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1、井下作业措施工艺技术及常用井下工具,汇报提纲,第二部分：措施工艺技术,第三部分：常用井下工具,第一部分：基本概念,在石油与天然气勘探开发中，井下作业是石油工程技术系列的重要组成部分，主要从事油气井的中途完井测试、新井投产、酸化压裂、冲砂防砂、修井、检泵等作业施工。,1.什么叫井下作业？,基本概念,2.井下作业的目的,要保证油水井的正常工作，完成各种措施任务，提高井的利用率和生产效率，最大限度的增加井的产量。三大任务：维护，修理，油层改造。,基本概念,3.井下作业的主要施工方式,（1）起下作业：利用井架和修井机通过提升系统将井内管柱或杆柱进行起下施工。（2）循环冲洗：利用泵进行洗井、冲砂、压井或
2、压裂、酸化、封堵等施工。（3）旋转钻进：利用转盘和钻柱及井下工具进行套铣、磨铣、钻水泥塞、造扣、倒扣等施工。,基本概念,汇报提纲,第二部分：措施工艺技术,第三部分：常用井下工具,第一部分：基本术语,汇报提纲,1、水力压裂技术2、套损大修技术3、带压作业技术4、防砂技术5、注灰技术,水力压裂技术,1.水力压裂技术的发展,基本定位：水力压裂技术是油（气）藏增产增注的重要措施。工艺方法：通过高压泵组将压裂液以大大超过储层吸收能力的排量注入，在井底附近憋起超过井壁附近地应力的压力后，使储层形成人工水力裂缝，随后将带有支撑剂的携砂液注入人工裂缝中。由于储层中形成了足够长度，一定宽度及高度的人工填砂裂缝，
3、并且具有很高的导流能力，使油（气）流能够畅通入井，达到增产（注）目的。,1940年-1970年 小规模压裂技术-第一代压裂技术特点：支撑剂加入量小，一般在10m3左右针对性及作用：储层近井地带 解除污染和堵塞1971年-1980年 中型压裂技术-第二代压裂技术特点：支撑剂加入量增加针对性及作用：低渗透油层 提高导流能力1981年-1990年 中高含水油田压裂技术-第三代压裂技术特点：在中高含水油层中进行重复压裂改造针对性及作用：高含水储层 调整油水运动规律、实现控水穏油,水力压裂技术,1991年-现在：大型、气层、水平井、超深井及开发压裂-第四代压裂技术特点：支撑剂加入量足够大；低渗透及特地渗
4、透油（气）层的开发压裂；超深井、水平井、多层多段及压裂新技术现场应用。针对性及作用：随着勘探找储量的难度越来越大，要求压裂改造的规模也相应增加，已成为勘探领域的战略性措施。超深井、水平井、分支井、气层压裂技术实现突破性进展。,水力压裂技术,2.水力压裂技术热点研究,开发与研制新型压裂材料 新型压裂液体系（如低伤害压裂液，重质压裂液等）高质量（高强度，低密度，低价格）人造支撑剂等开发与研制井下数据采集系统 实时传输：井下压力、井下流量、流体流变参数开发与研制大型压裂技术及相应的软硬件设备开发与研制特殊类型油（气）井压裂工艺 超深井、水平井、多分支井、多层多段等,水力压裂技术,径向流,渗流面积小、
5、渗流阻力大，产量相对较低。,双线性流,流体自地层线性地流入裂缝，再线性地流入井筒。大大的提高了产量。,裂缝线性流,地层线性流,拟径向流,水力压裂技术,3.压裂增产机理,4.裂缝的破裂,模式称为张开型，裂缝前方有一法向张力；模式称为滑开型，伴随有一个纵向剪力；模式称为撕开型，伴随有一个横向剪力；通常，水力压裂产生的裂缝均为模式，即张开型。对于不是平面的或接近天然裂缝的复杂缝才为模式和模式。,水力压裂技术,5.压裂液种类及质量检测,（1）压裂液及其种类 压裂液是压裂工艺技术中的一个重要组成部分。主要功能是造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂，因此液体的粘性至关重要。成功的压裂作业还要求压裂液把支撑剂输送到
6、裂缝后，还能够破胶，作业后能够迅速返排。另外能够很好的控制液体滤失；泵送期间摩阻较低；经济可行。,水力压裂技术,按配液材料和液体性状分类水基压裂液油基压裂液清洁压裂液乳化压裂液泡沫压裂液酸基压裂液醇基压裂液,按耐温性能分类低温压裂液(20-60)中温压裂液(60-120)高温压裂液(120-180),水力压裂技术,按在压裂作业中的作用分类清孔液：一般用5%浓度的盐酸或0.2%左右的表面活性剂水溶液，疏通压裂井段的射孔孔眼。前垫液：对水敏、结垢或含蜡量高的地层进行压裂时，需要提前泵注粘土稳定剂、除垢剂或清蜡剂。如果这些添加剂与基液及其它添加剂不配伍，或者量少又必须保证作用浓度时，则需单独提前泵注
