改造后的不压井修井装置在钻井工程中的应用.pdf

第 3 靠第 4胡I 9 9 6 年 I 2月 每抽 ． 上 井工轻 改造后的不压井修 井 装置 在钻 井工程 中的应 用 9 一； ； | ／ 张 西 成编 译 ●●●-_。。●_一 I 牯井工艺爵兜簋情撮宣J 麓著 ， 过去几十年中，改造后的不压井謦井蓑1一直J 玎于拈术芘 封 磊嚣 页岩 。 l硅破姐和善它井眼障碍特， 但最近在南姜采用 了蔑造后的不压井修井蓑王拈 了一 口 l 5 4 ．9 ． I r a曲井 。 从而辛 l 开 了甩燕追后的不正井谬 井 蓑王钻井曲新篇章 ． 本文阐述 了改造后 的不正井修井蓑王拈井 的概蠹 与常规拈 井和挠性蕾拈井柏对 比以 厦所需谨眷和实碱实例等． 主 量 茸 苎 苎 兰 生 韭 盎装 王 事 占 节 I 毪 弓 I 言 r T E 自从本世纪 2 0年代以来。改造 后的不压井修井装置一直用 于各种油田作业．其起初的 主要功能是通过地 面进 行应急 井控作 业，随 后涉 及 与常规 修井 钻 机和 钻井 ．挠性管 装置 和 电缆装置等 日常井 服务 工作 ，它 也被称 之为 液压 修井 装置 H W O ．髓 着 功能的不 断 开发。 其在经济方面有{ 大 的潜 力．在节 约成本 方面也 有显著 效果 ． 最有前景的改造后的不压井修井装置钻井用途是老井侧钻和小井眼钻井． 对父平衡钻井 也 有较好 的效果 ．采用常 规钻杆 和能够旋 转钻柱 使得改 造 后的 不压井 侈井 装置钻 井成 为 各 种技术 中最有力 的竞争候选者． 钻井选择 用改 造后的不 压井 修井 装置钻井 是 四种钻井 技术 选择 之一 。这 四种 选择 是钻 井、用 改 造后的不压井修井装置、挠性管和电缆作业．改造后的不压井惨井装置作为钻井和挠性管 系统之间填补空缺的钻井技术． ． 除电缆之外，所有井介入系统都可用于钻井．常规钻机钻井 占当今钻井工作的绝大部 分，而强行起下钻井和挠性管钻井适用于特殊领域，如强行起下钻井适应于老井侧钴或老 井加深和新井小井眼钻井，也可在欠平衡和流动状态进行安全钻井．这样可减小地层损害， 提高钻速和减少压差卡钻的危险． 改造后的不压井修井装置钻井适应领域 1一 铡钻、老井加深 维普资讯 3 O 张西 成 改造 后 的不压 先修 井 装置 在拈 井 工程 中 的应 用 改造后的不压井修井装置钻重钻井为作业者提供从老井快速到达原始产层的机遇． 由于 气或水锥 弓 1 起后期井产能下降，侧钻提供快捷到达剩余油储层的方法，致密产层完井的直 井 中进行 水平井侧 钻 能明显提 高产 量． 其 它 改造 后 的不 压井修井 装置钻井包 括 重新 调整 注水和 注气 井 的有关 方案 ，而不 需要 钻新井 ． 2．小并躁钻井 改造后的不压井修井装置钻井能够钻浅层油井和勘探井． 1 9 9 5年实施 的一项现场作 业表 明改 造 后的不 压井修井 装置钻井进 行 小井 眼钻 井具有潜 力． 小井 眼钻 井 能明显 降低 费 用和钻井现场费用，为作业者降低勘探与开发成本提供机遇．经过 多年的发展 ，小井眼钻 井技术不断提高．由于小井眼的环空问肫小，普遍存在井涌控制难 的问题，而改造后的不 压井修井装置钻井 能完全实施井控．并能在井捅发生时继续钻井． 3．协助靠耀充气并钻井 许多作业者采用常规钻机进行欠平衡钻井 ，这在起出钻柱时需压井．而常规压井费用 较高，也易于引起地层损害，小型改造后的不压井修井装置可用 于起下钻柱、尾管和完井 管柱 在薄壁管状态下 而不需专门进行井控． 改造后的不压井修井装置钻井的益处 首 先在 于它 采 用接 合管柱 和地 面旋 转 系统 ．此外 ，还有在作 业 中的 动力、 灵活性 和配 合难 面压力控制 系统 的能力，能有效地保证 作 业膊利 完成 ． 1．普通管材 改造 后 的不压井 修井 装置 可采用 与常 规 小井 眼钻井 有关 的井下 钻 具组 合进 行作业 ， 它 包 括 MWD 和湿式 管线连接 系统． 用普通 管材 的好处在于太体 积循 环 时能提 供足够 的水 力 参数，井眼清洗效果好，能减少管柱弯曲问题；在钻水平井和加长水平井时能施加较大钻 压 ，能钻 高压井 ． 2．旋转 改造 后的不压 井修井装 置配 有转 盘，其 扭矩达 2 0 3 4 3 7 7 6 N m ．