压连接也会被切断。
升起井下设备10,因而切断产油层与上腔体之间的液压连接。
从油井1下腔体9移出井下设备(钻柱)10后,密封装置7即会被闭合,于是终止产油层与上腔体之间的液压连接;届时下腔体就被封闭而与处于定常产油层压力(Pform)条件下的上腔体隔绝;于是,各种油藏流体无法从下腔体流入上腔体。
其它作用是由下列的相关性决定:
Pform-Ph<Pws
其中Pform为产油层压力,Ph为静液压,而Pws则为密封装置的工作压力。
若是符合这相关性的要求,即可进一步升起井下设备(钻柱)10。
如果产油层压力(Pform)与上腔体8内冲洗液15静液压(Ph)之间的差异大于密封装置7的工作压力(Pws),冲洗液15即应改用在密度上符合前述相关性的要求的其它流体取代,其后便可进一步升起井下设备(钻柱)10。
固定产油层5的区间。
为求固定产油层5层理(bedding)的区间(interval),即以类似井下设备(钻柱)10的下降方法,使尾管(未显示)下降;于是,尾管只能迭接下腔体9,而密封装置7在此情况下将作为安全阀。
本方法可开发(open)任何油藏流体,包括:油、天然气、水或其组合。
本方法可供实施于具有任一倾角的油井。
本方法可:
增进完井期间的作业的效率及品质;
利用产油层的上的冲洗液在不会造成超量失衡的情况下防止各种油藏流体发生不希望有的流入情形;
增加油井生产力;
减少产油层与井口之间直接液压连接的作用时间。
工业应用性
本方法所运用的设备被油气生产工业所广泛采用,因此本发明申请人认为其符合「工业应用性(IA)」标准。
Claims (1)
1.一种油井完井方法,配备采油管、井下设备、防喷器,该方法包括将采油管下降到产油层顶部内,安装井下设备,将油井掘深到冲洗液能够循环流动的预定深度,防止油藏流体的流入,升起井下设备和固定产油层层理的区间,其特征在于:使密封装置下降到采油管上而将油井分成上腔体和下腔体,使井口与上腔体之间以及下腔体与产油层之间建立液压连接,因而能转动;接着逐步将止回阀及井下设备安装到密封装置,冲洗液改用所产生的静液压低于产油层压力的冲洗液取代,另使井下设备穿过在其安装期间能够分隔的密封装置,并沿着环形管道再度建立井口、上腔体、下腔体与产油层之间的液压连接,接着借助位于密封装置下腔体的内的井下设备将油井掘深,直到发生油藏流体流入时为止,井口和产油层的液压系统的差压是利用止回阀与防喷器予以调整,等完成掘深工作时,便从下腔体移出井下设备,而在下腔体与上腔体分隔,和切断产油层与上腔体之间的液压连接期间,密封装置即被闭合。
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