7、，这些少量液体称为前垫液。若无需使用此类添加剂或者这些添加剂可以与前置液配伍同注。前置液：一般用不含支撑剂的携砂液做前置液，用以压开地层，降低地层温度和延伸裂缝，为携砂液进入裂缝准备空间。,水力压裂技术,预前置液：在使用粘温性能不适应较高地层温度的水基冻胶压裂液进行压裂时，可用低粘度未交联的原胶液做预前置液，以降低地层温度，进行预造缝。预前置液中可以加入润湿剂、粘土稳定剂和破乳剂等添加剂，原胶预前置液的用量一般为冻胶前置液的三分之一。携砂液：携砂液用来进一步扩展裂缝，悬带支撑剂进入裂缝，填铺高导流能力的砂床。携砂液是完成压裂作业、评价压裂液性能的主要液体。顶替液：用顶替液将携砂液全部顶入地层裂
8、缝，以免砂沉井底。顶替液中添加破胶降粘剂及水基液用的粘土稳定剂。,水力压裂技术,（2）水基压裂液组成及其性能检测,水基压裂液的组成,1）稠化剂2）交联剂 3）PH调节剂 4）破胶剂5）杀菌剂,6）粘土稳定剂7）表面活性剂 8）降滤失剂 9）温度稳定剂10）润湿剂11）降阻剂,水力压裂技术,压裂液性能测试与评价,压裂液的滤失性压裂液的伤害性压裂液的流变性压裂液的溶解性,测试与评价性能,水力压裂技术,压裂液质量控制,水力压裂技术,压裂液可能经常出现的问题及解决方法,水力压裂技术,（1）支撑剂类型1)石英砂 石英砂是含有大量二氧化硅(SiO2)的集合体。仅溶于氢氟酸，不溶于其它酸碱类。缺点：石英砂强
9、度低，开始破碎的压力约为20MPa。优点：对于低闭合压力的各类储层，使用石英砂作为压裂用支撑剂可取得较好的增产措施效果；圆、球度较好的石英砂破碎后呈小碎块状，但仍可保持一定的导流能力；100目的粉砂可做为压裂液的固体防滤失添加剂；,6.支撑剂及质量检测,水力压裂技术,2)陶粒 中等强度陶粒支撑剂（ISP）一般中等强度陶粒支撑剂（ISP）都用铝矾土或铝质陶土（矾和硅酸铝）制造。高强度陶粒支撑剂 高强度支撑剂由铝矾土或氧化锆的物料制成。颗粒相对密度约为3.4或更高。,水力压裂技术,水力压裂技术,（2）支撑剂的物理性质及评价方法1)支撑剂的物理性质：支撑剂的粒度组成、圆度与球度、表面光滑度、酸溶解度
10、、浊度、密度及抗压强度。这些物理性质决定了支撑剂的质量及其在闭合压力下的导流能力。,水力压裂技术,2)支撑剂性能测试报告,支撑剂的粒径筛析结果支撑剂的密度支撑剂的圆度支撑剂的球度支撑剂群体破碎率支撑剂的酸溶解度支撑剂的浊度 裂缝导流能力,水力压裂技术,水力压裂技术,7.压裂施工的方法,1、光油管压裂2、封隔器分层压裂3、投球分层压裂4、限流法分层压裂5、水力喷射压裂,水力压裂技术,（1）光油管压裂工艺,水力压裂技术,（2）封隔器分层压裂工艺,水力压裂技术,1)单封卡单层分层压裂,水力压裂技术,2)双封卡双层分层压裂,水力压裂技术,3)封隔器+桥塞分层压裂,水力压裂技术,4)封隔器+多级滑套分层
11、压裂,水力压裂技术,（3）投球法分层压裂工艺,水力压裂技术,封堵球分类,水力压裂技术,封堵球设计,水力压裂技术,（4）限流法分层压裂工艺,水力压裂技术,（5）水力喷射分层压裂工艺,特点：不动管柱，一次施工压裂改造多次，水力喷射定向射孔，可定点造缝。适用条件：固井质量差、隔层较差，易压窜水层，无法实现机械封隔的井。注意事项：压裂液要具有抗高剪切性能，由于喷嘴节流，排量低，压力高，适当增加压裂车组。,水力压裂技术,8.压裂施工的过程,（1）压前作业作业队要在压裂前进行洗井、冲砂、通井等作业，保证井筒内人工井底以上清洁无杂物；下刮管管柱,按操作规程对套管进行刮管作业，要求在坐封位置上下反复刮20-3
12、0次；下压裂管柱如下：（由下至上）管鞋+压裂油管m+压裂封隔器+压裂油管，封隔器座封位置为要求深度1.0 m，注意避开套管接箍；装压裂井口，检查、紧固各连接处，四周用钢丝绳呈十字状绷紧固定；接放喷管线，并用地锚固定，出口在下风处；,水力压裂技术,（2）压裂液的配制保证所有配液设备清洁，不应有以往配液残留物。保证储液大罐、运输罐车清洁，装液前必须进行认真清洗。在压裂设计技术人员的指导、监督下，严格按配方配制压裂液，保证压裂液性能达到要求指标。配液过程中,保证所有罐中液体循环均匀。压裂施工前,逐罐取样检测压裂液粘度、PH值和交联性,在施工过程中,还应对压裂液进行取样观测，以保证压裂液性能达到要求。
