CN111779466B - 水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然气开采技术领域，具体涉及水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法。用连续油管连接水力喷砂穿孔喷枪，然后下入井内并伸入井下预制式节流器锁芯内腔，使水力喷砂穿孔喷枪中的高速含砂流体穿透预制式节流器气嘴本体，破坏预制式节流器节流堵塞井筒的结构，同时不损伤工作筒结构及生产管柱。通过短时间内喷射高压高速含砂流体，将产气通道打通，极大缩短因打捞磨铣作业而等停的生产时间，最短时间内恢复生产，将产量损失降至最低。风险可控，施工作业费低，施工后气井长期生产效果好，应用范围较广，3.5英寸无油管完井的井深结构也适用，在解决失效预制式节流器堵塞井筒的问题方面是一种十分有效的解决方案。
Description
技术领域
本发明属于天然气开采技术领域，具体涉及水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法。
背景技术
井下节流工艺是天然气开采中的一项重要的技术，即通过井下节流、地温补偿工艺减少了地面工艺中集中加热、注醇等流程，为高效率低成本开发气田奠定了良好基础。因此在苏里格气田，气井投产前，井筒内普遍安装了井下节流器，井下节流器以坐封方式不同又分为卡瓦式节流器和预置式节流器。卡瓦式节流器坐封锚定在生产管柱内任意位置。预置式节流器坐封锚定在生产管柱内的预置工作筒内。国内某气田开发前期广泛应用的是卡瓦式节流器，通过推广应用表明，相比于卡瓦式节流器，预置式节流器具有密封面短、密封可靠性好，寿命长等优势，因此，预置式节流器逐步替代卡瓦式实现了推广应用。通常在安装后的1～2年内，由于井筒内出现严重积液、节流油嘴损坏、结垢或冲蚀的问题，产量受到了明显的影响，因此节流器需要被及时回收。但其中一些节流器的锁紧块卡在工作筒内致使多次提取失败，在气井井筒内的打捞成功率约80％，当该节流器在打捞失败时，会长期对产气通道起堵塞作用，严重影响气井中期排水采气工艺的顺利实施、后期井口压缩机加压等生产需求，进而严重影响气井产气量。因此对于这些钢丝作业打捞预制式节流器失败的气井，气田会继续尝试用多种常规修井工艺方法进行解决，如钢丝绳重型打捞，连续油管打捞，连续油管钻磨，带压作业机打捞，钢丝工具在生产油管径向打孔或直接更换生产油管等，但是对于3.5英寸无油管完井的气井井深结构而言，无法直接更换生产管柱，且无法用钢丝工具给生产油管径向打孔。其余可选用的修井工艺成功率不高，作业周期长，生产组织不同设备队伍的周期长，问题井搁置时间久。
对于3.5英寸无油管完井的气井井深结构，现有修井工艺技术的问题及不足之处：
对于预制式节流器打捞颈完好的井况：
1)重型钢丝绳打捞对于某些井内的井下预制式节流器可以正常抓住其打捞径，但是通过震击，下砸等手段仍然无法将被卡的节流器拔出坐落短节。
2)2英寸连续油管打捞对于某些井内的节流器可以正常抓住其打捞径，但是仍然无法将被卡的节流器拔出坐落短节，施工过程中作用在失效预制式节流器上的最大上提张力可达19吨。
3)连续油管钻磨效率低下的一个主要原因是节流器本体和钻头之间可能发生的相对运动，预制式节流器可在工作筒内打转,导致超长的钻磨周期，而且仍然不能解决问题。
4)连续油管打捞工具串中的加速器+液压震击器的组合也可作为一种解决方案，但在实际应用中，容易导致在作业过程中将打捞工具的卡瓦牙拉断，使井况二次变复杂的风险过高。