转 速为 4 0 ～ 5 0 d mi n． 钻 柱可在各种 密封 装置和井控装 置中转 动． 旋转钻井技术分为低压和高压系统两种．对于地面压力低于 2 0 6 8 5 k P a．可用钻机和 标准橡胶刮泥器系统，以适应旋转 防喷器 B OP 设计；高压工作管桂旋转时采用 闸板式封井 器． 政造后的不压井修井装置提供独特 的在薄壁管状态下旋转钻柱的能力，它能防止流体 从管柱唆出．同时又使管柱旋转．改造后的不压井修井装置与高扭矩井下马达一起使用时 效果 良好，而旋转钻柱配台井下马达钻井时对井眼有清洗效果． 3． 功睾与 多用性 改造 后 的不 压井修 井装 置 以小结构 形式 为 侧钻 和小井 眼钻井 作 业提供 足够 的功 率．举 升能 力为 3 4 ～ 2 7 2 t，设 备 易于设计成 各种尺 寸 ．功率 的大小 可依据 特定 钻井任 务的需 要而 定 ．现有的起 F 装置易于改装，以实现最优钻井与完井性能．例 如，改造后的不压井修井 装 置可 起 下5 d 8 mr n套管，在新开井设 计 中起下 导管． 维普资讯 第 3鲁第4期1 9 9 6 年 1 2月 石 油聿 皇 井 工杜 改造后 的不压井修井 装置 有安 全地 趋到独 立钻机 的功能， 如实 现钻 井 、下套 管和尾管、 井下射孔等作业．现有的 H y b r i d挠性管改造后的不压井修井装置可用于现场钻井作业， 但它在功率、起下钻速度等诸多方面还存在一定的局限性． 4．经济性 在多敢油田现场实施改造 蔷的不压井修井装置钻井在技术方面都是可行的．改造后的 不压井修井装置也能象常规钻机或挠性管装置 一样钻同样的井，问题在于经济可行性．在 钻 J辛设i } 阶 段 应把改造 后的 压井修 井装 置倒为 可 与常 规钻 机 和挠性 管钻 井 装置竞争 的 项 目加 选择 ． 在多数 情 况 下改 造后 的不 压井 修 井 装 置钻 井在 总作业 费 用 方 面 明显 少于 其 它钻 井 方 式 。 主要 在于 井队人 员少、钻 机安 装快、钻 井 现场准 备较 步等 ，用于 欠平 衡钻井可 明 显节 约费用． 在近 海钻井 中．可在井 口平 台实施 各项作 业，节 约费用可 观． 改造 后的不压 井修 井装置与 常规钻井 比较 与常规钻并相比，改造后的不压井修井装置的优势在于减少井场 载荷、减少人力 钻 压显 示灵 敏，提 高气 井钻 井能 力和有限 空 间钻机 安 装能力． 而不 利之 处在于 起下钻速 度 较 慢、行程短 约 3 m 、仗限于用在蛇 4 4 ．5 mm 的井眼． 改造后 的不压井修 井装 置钻 井与挠性管钻 井的 比较 改造后的不 压井修井 装置钻井 与挠性 管钻 井 比较 ．最 明显 的 优势在 于它 采用常 规管和 具有固定 旋转能 力． 裁现场作业选择而言，特定用途需认真分析两种钻井体系。在同一作业 中并没有必要 选 择是采用改 造 后的不压 井修 井 装置 还是挠 性管钻 井 ．两种体 系在钻 井市场 所 占份额的增 加 都具有 很大 的潜力 在正常情 况下 ．两种 钻井体 系 都可实 施钻 井作业 时 ，最好 采用挠 性 管钻 井， 因为其钻速较快 ． 改造 后 的不 匝井修井 装置钻井 与挠性 管钻 井相 比较 ，其优 势在 于提 高钻压 较快， 具有 较 高的超 载提升 、转 盘旋 转 能力 采用常 规优化 管柱 和加 重井 下钻 具组台 ， 能够 冠下单 根 和藏根完井管柱 以及套管和尾管．其它优点在于具有较高的循环速度和低压降，不涉及管 疲劳 损坏 ， 可采用 高扭矩井下 马 达，较 诋的设 备组件质量 ．在较 高的水 力参 数下作 业， 具 有提高 取心收 获 率的能力等． 其蚨 点是 起下速 度 较慢 ， 采用 非连续 性 连接 管柱 ， 在管 柱 内 不 能连续 实施下 电缆作业 以及施 工人 员必须在井 口上 方作业 等． 改造后的不压井修井装置钻井设备 该项技术作为一种钻井技术仍处于初级 阶段， 已实施的作业还为数不多．现场作业经 验 有限． 由于 采用改造 后的不压井修井 装置钻井生 产少 ．因而所需设 备还 没有优化 ．但 是， 该 项钻井 技术的 全面开发正在进行 中， 其主攻 方 向集中在旋转 系统上 ． 