13、准确控制压裂液添加剂的加入速度，尤其是交联剂、破胶剂。在施工过程中,取样抽检压裂液交联情况。保证混砂车上添加剂泵计量准确无误。,水力压裂技术,（3）压裂施工合理摆放压裂车组，尤其是液罐和砂罐的摆放要保证换罐迅速、及时；在压力传感器与井口之间装上一个放压阀；返排管线及排污罐能准确计量返排液量与压力；检查地面管线连接情况，保证各环节符合安全及操作规程要求；逐台启动压裂车，循环试车，如有问题立即整改；地面高压管汇及压裂井口试压，不刺不漏为合格，如有问题立即整改；油套环空平衡车及管汇试压 20MPa，不刺不漏为合格，如有问题立即整改；按压裂施工设计进行压裂施工；先启动压裂泵车,后启动平衡车;压裂施工中
14、现场工程师根据实际情况进行全面指挥；施工结束后,测试闭合压力曲线，测试时间现场定。备注：循环、试压用清水；必须对环空套压进行监测。,水力压裂技术,（4）压后返排，作业及资料录取施工结束后，压裂施工曲线必须先交由现场设计及监督人员复印，然后返还压裂大队 压裂施工结束后，关井扩散压力1.5小时后，用2-8 mm油咀放喷排液，人工控制放喷，以排出液不含砂为原则，并计量返排液量及压力；若不能自喷，起出压裂管柱,下冲砂管柱探砂面，并进行冲砂；起出冲砂管柱,按采油方案要求下生产管柱，上抽排液。,水力压裂技术,9.压裂效果的评价,（1）压裂施工曲线分析与评价1）循环：压裂车排量由小到大，逐台循环，为了鉴定各
15、种设备性能，检查管线是否畅通，各台泵的进出水情况；2）试压：检查井口总闸门以上设备承压情况，试验压力为倍预测泵压，2-3min不刺不漏、压力不降为合格；3）预压：关键是判断裂缝是否压开，根据机械设备判断，造缝前泵动力负荷加大，声响沉重，排气管冒浓 烟或火焰，混砂罐液面平稳，造缝后动力机声响松动，排气正常，混砂罐液面翻滚，表明裂缝形成；根据压裂施工曲线中压力的变化情况判断。4）加砂：初始砂比一般5-10%左右，2-3MPa压力波动正常；5）顶替：严禁过量。,水力压裂技术,水力压裂技术,水力压裂技术,投球后油压20.90MPa22.47MPa，油压差1.57MPa；套压14.18MPa17.74M
16、Pa，套压差3.56MPa；地层二次破裂明显。,水力压裂技术,第二次投球后油压从13.76MPa21.96MPa，油压差8.2MPa，显示第三次地层井口破裂压力21.96MPa，套压从5.08MPa13.2MPa，套压差8.12MPa，油套压都显示地层第三次破裂明显。,第一次投球后油压从11.3MPa20.97MPa，油压差9.67MPa，显示第二次地层井口破裂压力21.97MPa，套压从6.16MPa9.57MPa，套压差3.41MPa，油套压都显示地层第二次破裂明显。,（2）排液要求及效果评价方法1）排液要求(a)严禁打开套管阀门；(b)尽量采用油嘴返排；(c)要求记录返排压力、累计返排液
17、量、破胶情况等；(d)有时，返排初期压裂液呈不破胶状态，可能原因：顶替液交联未停，井筒温度低，压裂液破胶不彻底或在地层条件下已破胶，但因脱水严重返排至地面后呈不破胶状态(e)如排液中途停止，但压力表仍显示较高压力：压力表损坏(尤其冬季易冻死)，地层砂石堵塞。,水力压裂技术,2）压裂增产效果评价方法（a）产量评价方法（b）技术评价方法（c）经济评价方法 三种评价方法可以单独使用，也可以组合使用。一般生产井以产量评价方法为主，试验井、探井主要选用技术评价方法，在需要进行经济分析时，采用经济评价方法。,水力压裂技术,（3）裂缝形态的评价,地应力测试法 通过对三向应力值的测试来判断，这是最科学、最准确
18、的判断方法。但成本高、速度慢、操作复杂。深度经验法 一般来说，目的储层中深低于700m产生水平裂缝，超过800m产生垂直裂缝，700-800m两种情况都有可能。但这只是一种统计经验，每个地区情况会有所不同，有时差异还较大。破裂压力梯度经验法 一般来说，破裂压力梯度小于0.018产生垂直裂缝，大于0.023产生水平裂缝，两种情况都有可能。这也是一种统计经验，每个地区甚至每口井因其它因素的影响会有所不同。,水力压裂技术,汇报提纲,1、水力压裂技术2、套损大修技术3、带压作业技术4、防砂技术5、注灰技术,套损大修技术,1.套损的原因,（1）地质因素 地层（油层）的非均质性、油层倾角、岩石性质、地层断
19、层活动、地下地震活动、地壳运动、地层腐蚀等情况是导致油水井套管技术状况变差的客观存在条件，这些内在因素一经引发，产生的应力变化是巨大的，将使油、水井套管受到损害，甚至导致成片套管损坏，严重地干扰开发方案的实施，影响油田的稳产。,（2）工程因素 引起套管损坏的主要工程因素有：钻井完井过程中的完井质量，套管本身材质、固井质量，采油工程中的注水、压裂、酸化，以及油水井日常管理作业等。,套损大修技术,2.套损的类型,（1）径向凹陷变形 由于套管本身局部位置质量差，强度不够，固井质量差及在长期注采压差作用下，套管局部处产生缩径，使套管在横截面上呈内凹椭圆形。,A-A截面上已不再是基本圆型，长轴Dd，据资