对于预制式节流器打捞颈不完整的井况(由于气液冲蚀，腐蚀，或前期打捞过程中被破坏等原因)，或对于上部井筒有缩颈，打捞工具无法正常下入至节流器位置的井况：
1)现有技术中的打捞工艺均失效，因为相应的打捞工具无法正常抓住节流器打捞颈，或者无法通过上部井筒的缩颈位置。
2)现有技术中的连续油管钻磨工艺风险过高，因为需要选用小尺寸的钻头(至少小于缩颈部位的尺寸)，侧钻破坏井壁的风险高，而且由于井筒缩颈的存在，连续油管钻磨卡钻无法上提出井筒的风险也非常高。
气井长时间关井，产量损失严重，而且很多气井，利用现有的修井工艺尝试多次后仍得不到解决。同时这些井长期处于低产或零产量的状态，急需一种有效的解决方案使其恢复正常生产。查阅目前已公开的专利，当预制式节流器打捞失败的问题发生在3.5英寸无油管完井的气井井筒内。没有现成的工艺方法可有效解决井筒被预制式节流器堵塞的实际问题。
发明内容
针对上述问题本发明提供了水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法。
本发明的目的：
本发明将水力喷砂工艺中高速含砂流体的穿透能力，应用于穿透节流器节流气嘴本体，破坏节流堵塞的结构，同时不损伤工作筒结构及生产管柱。解决现有技术中成功率达不到预期目标的问题，提供一种修井工艺方法，可有效解决气井井下失效预制式节流器因打捞失败而堵塞井筒的难题(3.5英寸无油管完井的气井井深结构也适用)，通过本发明的井下喷射装置，有针对性的将预制式节流器内的堵塞结构扩径，并在短时间内连通产层，满足气井中期排水采气工艺的顺利实施、后期井口压缩机辅助生产等生产需求。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，用连续油管连接水力喷砂穿孔喷枪，然后下入井内并伸入井下预制式节流器锁芯内腔，使水力喷砂穿孔喷枪中的高速含砂流体穿透预制式节流器气嘴本体，破坏预制式节流器节流堵塞井筒的结构，同时不损伤工作筒结构及生产管柱。
进一步，所述用连续油管连接水力喷砂穿孔喷枪，然后下入井内并伸入井下预制式节流器锁芯内腔，使水力喷砂穿孔喷枪中的高速含砂流体穿透预制式节流器气嘴本体，破坏预制式节流器节流堵塞井筒的结构，同时不损伤工作筒结构及生产管柱的具体方法是：
首先用钢丝通井下探遇阻深度，保证井筒的内通径满足作业需要；然后应用钢丝铅印工具，判断井下预制式节流器打捞颈的完整性，以及打捞颈上方是否有异物或油泥；
下入连续油管连接冲洗头对井筒以及井下预制式节流器锁芯内腔进行充分冲洗，保证井筒及节流器锁芯内腔无异物或油泥妨碍下一步施工作业；同时，冲洗头会伸入节流器锁芯内腔，验证冲洗作业的效果以及为后续的水力喷砂喷枪装置标定伸入节流器内腔的位置，验证其是否可以达到预定位置；
当冲洗作业结束后，用连续油管通过连接头连接水力喷砂穿孔喷枪装置，下入井筒内，下探到节流器所在位置，充分伸入节流器锁芯的内腔，利用压裂泵车和混砂车进行高压泵注喷砂液体，在喷枪喷嘴喷射出高速流体，短时间内穿透预制式节流器气嘴本体，破坏节流堵塞结构并将其扩径，重新制造联通产层的产气通道；使用液氮气举，将井筒内的液体排出激活气井并进行放喷求产。
进一步，所述水力喷砂穿孔喷枪的喷嘴为底部单一喷嘴，喷射孔的喷射方向为轴向喷射。
进一步，所述水力喷砂穿孔喷枪的连接头外径为45～60mm；枪管外径25～40mm；枪管长度为500～1000mm；喷嘴内径为3～11mm。
进一步，所述水力喷砂穿孔喷枪为合金枪管；所述水力喷砂穿孔喷枪的喷嘴材质为碳化钨，且由密封丝扣与喷枪枪管相连接。