近期改 进的设 备包括 维普资讯 3 1 张 西成 致连 后 的 不压 牛修 装 置在 钻 井 工程 中 的应 用 改进旋转 系统 。扭矩 在 7 5 r ,, mi n下可达到 4 6 4 0 3 N m ．改 进动 力反抟 矩卡箍和 大孔 径 3 4 6 mm 水 力旋转 水龙 头 系统 改进游动 导向系统． 以确 保反旋转 抟矩 的实现． 全部 自动化 装卸 管系统 可 装卸巾6 O 3 ～ 2 4 4 5 mm 管材． 必要 时，允 许强行 起下钻井 作业遥控 仪 器，仪表 的改进 如数据 采集 系统、 电子指重袁 和 自动送 钻系统 改进 盾环 系统 ， 以逃到 高速 循环能 力和快速 换接单 根． 标 准 的改 造羁的 压 井修 井装 置的设 计适应范 围较厂 ， 但就 钻井 而 言辽 没充分优1 L． 髓着钻井 活动的增加，所用设 备也 迢速改避 利用 改造后 趵彳 墨升谬 井装 置曲钻 井实侧 8 0年f _ 【 J 蜘，在 雨美实施 了一 一 妇住行趁下钻井 作业 目的之一 是装飘钻救轾 并皤科 ， 以控制 井嗡其 二是释 敌 盔近戋轻 杓 [ 1 0尝的压力。钻 苷 { E』 j 共 分四个 殴 曩 1 嗣术 井钻趣 钻 苷 埘 永井钻机钻d 4 3 1 8 mm 并眼 至 2 1 n 丹辣，。 。h 人3 3 9 7 mm 表屡套管 并商 { 用钢辛 』 雁周建 造温凝 1井 口， 以提 供井 口裁荇稳定 性．厚屡砾 石填在 方井 下方，安 装迎风 管， 出 便钻井 期间 许天然气 的外输 2 一 熙已停产井进行强 行起 下钻井 一 种 4 6 0 一 K改造后 的 压井修井 装舅 ％,3 4 6 mm 5 - M B OP 系统安装 起来 口 匿 1所 示 两 , lU b 2 0 3 mm 系统 簧线 配{ 菠裂膜 片 每端通 向几百米 的燃烧 池 连接在 苈喷 器死芯之 下 山 j 楚地层 压力．决定 以 1 5 8 8 n I m 领 眼开始钻进 领 曝锅至 4 5 m 杵探 束逞高压气展 辱用c p 3 1 1 mm 钻头扩 。如果这一作韭 期间钻穷异 常压 力带就接遁 分流管线， 喟改造 蘑 的| 压 井修井装 置下 A． 2 4 4 5 mm 套 蕾至 4 5 0 m 固 荇 ． 3 ． 配合充气井安 装钻 机进行改造 磊的不压 井修 井装 置钻 菸 组 装 4 6 0 - 改造 后的不 压井修 l井装 置与 ． 2 7 9 ． 4 mm 1 O M BOP组合 ，连通分漉管线 。 以便释 放压力，其结构如 图 2所示 关 掰 B OP组就 可控制 一般气 涌事故．如果涌压裂套 管鞋 ，打开分沈管 线喷嘴就可释放部分 压 力． c I ． 1 5 8 ． 8 mm 顿眼钻深 1 2 0 0 m 然后扩 L 至中2 1 2 7 mm 井眼 ，用改造 后的不压井修井 装 置下 吐 1 7 7 8 mm 套 管，用d P 1 4 9 mm 钻头钴 至1 4 3 4 m 处 ，在 中1 7 7 8 mm 套 管鞋之后悬挂 q 1 1 4 mm 屠管 长度达 9 0 m ，9 2 mm 井眼至 1 5 4 0 m ，7 3 mm 尾 管安 装在 9 0 0 m 与总井 深 之 间 ． 4 ．改造后的不压井修井装置完井 下人中1 1 4 mm 套 管，在中1 7 7 ． 8 mm 套 管内固井， 下A7 3 mm 油管，拆 4 6 0 一 K改 造后 的不 压井 修井 装置，安 装采 油树 ，组 装 1 5 0 ‘ K改造 后的不压井 修井 装置，进 行井 眼清 洗， 燃后卸掉 1 5 O h K 改造 后的不压 井修 井装置 ，救 援井 已钻完 ，释 放了临井井压 ．消除 了原井 荇 喷 问 题 恧丽 言之 改造 后的不 压井 修井 装 置钻 井是钻 井应 用的有 效选择 之～ ．在某些领 域 维普资讯 l二比挠性 管钻井和 常 钻 井更 有益处 它 是一项 被证 明有效 的技 术．随 着设 备和作 业程 序 - { 匀j 、 断升发 它 具有成为钻 } 。 式主流之 一的潜 力 融 南 美改 值后 的 不压 井 恬 井 装置钻 井 工程 第 段 组 装图 钻 ∞ 1 l mm 搀 眼 图 2南 美改 造 后 的不 压 井恬 井 装 置 钻 井工 程 第三 阶 段盟 蓑 圈 责 任编辑申瑶 臣 r 一 ～ 维普资讯