20、料统计，一般长短轴差在14mm以上，当差值大于20mm以上时，套管可能发生破裂,套损大修技术,（2）套管腐蚀孔洞、破裂 由于地表浅层水的电化学反应长期作用在套管某一局部位置，或者由于螺纹不密封等长期影响，套管某一局部位置将会因腐蚀而穿孔，或因注采压差及作业施工压力过高而破损。,腐蚀孔洞、破裂等情况多发生在油层顶部以上，特别是无水泥环固结井段往往造成井筒周围地面冒油、漏气，严重的还会造成地面塌陷。,套损大修技术,（3）多点变形 由于套管多处受到水平应力作用（包括泥岩膨胀或地层滑移等），致使套管径向内凹形多点变形。,套损大修技术,（4）严重弯曲变形 由于大段泥岩、页岩在长期水浸作用下，岩体发生膨胀
21、，产生巨大应力变化或岩层相对滑移剪切套管，使套管出现严重弯曲变形。,严重弯曲变形的套管基本呈椭圆形状，长短轴差不太大，但两点或三点变形间距小，近距点一般3m以内，若两点距离过小则形成硬性急弯，2m长的通井规不能通过。这是较多见的复杂套损井况，也是较难修复的高难井况。,套损大修技术,（5）套管错断（非坍塌型）泥岩、页岩经长期水浸膨胀而发生岩体滑移,导致套管被剪断，发生横向（水平）错位。由于套管在固井时受拉伸载荷及钢材自身收缩力作用，在套管产生横向错断后，便向上、向下即各自轴向方面收缩，错断及位移情况。,套损大修技术,（6）坍塌形套管错断 地层滑移、地壳升降等因素导致套管错断，其地应力首先作用在管
22、外水泥环上，使水泥环脱落、岩壁坍塌，泥、砂和脱落的水泥环及岩壁碎屑、小直径的碎块等则在地层压力流体作用下由错断口处涌入井筒，堆落井底并向上不断涌集,卡埋井内管柱及工具。坍塌型错断是目前极难采取修复或报废处理的复杂套损类型。,套损大修技术,3.套管技术状况检测,（1）工程测井法,工程测井法就是利用测井仪检测套管的技术状况。常用的测井方法有:,1）井径测井套管变形检测 井径测井一般在压井状态下进行。可供 选择的测井仪有八臂井径仪、三十六臂井径仪、四十臂井径仪、x-y井径仪、十臂过油管井径仪、陀螺方位井径仪等。,套损大修技术,套损大修技术,2）彩色超声波电视成像测井 彩色超声波电视成像测井技术，是近
23、几年研究、应用起来的工程测井项目。它可以将套管壁的损坏程度直观地反映在电视屏幕上，结合井径测井则可定量地得到套损形状与尺寸。,套损大修技术,（2）机械法,机械法检测就是利用印模（包括铅模、胶膜、蜡膜等）对套管和鱼头状态及几何形状进行印证，以确定其具体形状和尺寸。印模法检测适用于检测井下落鱼鱼顶的几何形状、尺寸和深度；套管变形、错断、破裂的损坏程度，深度位置的验证，以及在作业、修井施工过程中临时需要查明套管技术状况等。,套损大修技术,1接头2骨架3铅体4护罩a普通形平底带水眼铅模b带护罩式平底带水眼铅模,套损大修技术,套损大修技术,4.套管整形,套管整形扩径技术是套管变形和错断井修复的前提和基础
24、。套管整形扩径的常用工具有梨形胀管器、旋转碾压法整形器、旋转震击式整形器、偏心辊子整形器、三锥辊套管整形器和各种形状的铣锥。,套损大修技术,（1）梨形胀管器,a直槽式b螺旋槽式c胀管器整形挤胀力示意F侧向分力（挤胀力）N垂直分力胀管器前端锥角P向下重力,套损大修技术,适用于套变点比较单一，变形不严重井的修复，工艺相对简单。但是有效期短，对套管水泥环有损害。,套损大修技术,（2）旋转震击式整形器,由锤体（上接头）、整形头、钢球、整形头螺旋曲面等组成。此整形器可不用提放钻柱冲击，只需旋转钻柱而使工具产生向下的震击力，对套管变形部位有较好的保护。,a工具结构示意；b工具螺旋形震击曲面,套损大修技术,
25、在工具不变情况下，增加钻柱质量（即增加配重钻铤数量）可增大冲击力。加快钻柱旋转圈数也能起到较好的冲击整形效果。,套损大修技术,（3）偏心辊子整形器,偏心辊子整形器由偏心轴（上接头）、上辊、中辊、下辊、锥辊、钢球、丝堵等零件组成。,套损大修技术,适应于套管变形通径较大（套管变形通径100mm以上）的井，与梨形胀管器整形比较，最大优点是起下钻柱次数大大减少，工作程序相对安全稳定，无卡钻、顿井口等现象。,套损大修技术,（4）铣锥,在扶正管柱的作用下，利用铣锥强制磨铣套管弯曲变形和错断的井段，使套损段井眼轴线与全井的井眼轴线重合，为下步各种工艺技术的实施提供必要的条件，该方法适用于通径大于50mm以上
