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1、第五章 复杂结构井增产措施与井下作业第五章 复杂结构井增产措施与井下作业 修井作业修井作业中国石油大学中国石油大学(北京北京)目目录录 复杂结构井作业技术难点复杂结构井作业技术难点 复杂结构井冲砂工艺复杂结构井冲砂工艺 复杂结构井打捞工艺复杂结构井打捞工艺复杂结构井修井作业复杂井身结构井由于受特殊的井身结构、大井斜角和小复杂井身结构井由于受特殊的井身结构、大井斜角和小井眼尺寸等因素的影响井眼尺寸等因素的影响,给后期修井作业带来了很大难度给后期修井作业带来了很大难度,致使致使常规的井下作业方法和工具已不能有效地实现修井的目的。常规的井下作业方法和工具已不能有效地实现修井的目的。复杂结构井管柱受力
2、较为复杂，特别是复杂结构井管柱受力较为复杂，特别是“钟摆力钟摆力”和和弯曲弯曲应力应力很大、分力多，活动解卡时的拉力和扭矩不易最大限度很大、分力多，活动解卡时的拉力和扭矩不易最大限度的传递到卡点上，解卡成功的机率低。倒扣时也的传递到卡点上，解卡成功的机率低。倒扣时也无无法法准确掌准确掌握握中中和点和点，倒扣，倒扣打捞落物长打捞落物长度度短短，提提下下打捞打捞工具工具次数次数多。多。复杂结构井修井作业斜井、水平井的修井与直井相比有如下特点斜井、水平井的修井与直井相比有如下特点1.油层砂粒更容易进入井筒，结果是形成长井段的油层砂粒更容易进入井筒，结果是形成长井段的“砂床砂床”，严重时砂堵井眼。严重
3、时砂堵井眼。2.井内管柱贴近井壁低边，井内管柱贴近井壁低边，“钟摆力钟摆力”获得平衡。长井段获得平衡。长井段“砂砂床床”中的管柱，受中的管柱，受“钟摆力钟摆力”的摩擦面积大的双重作用，的摩擦面积大的双重作用，更容易形成卡钻。所以冲砂、解卡打捞成为常见的井下更容易形成卡钻。所以冲砂、解卡打捞成为常见的井下作业之一。作业之一。3.水泥浆中水泥浆中过剩过剩的水的水可沿着注过可沿着注过水泥的水泥的环环形形空间高处侧空间高处侧面面造造成一成一条条水水流通道流通道，造造成成挤注挤注水泥水泥失败失败，这这是是挤注挤注水泥水泥过过程程中中值值得得注意注意的的问题问题。复杂结构井修井作业打捞打捞解卡作业解卡作业
4、技术技术难点难点在在复杂井复杂井身身结构井结构井生产过程生产过程中中,由于套由于套管管变变形形,砂、砂、蜡蜡、落物落物、水泥卡管柱、水泥卡管柱,小小井眼作业井眼作业,大直大直径径工工具具下井下井,分分层层注采等原因经注采等原因经常常需要需要进进行行打捞解卡作业。打捞解卡作业。常常规小规小修打捞技术是修打捞技术是利利用油管用油管将通将通井井机额定提拉机额定提拉载荷传递到载荷传递到井井底底,作用作用在落鱼上在落鱼上,达到达到解卡的目的。如解卡的目的。如果果不能不能解卡解卡,则则用大修钻用大修钻机机进进行行大力大力提拉提拉解卡解卡或或钻、钻、磨磨、铣处理铣处理。复杂结构井修井作业打捞打捞解卡作业解卡
5、作业技术技术难点难点由图分析知由图分析知,作业作业设备设备的的提拉载荷要克服提拉载荷要克服打捞管柱打捞管柱重力重力及套及套管与打捞管柱之管与打捞管柱之间间的摩擦力的摩擦力才能传递到才能传递到落鱼落鱼。打捞解卡的技术。打捞解卡的技术核心核心是是保证保证作用作用在落鱼上在落鱼上的力的力,即即解解卡力卡力足够足够大大,以以克服落鱼克服落鱼所受的所受的阻阻力。打捞解卡力力。打捞解卡力为为：式式中中,为解卡力为解卡力,;为为通通井井机额定提机额定提升升载载 荷荷,;为为造造斜点斜点深度深度,;为为单位单位长长度度 打捞管柱打捞管柱在在井筒井筒液体液体中的重力中的重力,;为摩擦为摩擦 力力,=(,),;为