进一步，所述枪管与节流器锁芯中心杆内腔的间隙满足喷砂液和磨料顺利上返的通道。
进一步，所述喷砂液为压裂基液，喷砂液粘度为10～45mPa.s。
进一步，所述磨料为石英砂，含砂比范围为2％～18％。
进一步，所述水力喷砂穿孔的有效喷射时长为3～40min。
进一步，所述高压泵注喷砂液体的排量范围为300～900L/min；施工时循环泵压为20～60Mpa。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
1)施工成功率高，在某气田的几口预制式节流器打捞失败井上的现场应用，施工成功率为100％，证实了本发明在解决失效预制式节流器因打捞失败而引起的后续问题方面，是一种十分有效的解决方案。
2)施工效率高，对于经过钢丝打捞，连续油管打捞无效的预制式节流器疑难井，只要节流器上方无落物，可保证水力喷枪完全插入节流器锁芯本体内，那么水力喷砂穿孔比连续油管钻磨要高效的多，因为钻磨过程中钻头与金属节流器本体间可能存在相对运动，导致有效的钻磨时间降低，而水力喷砂可以直接作用在节流气嘴本体(硬质合金)上，通过短时间内喷射高压高速含砂流体，将产气通道打通，省去了钻磨处理其余节流器部分的时间。而且可极大缩短因打捞钻磨作业而等停的生产时间，在最短时间内让气井恢复生产，将产量损失降至最低。
3)风险可控，因为实际喷射的时间非常短，所以相比于长时间的钻磨作业，本发明伤害套管的风险很低。
4)施工作业费低，相比于其他现有技术如连续油管磨铣打捞，带压作业机打捞等。
5)施工后气井长期生产效果好，在某井场上的几口预制式节流器疑难井经过喷砂处理后，近2年的生产曲线非常稳定，验证了本解决方案的长期效果。
6)应用范围较广，经过对某气田失效预制式节流器堵塞井筒的具体井况的分析，在利用现有修井工艺打捞失败，钻磨无效并且无法采用更换生产油管的方法时，只要水力喷枪可正常伸入预制式节流器内腔的气井均可利用本发明方法一站式解决其长期无法生产的困境。
附图说明
图1水力喷砂喷枪结构示意图；
图2水力喷砂喷枪工作原理示意图；
附图标号解释说明：1—喷枪连接头；2—喷枪枪管；3—喷枪喷嘴；4—喷枪枪管与连接头的丝扣连接；5—喷枪喷嘴与枪管间的丝扣连接；6—喷枪插入锁芯中心杆；7—预制式节流器本体内较窄的通道；8—节流器气嘴。
具体实施方式
实施例1
某口气井的基本井况，井深结构为3.5英寸无油管完井，定向井，生产套管的工作筒及井下预制式节流器所在深度为3900m，失效的井下预制式节流器因打捞失败而堵塞井筒，已造成该井长时间无法生产，直接经济损失严重。已尝试通过钢丝作业和连续油管作业打捞井下预制式节流器，打捞工具可成功地抓住鱼颈但无法将其提拉出工作筒。后续连续油管磨铣施工30天有余，仅磨铣掉节流器上端一小部分，仍无法解决问题。由于无法直接将生产油管起出更换，现有的修井工艺技术均无法解决该问题。
本实施例采用水力喷砂穿孔喷枪，连接头外径为55mm；为合金枪管，枪管外径36mm，枪管长度为770mm；喷嘴内径为6mm，喷嘴为底部单一碳化钨喷嘴，且由密封丝扣与喷枪枪管相连接，喷射方向为轴向喷射；枪管与节流器锁芯中心杆内腔的间隙满足喷砂液和石英砂顺利上返的通道。如图1水力喷砂喷枪结构示意图所示。
首先钢丝通井及钢丝打铅印确认节流器打捞径的形状，然后下入连续油管冲洗头清洗节流器锁芯内腔，实施水力喷砂穿孔。在喷砂穿孔作业开始前，使用冲洗头进行一次模拟入鱼，标记出冲洗头喷嘴在锁芯内腔能够下探的最大深度。水力喷砂穿孔喷枪装置下入井筒内，下探到节流器位置，充分伸入节流器锁芯的内腔，利用压裂泵车和混砂车实施高压泵注喷砂液体，喷砂液粘度为35mPa.s，石英砂含砂比为4.5％，最高施工循环压力为48Mpa，顶替液为滑溜水，有效喷射时间为11分钟。在喷枪出口局部喷射出高速流体，穿透金属节流器节流气嘴本体，破坏节流堵塞结构并将其扩径，重新产生联通产气层的产气通道；使用液氮实施气举作业，后期放喷求产结果为9万方每天。如图2水力喷砂喷枪工作原理示意图所示。