26、非坍塌的套管错断井和弯曲的变形井整形。,套损大修技术,（5）液压变径滚压整形器 采用变径滚压技术，由数百个变径钢球按一定的规律排列，对套管内壁进行滚压，胀头直径自动增加到预先设定的尺寸，将套管彻底恢复到原有的通径。最大优点是采用普通架子作业，不但套管不受损坏，反而会增强套管。,套损大修技术,（6）爆炸整形 适用于变形井段较短且变形不严重的井，不适宜套管破裂井。施工周期较短，但必须由专业技术人员操作；对水泥环也有一定的损害。,（7）整形技术新发展,套损大修技术,1)楔形扩胀找通道方法，适用40-55mm的非活动型错断井找通道。,2)偏心锥铣找通道方法，适用于40-55mm活动型错断井找通道,套损
27、大修技术,3)领眼锥铣找通道方法，适用于55-70mm错断井找通道。,套损大修技术,4)高效长锥面锥铣扩径通道方法，适用于已扩至70-90mm非弯曲的错断口扩通道。,套损大修技术,1）套管变形井段深度、变形尺寸、形状等应清楚、准确。2）根据套变情况选下整形扩径工具，按规程操作。3）整形扩径时原则上不应损坏井身结构。4）整形扩径后下入相应尺寸的通径规应无夹持力。,（6）整形技术监督要点,套损大修技术,6.套管加固,对变形、错断的套管经整形扩径打开通道，捞出井内落物后进行加固修复有以下优点：一是防止套损井段再次变形；二是保持套管井眼有一基本通道；三是密封加固能防止套损井段进水成为成片套损源。缺点是
28、加固修复后，井眼内通径减少。目前加固的方法有不密封丢手加固和液压密封加固。,套损大修技术,（1）不密封式丢手加固1）原理 加固管上部连接丢手悬挂装置，用投送管柱送至整形扩径井段后，投球打压，使悬挂装置中的防掉防顶卡瓦张开，紧紧咬住套管内壁，同时丢手接头在压力作用下脱开，与投送管柱起出，加固管及悬挂装置则留在需加固的井段中。,套损大修技术,2）操作方法 a、用模拟筒进行模拟通井，在整形扩径的套损部位无夹持力，保证加固装置的顺利下入。b、下入加固装置至井下，使加固管位于套损井段正中。c、投球打压12-15MPa，使加固器卡瓦张开,紧紧咬住套管内壁,升压至20MPa剪断销钉，起出丢手接头和投送管柱。
29、,套损大修技术,3）适用范围 丢手不密封加固因加固管与套管壁之间有一定的间隙，其上部的悬挂装置也是卡瓦起作用，不能实现环空密封，因此，该方法多用在套管变形井的加固和油层部位套损井的加固。注水井错断整形扩径后，不使用该方法加固，因注入水仍将会从加固处漏失，成为新的套损源。,套损大修技术,（2）液压密封加固,1）原理 利用液压传递原理将地面泵车提供的压力，通过动力工具内的导压孔作用于其活塞上，活塞向上运动，缸体相对向下运动，产生两个大小相等、方向相反的作用力，推动上下胀头工作，将加固管两端的特制钢体挤贴到套管完好处，达到密封加固的目的。上提管柱拉断连接套，完成丢手工作。,套损大修技术,2）操作方法
30、a、模拟通井：下入118mm3000m或114mm8000m通径规模拟加固器通井，在整形扩径的套损部位无夹持力，保证加固装置的顺利下入。b、测井：对套损井段进行XY井径测井，根据测井曲线选择上下加固点和加固器。c、校深：用管柱将加固器送至加固井段后，进行磁性定位测井，校正加固点的位置。,套损大修技术,4）加固：清水打压缓慢升至13MPa，稳压10分钟进行密封加固并拉断丢手连接套。下放管柱，钻压至20-30KN，如管柱遇阻，证明丢手成功。5）试压：对加固井段进行试压，管柱结构为；油管+K344-95封隔器+油管+喷砂器+K344-95封隔器+尾管+丝堵，清水试压15MPa，稳压30分钟压力不降为
31、合格。,套损大修技术,（3）长井段密封加固,1）长井段密封加固原理 该密封加固器采用上、下分体器结构，替代现有密封加固器的液压座封器及拉杆等，中间可以根据实际井况连接长度在10-100m范围内的加固管，从而实现10-100m内任意井段的密封加固。,套损大修技术,套损大修技术,2）关键技术：,a、锚定机构,采用双向卡瓦锚定、锥体楔胀锁紧及单向卡簧防退技术，既不上顶又不能下滑的加固效果。,套损大修技术,b、密封机构,用三级铅环密封填满加固管和套管上下端部环空。铅的特点：一是较软，套管表面腐蚀剥落或成椭圆时，也能受挤压充填全部密封空间。二是铅不易发生化学反应，具有较强的抗腐蚀性。,套损大修技术,c、