6、为鱼鱼顶深度顶深度井井 眼井斜眼井斜角角,();为为造造斜井段的斜井段的曲率半曲率半径径,。复杂结构井修井作业打捞打捞解卡作业解卡作业技术技术难点难点由由前式前式知知,作业作业设备提设备提升升能能力力、打捞管柱打捞管柱强度强度、井井深深及及井眼井眼曲率曲率是是影响影响复杂井复杂井身身结构井打捞解卡力的结构井打捞解卡力的主主要因要因素素。)解卡力解卡力对对作业作业设备设备的的要要求求目目前前油油田投田投入入生产生产的的小小修作业修作业设备设备,以以配置配置390级级提提升系统升系统的的通通井井机机为为主主,作业井作业井架极限架极限载荷载荷为为750。深深井、复杂结构井解卡力井、复杂结构井解卡力往
7、往超往往超过通过通井井机机许许用用最最大工作大工作载荷载荷,不能不能满满足足打捞作业打捞作业施施工的工的实际实际需要需要。这这样就必须使样就必须使用用大修大修作业作业车车载载钻钻机机完完成解卡成解卡施施工工,增加了施增加了施工成工成本本,延延长长了躺了躺井井时时间间,降降低低了了油井油井产产量量。复杂结构井修井作业打捞打捞解卡作业解卡作业技术技术难点难点)复杂井身结构复杂井身结构对对解卡力的影响解卡力的影响复杂井复杂井身身结构井大结构井大多多为为定定向向井井,一一般般在造在造斜段斜段具具有有较较大大的井眼的井眼曲率曲率,在在井井口口大力大力提拉提拉时时,打捞管柱与打捞管柱与套套管内壁管内壁发发
8、生生多多点点接触接触,在在触触点点产生产生纯滑动纯滑动、纯滚动纯滚动及及滑动滑动与与滚动滚动等等3种种形形式式的相的相对运动对运动,地地面面设备设备的的提拉载荷提拉载荷大大部部分分用用于克服于克服打捞打捞管柱与管柱与套套管内壁之管内壁之间间的摩擦力的摩擦力,这这部部分分解卡力作用解卡力作用在套在套管管上上,而而不能不能直直接接作用作用在落鱼上在落鱼上,这这样样作用作用在落鱼上在落鱼上的解卡力的解卡力非非常常小小,而且而且井井越深越深、井眼、井眼曲率越曲率越大大,其其传传力力效率越效率越低。低。复杂结构井修井作业打捞打捞解卡作业解卡作业技术技术难点难点)打捞管柱打捞管柱强度对强度对解卡力的解卡力
9、的限制限制油井常用油井常用生产生产管柱为管柱为88.9和和73的油管的油管,对深对深井、复井、复杂结构井杂结构井,通通常常根据实际情况根据实际情况采采用用变径变径、变变钢级组合钢级组合管柱管柱来来提高上提高上部部管柱的管柱的安全安全系系数数。而钢级而钢级80的的88.9和和73油油管管螺纹螺纹最最小小屈屈服服强度强度为为707.22-921.04,同同时打捞管柱时打捞管柱自自身身的重力的重力也也要要消耗消耗部部分提拉分提拉力力,在在大力大力上提上提解卡时解卡时,造造成成打捞管柱的打捞管柱的疲劳损坏疲劳损坏,容易容易使使井下井下情况情况复杂复杂化化,达不到达不到解卡解卡的目的。的目的。复杂结构井
10、修井作业打捞打捞解卡作业解卡作业技术技术难点难点)打捞作业打捞作业存存在在较较高高的的安全隐患安全隐患在在大力大力提拉提拉解卡时解卡时,容易容易造造成井成井架架绷绳绷绳地地锚拔锚拔脱脱、油管、油管脱螺纹弹跳伤人脱螺纹弹跳伤人、大、大绳跳槽绳跳槽、倒倒井井架架等等事事故故,存存在在极极大的大的安全隐患安全隐患。复杂结构井修井作业冲砂工艺冲砂工艺水平井水平井沉沉砂、冲砂有以下特点砂、冲砂有以下特点1.在在已已完完成成试试产产的水平井中，的水平井中，沉沉积积物物是钻是钻屑屑、油砂、钻井、油砂、钻井 液和完液和完井井液液中的中的固固相，以相，以及及其其他措他措施施后后的的固固相相沉沉积。积。2.地地层
11、砂层砂随随原原油油运动运动到到井筒内井筒内并并重重新沉新沉降降形成形成新新的的沉沉砂砂 床，床，同同时时在在压差压差作用下，作用下，沉沉砂床砂床发发生生“固化固化”。3.对对已已下打下打孔孔管管完完井的井，井的井，沉沉积积物物主主要要是是地地层砂层砂及及完完井井液液 的的单单封封、暂暂堵堵剂剂等等残留残留物物，由于由于固固相相颗颗粒粒很细很细且且有有部部分高分分高分子子 物物质质，因因此沉此沉积积物物很很“顽固顽固”。复杂结构井修井作业冲砂工艺冲砂工艺水平井水平井沉沉砂、冲砂有以下特点砂、冲砂有以下特点4.沉沉积时积时间间较较长，长，必须必须要要有大有大于于钻井钻井过程过程中的中的液体液体能能