实施例2
某口气井的基本井况，井深结构为3.5英寸无油管完井，定向井，生产套管的工作筒及井下预制式节流器所在深度为3500m,已尝试通过钢丝作业来打捞井下预制式节流器，打捞工具成功地抓住鱼颈但未能将其提拉出工作筒。作业中打捞工具多次从节流器打捞颈脱出，分析判断井下节流器打捞颈已腐蚀、损坏。后续连续油管打捞施工中，由于打捞工具无法抓住其打捞径而宣告失败。由于无法直接将生产油管起出更换，现有的修井工艺均无法有效解决该井的问题。
本实施例采用水力喷砂穿孔喷枪，连接头外径为59mm；为合金枪管，枪管外径40mm，枪管长度为980mm；喷嘴内径为11mm，喷嘴为底部单一碳化钨喷嘴，且由密封丝扣与喷枪枪管相连接，喷射方向为轴向喷射；枪管与节流器锁芯中心杆内腔的间隙满足喷砂液和石英砂顺利上返的通道。
首先钢丝通井及钢丝打铅印确认节流器打捞径的形状，然后下入连续油管冲洗头清洗节流器锁芯内腔，实施水力喷砂穿孔。在喷砂穿孔作业开始前，使用冲洗头进行一次模拟入鱼，标记出冲洗头喷嘴在锁芯内腔能够下探的最大深度。水力喷砂穿孔喷枪装置下入井筒内，下探到节流器位置，充分伸入节流器锁芯的内腔，利用压裂泵车和混砂车实施高压泵注喷砂液体，喷砂液粘度为45mPa.s，石英砂含砂比为16％，最高施工循环压力为59Mpa，最大泵速860L/min顶替液为滑溜水，有效喷射时间为3min。在喷枪出口局部喷射出高速流体，穿透金属节流器节流气嘴本体，破坏节流堵塞结构并将其扩径，重新产生联通产气层的产气通道；使用液氮实施气举作业，后期放喷求产结果为7万方每天。
实施例3
在某口气井，基本井况是，该生产井为大位移定向井，完井方式为无油管完井，生产套管内径为74.2mm，井下预制式节流器所在深度为3650m，经过多次钢丝作业发现，在深度2770m、3272m和3580m的位置套管存在三处井筒缩径(<69mm)，很可能是套管变形，打捞工具(外径为69mm)无法通过，导致常规打捞作业无法进行，常规的连续油管磨铣作业卡钻风险过高无法被采用，现有的修井工艺方法全部失效无法解决此问题。
本实施例采用水力喷砂穿孔喷枪，连接头外径为52mm；为合金枪管，枪管外径27mm，枪管长度为610mm；喷嘴内径为3.5mm，喷嘴为底部单一碳化钨喷嘴，且由密封丝扣与喷枪枪管相连接，喷射方向为轴向喷射；枪管与节流器锁芯中心杆内腔的间隙满足喷砂液和石英砂顺利上返的通道。
首先钢丝通井及钢丝打铅印确认节流器打捞径的形状，然后下入连续油管冲洗头清洗节流器锁芯内腔，实施水力喷砂穿孔。在喷砂穿孔作业开始前，使用冲洗头进行一次模拟入鱼，标记出冲洗头喷嘴在锁芯内腔能够下探的最大深度。水力喷砂穿孔喷枪装置下入井筒内，下探到节流器位置，充分伸入节流器锁芯的内腔，利用压裂泵车和混砂车实施高压泵注喷砂液体，喷砂液粘度为21mPa.s，石英砂含砂比为2.5％，最高施工循环压力为27Mpa，最大泵速350L/min顶替液为滑溜水，有效喷射时间为29min。在喷枪出口局部喷射出高速流体，穿透金属节流器节流气嘴本体，破坏节流堵塞结构并将其扩径，重新产生联通产气层的产气通道；使用液氮实施气举作业，后期放喷求产结果为4万方每天。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (8)