32、丢手机构,上、下加固器的内、外部件都用锁块锁定，滑套作锁块内支承。完成锚定密封后，投球打压上加固器丢手，打捞工具撞击下加固器丢手。,套损大修技术,（4）加固技术监督要点,1）用相应尺寸通径规模拟加固器通井，在整形扩径的套损部位无夹持力，保证加固装置的顺利下入。2）对套损井段进行XY井径测井，根据测井曲线选择上下加固点和加固器。3）用管柱将加固器送至加固井段后，进行磁性定位测井，校正加固点的位置。4）加固后下放管柱，钻压至20-30KN，如管柱遇阻，证明丢手成功。5）用相应尺寸通径规通井，在加固井段无夹持力。6）对密封加固井段进行清水试压15MPa，稳压30分钟压力不降为合格。,套损大修技术,7
33、.套管取换,（1）工艺原理 套管取换的工艺原理是采用专用的套铣工具（套铣钻头、套铣筒等配套工具），钻铣套管周围的水泥环及部分岩石，使之自由，下入套管内割刀，磨铣工具及打捞工具将套损点以上及其以下适当部位的套管取至地面，然后下入新套管利用补接专用工具进行新旧套管的对接。,套损大修技术,套损大修技术,（2）关键技术：,1)套铣钻头,套损大修技术,2)六方方钻杆,外径219mm，内径190mm，长度:12m。,优点为:外径缩小,强度不减，传递扭矩均匀,整体抗弯曲能力强。,套损大修技术,3)套铣筒,a、套铣筒本体:优点为:即满足51/2 套管的管外复杂套铣,又满足套损部位的引入处理。b、非标变扣接头：
34、优点为：锥度1:8、8扣/寸改为4扣/寸,起下速度提高50%，抗扭力大。,套损大修技术,套铣钻具组合：219mm方钻杆+260mm连接变扣接头+219mm套铣筒+290mm套铣头,钻具主体外径219mm,最大外径290mm,最小内径192mm。,套损大修技术,（3）取换套技术监督要点：,1）压井应符合SY/T5587.3-93标准。2）管变形井段深度、变形尺寸、形状等应清楚、准确。3）对井口至射孔井段试压,压力15 Mpa,30min压力下降不超过0.5 Mpa为合格。4）安装固定井口，调整好最后一根套管，用丝扣连接，不允许焊接，上提套管至新下套管悬重以上4-5KN，固定井口，施工后套补距不变
35、。5）水泥帽不少于40m，水泥浆返至地面。固井及候凝期间套管应始终保持4-5KN的上提拉力。6）用相应尺寸通径规模拟通井至人工井底。如遇砂柱，则冲砂至人工井底。,套损大修技术,汇报提纲,1、水力压裂技术2、套损大修技术3、带压作业技术4、防砂技术5、注灰技术,带压作业技术,1.带压作业概念,利用特殊修井设备，在油、气、水井井口带压的情况下，实施起下管杆、井筒修理及增产措施的井下作业技术。,2.带压作业原理,（1）管柱内堵塞原理,FXY211-50油管堵塞器,井下自动座封油管堵塞器,带压作业技术,（2）动态密封原理,环形防喷器的滑动密封,带压作业技术,闸板防喷器的滑动密封,带压作业技术,3.带压
36、作业意义,保护油气层：不再用大密度压井液压井保护套管水井不再由于放压使近井地带产生较大压差降低费用：放压排放水、重复注水及拉运处理费提高单井产量：减少油井排液期和注水受效井的恢复期确保施工安全环保,带压作业技术,汇报提纲,1、水力压裂技术2、套损大修技术3、带压作业技术4、防砂技术5、注灰技术,防砂技术,1.出砂的原因,(1)油层的地质因素 取决于砂岩地层的地质条件，砂岩地层胶结矿物含量及分布、胶结类型、成岩压实作用、地质年代等因素决定。(2)后期开采过程的开发因素 完井、采油及后期措施作业造成的油井出砂。,油层出砂，使油井检泵频繁，严重损害地面管线和设备，对于长期出砂井，地层亏空越来越严重，
37、近井地带出现孔洞，严重时可造成固井水泥被破坏地层窜槽或地层坍塌，挤坏套管，造成套管变形，油井报废。,国内常用防砂方法,机 械 防 砂,化 学 防 砂,2.防砂技术分类,防砂技术,防砂技术,3.机械防砂,主要特点：a）成功率高，有效期长；b）对地层、井况的适应性强。c）但井底留有筛管/砾石系统，失效后处理困难；d）技术成熟配套。,防砂技术,3.机械防砂,树脂砂粒滤砂管金属纤维滤砂管双层预充填绕丝筛管陶瓷滤砂管割缝衬管粉末冶金滤砂管塑料滤砂管整体烧结金属纤维滤砂管,主要特点：a）结构简单，成本低；b）施工简便，费用低；c）不受井段长短限制。适用范围：泥质含量低于5%；地层砂粒度中值0.1mm；地层
38、砂分选性好。,防砂技术,不锈钢绕丝筛管,金属纤维筛管,防砂技术,树脂砂粒滤砂管,割缝筛管,防砂技术,丝堵,生产,砂锚,安全接头,筛管,防砂泵,封隔器,丝堵,该工艺管柱把80目砂锚对准油层，并将其与防砂泵连在一起，中间由封隔器把它们封隔开，具有筛管悬挂式防砂工艺管柱与防砂泵防砂工艺的优点，同时，由于防砂工艺与下泵生产为同一趟管柱，所以占井周期短，作业成本低，管柱操作简单，更安全可靠，简易防砂工艺管柱更适用于砂粒大小不均匀的油井，在井底由80目砂锚对大颗粒地层砂进行过滤，然后，防砂泵再对小颗粒地层砂沉降防砂，来达到措施目的。,（1）简易防砂工艺管柱,防砂技术,（2）端部脱砂压裂防砂,端部脱砂压裂是
39、一种能够在一定程度上控制缝长的特殊压裂技术。常规压裂要求泵注足够的前置液充分造缝，当施工结束时缝内砂浆前缘接近或恰好到达裂缝前缘。端部脱砂压裂要求泵注携砂液过程中，缝内砂浆前缘提前到达裂缝周边，从而限制缝长缝高的进一步增长，促使缝宽较快的增大，形成“短宽裂缝”,防砂技术,4.化学防砂,化学防砂可划分二类：一类：树脂胶结固砂类 它是将成品树脂注入地层，达到稳固地层、防止地层砂运移。也可以在地层中合成树脂来胶结地层砂。二类：人工井壁防砂 人工井壁种类很多，如预涂层砾石、树脂砂浆、水带干灰砂、水泥砂浆、乳化水泥、树脂核桃壳等。,防砂技术,典型的防砂技术：1、热采井人工井壁防砂（350）2、高温泡沫树
40、脂液防砂技术（350）3、树脂预包桃壳人工井壁 4、乳液树脂地层固砂技术 5、高温固砂剂,防砂技术,包覆层（高分子材料：低密/高强）,覆膜砂是通过有机单分子膜与石英砂发生化学反应，形成有机结合体。砂粒在裂缝中通过胶结形成一道过滤层，达到防砂目的。,（1）覆膜防砂,防砂技术,（2）纤维复合防砂,硬纤维挡砂原理,软纤维稳砂原理,防砂技术,纤维复合体照片（左）与荧光照片（右）,防砂技术,防砂施工的监督要点：(1)详细了解施工井的地质方案设计、防砂工艺设计的设计内容和具体要求；(2)对设计有缺陷和数据不符者应向设计单位提出；(3)检查核实各类防砂工艺的各项安全及保证措施；(4)根据各类防砂工艺特点完成
41、井筒的洗井、通井、刮削、探砂（灰）面等作业准备；(5)依据工艺设计核实施工所用工具、材料的性能和质量，可提出复检要求；(6)依据设计参数和要求，对施工设备、井口和施工管线的型号、能力进行核实；,防砂技术,(7)依据设计严格落实防砂管柱的配制、下入程序及深度，并对施工所用树脂、携砂液、处理液等各种液体配制过程、注入量、注入次序进行检查核实；(8)防砂施工过成及要求必须符合防砂工艺设计，如有变更应及时上报；(9)防砂施工，严格控制施工排量、施工砂比，并记录施工压力和注入液量等施工数据；(10)强行留塞的防砂工艺，要严格控制顶替液量；(11)化学人工井壁防砂后，按设计要求确定关井时间、侯凝时间以保证
42、井壁的强度；,防砂技术,汇报提纲,1、水力压裂技术2、套损大修技术3、带压作业技术4、防砂技术5、注灰技术,1.注灰概念,注灰技术,注灰工艺是将一定量的水泥浆替到套管内或井眼的某一部位，使其形成满足注采需要的新的人工井底或满足工艺过程的临时封闭某井段的工艺技术，由于其施工工艺简单成本低廉且有效期长，在井下作业中被广泛应用。注灰绝对避免“插旗杆”“灌香肠”的工程事故。,2.油井水泥,油井水泥是油气井固井工程中的主要材料之一，是油水井封堵的主要材料。由于在油水井封堵中要把水泥浆送到几百米或上千米的井下，井下的温度又随着井深的变化而变化，而水泥浆的各种性能又与温度压力密切相关，因此对油井水泥及由油井
43、水泥所配制的水泥浆的性能都有严格的要求。,注灰技术,注灰技术,水泥浆密度是单位体积内所含的水泥浆的质量。对配制水泥浆的要求是在不能压漏地层的同时还要保证水泥石的强度和水泥浆的流动性。随着水泥的不断水化，水泥浆不断变稠，直至失去流动性。为了保证挤水泥施工安全，能将水泥浆泵送到井内环形空间的预定位置，水泥浆必须在一定的时间内保持其流动性。一般情况下，为了既保证水泥石的强度又保证水泥浆的流动性，配制水泥浆的密度通常为：1.801.90g/cm。,注灰技术,水泥浆失去流动性，但尚未获得强度的过程叫水泥浆的凝固过程。在这一过程中，当水泥浆开始变稠并部分失去塑性时，称为初凝。当水泥浆完全失去流动性并可承担
44、一定压力时，称为终凝。水泥的凝固过程，除受本身物理，化学因素影响外，也受到外部物理，化学因素的影响。主要是温度,压力和各种化学添加剂的影响。,注灰技术,3.注水泥塞,（1）水泥塞功能、防止套管腐蚀。、借水泥浆迅速形成密封，阻止井喷。、封隔漏失层或低压层。、减少钻井下部井段时套管所受到的冲击载荷。,注灰技术,（2）注水泥的方法1)常规法注水泥，就是采用通常使用的工具，设备和工艺方注水泥。2)低速注水泥，使用水泥浆上返速度保持在塞流或接近层流状态，造成水泥浆与泥浆之见有一个稳定的接触面。在注水泥过程中，利用液体相对密度之差，水泥浆以活塞方式向上替推泥浆，因此，这种方法能够有效地将井径不规则处的泥浆