1.水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：用连续油管连接水力喷砂穿孔喷枪，然后下入井内并伸入井下预制式节流器锁芯内腔，使水力喷砂穿孔喷枪中的高速含砂流体穿透预制式节流器气嘴本体，破坏预制式节流器节流堵塞井筒的结构，同时不损伤节流器工作筒结构及生产管柱；
所述用连续油管连接水力喷砂穿孔喷枪，然后下入井内并伸入井下预制式节流器锁芯内腔，使水力喷砂穿孔喷枪中的高速含砂流体穿透预制式节流器气嘴本体，破坏预制式节流器节流堵塞井筒的结构，同时不损伤节流器工作筒结构及生产管柱的具体方法是：
首先用钢丝通井下探遇阻深度，保证井筒的内通径满足作业需要；然后应用钢丝铅印工具，判断井下预制式节流器打捞颈的完整性，以及打捞颈上方是否有异物或油泥；
下入连续油管连接冲洗头对井筒以及井下预制式节流器锁芯内腔进行充分冲洗，保证井筒及节流器锁芯内腔无异物或油泥妨碍下一步施工作业；同时，冲洗头会伸入节流器锁芯内腔，验证冲洗作业的效果以及为后续的水力喷砂穿孔喷枪标定伸入节流器锁芯内腔的位置，验证水力喷砂穿孔喷枪是否可以达到预定位置；
当冲洗作业结束后，用连续油管通过连接头连接水力喷砂穿孔喷枪，下入井筒内，下探到节流器所在位置，充分伸入节流器锁芯的内腔，利用压裂泵车和混砂车进行高压泵注含砂流体，在喷枪喷嘴喷射出高速含砂流体，短时间内穿透预制式节流器气嘴本体，破坏节流堵塞结构并将预制式节流器气嘴本体扩径，重新制造联通产层的产气通道；使用液氮气举，将井筒内的液体排出激活气井并进行放喷求产。
2.根据权利要求1所述的水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：所述水力喷砂穿孔喷枪的喷嘴为底部单一喷嘴，喷射孔的喷射方向为轴向喷射。
3.根据权利要求1所述的水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：所述连接头外径为45~60 mm；所述水力喷砂穿孔喷枪的枪管外径25~40 mm；所述水力喷砂穿孔喷枪的枪管长度为500~1000 mm；所述水力喷砂穿孔喷枪的喷嘴内径为3~11 mm。
4.根据权利要求1所述的水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：所述水力喷砂穿孔喷枪为合金枪管；所述水力喷砂穿孔喷枪的喷嘴材质为碳化钨，且由密封丝扣与喷枪枪管相连接。
5.根据权利要求1所述的水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：所述含砂流体含有压裂基液和磨料，含砂流体粘度为10~45 mPa.s。
6.根据权利要求5所述的水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：所述磨料为石英砂，含砂比范围为2%~18%。
7.根据权利要求1所述的水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：所述水力喷砂穿孔的有效喷射时长为3~40 min。
8.根据权利要求1所述的水力喷砂穿孔工艺解决失效预制式节流器堵塞井筒的方法，其特征在于：所述高压泵注含砂流体的排量范围为300~900 L/min；施工时循环泵压为20~60 Mpa。
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