45、排出。,注灰技术,3)环隙法注水泥，是在井眼和套管环行空间下入油管或小口径管子注水泥，此法多用在钻凿深井后或下入未凝固的水泥浆中，在钻水源井封闭表层时也也多用此种方法，这是要使表层套管水泥上返到地面，这种方法由于工艺复杂现场很少用。4)延迟固井注水泥，为了某种目的需要，下入套管前在井底置入控制滤失剂与缓凝剂，延缓水泥凝固时间。注水泥的具体方法是：先将水泥浆通过钻杆注入井内，随后将钻杆提出，然后在将套管下部堵死，下入未凝固的水泥浆中。这种方法允许套管有较长的上，下活动时间，以保证套管周围有均匀的水泥层，保证水泥固结质量。,注灰技术,4.注水泥施工监督要点,（1）检查注水泥塞用的油井水泥是否符合G
46、B10238油井水泥规定，有无合格证及检验(初凝试验)报告。（2）送井水泥严禁有受潮结块现象;（3）检查注水泥的管柱记录，与地面准备下井管柱核对无误，油管要用符合标准的通径规通过，管内无杂物;（4）检查油管螺纹、端面完好，管体无孔洞、裂纹;（5）配制水泥浆罐，应使用无变形的正方形或长方形罐，在地面摆放水平，罐内要保证清洁干净无泥沙或其它杂物;,注灰技术,（6）检查作业机、泵车是否完好，保证在配制水泥浆前到完成候凝管柱座井口后不能熄火停机;（7）作业机在配制水泥浆前要动井口试提一次井内注水泥浆管柱4.5-5.5m（8）进口管线试压25-35 MPa,经5min不漏，方可进行下步工作;（9）检查配
47、制灰浆用量、密度、隔离液顶替量及注灰时间符合设计要求;（10）监督注水泥塞施工过程，检查灰面深度符合没计要求;（11）监督水泥塞试压施工过程，试压符合设计要求。,注灰技术,汇报提纲,第二部分：措施工艺技术,第三部分：常用井下工具,第一部分：基本概念,井下工具是油田生产作业、增产措施不可缺少的元素。它可实现对不同油水气层封隔、管柱开关、丢手以及打捞等作业，是满足注水、堵水、酸化压裂、采油气各种工艺要求的必要工具。,汇报提纲,1、封隔器类2、修井打捞类,封隔器：具有弹性密封元件，以此封隔环空，隔绝产层，以控制产（注）液，保护套管的井下工具。主要包括密封、锚定、扶正、坐封、锁紧、解封六大部分组成。,
48、封隔器类,封隔器类,1.工具编码,Y 2 2 1 114 封隔器,Y-压缩式 K-扩张式 X-楔入式 Z-自封式,1-井底支撑 2-单向卡瓦支撑 3-无支撑 4-双向卡瓦 5-锚瓦,1-提放座封 2-旋转座封 3-其它 4-液压座封 5-下工具座封,1-提放解封 2-旋转解封 3-其它 4-液压解封 5-下工具解封,钢体最大外径为114mm,2.压缩式封隔器,Y221-114（251-6）封隔器,封隔器类,用途：用于采油、卡堵、找水、分层试油、酸化压裂。结构：如图所示。工作原理：封隔器下入位置后，轨道销钉在“J”型轨道槽的上死点，地面右旋油管柱，由于摩擦块与井壁间的摩擦力，保证油管右旋时扶正器
49、不动，从而使轨道销钉顺利滑出“J”型轨道槽。继续下放管柱，卡瓦被锥体撑开卡在套管壁上。同时在一定管柱重量作用下压缩胶筒密封油套环形空间。上提管柱解封。主要技术参数 工作压差：35MPa；工作温度：120坐封载荷：80-120kN,封隔器类,Y341-114封隔器,封隔器类,用途：用于注水。工作原理：坐封：管柱内蹩压，活塞推动下胶筒座上行，压缩胶筒坐封，同时锁套入锁，锁紧外套，防止胶筒回弹。反洗时，通过内外中心管通道推开活塞套，进行反洗。解封：上提管柱，锁环失去支撑解锁解封。主要技术参数 工作压差：50MPa 工作温度：150 坐封载荷：30kN,封隔器类,封隔器类,用途：用于酸化压裂。工作原理
50、：油管内憋压,上部反洗活塞密封反洗通道,下部的活塞上行压缩胶筒坐封，锁套与锁环相互锁紧;反洗井时,液流推开反洗活塞进入内外中心管之间的通道,实现反洗;解封时,直接上提管柱解封。主要技术参数 工作压差：60MPa 工作温度：150 解封载荷：30kN,上接头,反洗活塞,内中心管,外中心管,活塞,锁环 锁套,封隔器类,3.扩张式封隔器,K344-114封隔器,封隔器类,用途：注水、压裂、验窜等作业。工作原理：坐封：向油管内打压，液体经滤网罩，下接头的孔眼进入中心管的水槽，充满胶筒的整个空间，当油管内外压差达到封隔器坐封压力时胶筒胀大，从而密封油套管的环形空间。解封：泄掉油管内的压力，胶筒依靠本身的