12、量量冲冲 起沉起沉砂。砂。5.同同一一口口井中，井中，不不同同井段的作业井段的作业参数参数不不同同。6.冲冲起起的砂粒的砂粒在造在造斜段斜段和和水平段容易水平段容易再次沉再次沉积。积。7.修井的水平井冲砂作业修井的水平井冲砂作业往往往往与解卡打捞工作与解卡打捞工作同同时进时进行行， 作业难作业难度增加度增加。复杂结构井修井作业冲砂工艺冲砂工艺洗洗井井液液洗洗井井液液的的功功能能与常与常规规井有所井有所不不同同，受，受多种影响多种影响因因素制素制约约，应全应全面面考虑考虑其其特特殊殊需要需要。应应以以安全快速安全快速、不不损害损害油油气气层、有层、有利利于于钻钻屑屑运运移移及及低成低成本本为目为
13、目标标。必须必须具具有有高高携携砂砂能能力、力、抗剪切抗剪切、低摩低摩阻阻和和低低伤害伤害的特的特性性。因因此洗此洗井井液液的的选择选择是冲砂作业的技术是冲砂作业的技术关键关键。复杂结构井修井作业冲砂工艺冲砂工艺冲砂冲砂方法方法在在斜井、水平井中，斜井、水平井中，各各井段受井井段受井径径、井斜、井斜及及井内结构的井内结构的影响影响，在在同同一一口口井中，一井中，一个个井段的井段的最最佳佳施施工工参数参数不不一一定定适适合合另另一井段，一一井段，一口口井的工井的工作作方法方法和施和施工工参数同参数同样样也也不不完完全适应另全适应另一一口口井。井。根据根据井井况况，应把握应把握010 ，10 30
14、 ，30 60 ，60 90 四四个个井斜段，井斜段，选择选择最最关键关键的井段的井段做做为为施施工工方法方法和和洗洗井井液液性性能能选择选择的的依依据据。着着重点是重点是30 60 井段井段和和水平井段的冲水平井段的冲洗洗。其其他他井段的井段的施施工工方法方法和和洗洗井井液液性性能要能要做做进一进一步调整步调整，以，以适应全适应全井冲砂解堵的井冲砂解堵的要要求求。应应采采用用水力冲水力冲洗洗和和机机械械冲冲洗洗结结合合的的综综合合措措施施。复杂结构井修井作业冲砂工艺冲砂工艺各各井段的井段的施施工工方法方法及及工作工作参数参数010井段，井段，其其作业作业方法方法及及施施工工参数参数与直井相与
15、直井相同同。1030井段，井段，此此井段一井段一般般形形不不成成沉沉砂床，砂床，但但存存在在沉沉降降作作用，用，要保要保持持洗洗井井液液的的悬浮悬浮性性，防止防止砂粒砂粒沉沉降降。3060井段，以井段，以破破坏沉坏沉砂床，砂床，防止防止砂粒砂粒再次沉再次沉降降为为主主。钻钻具具运动运动方方式式以以往往复复运动运动为为主主，结，结合合旋转旋转运动运动。6090井段，以井段，以减少减少钻钻具具摩摩阻阻，破破坏沉坏沉砂床为砂床为主主。复杂结构井修井作业冲砂工艺冲砂工艺冲砂作业钻冲砂作业钻具具组合组合1.尖尖钻钻头头+73mm钻钻杆杆，用，用于于直井段直井段和和小于小于30 的井段的井段施施工。工。2
16、.短翼三刮刀短翼三刮刀钻钻头头+73mm钻钻杆杆，用，用于于30 60 井段的井段的施施工。工。3.三牙轮（三牙轮（或或PDC）钻钻头头+73mm钻钻杆杆，用，用于于大大于于60井段井段和和水平段的水平段的冲砂解堵冲砂解堵施施工。工。这这三三套套钻钻具具的的共共同同特点是结构特点是结构简简单单，一，一般般不不加加扶正器扶正器和其和其他他辅助辅助钻钻具具，尽尽 量量减少减少由于环空由于环空横截横截面的面的变变化化对对洗洗井井液液流流态态的的影响影响；摩摩阻阻较较小小，作业，作业负负荷荷低，低，适适合合常常规规修井修井设备设备的的能能力。力。(4)对对边冲砂边解卡打捞的井，边冲砂边解卡打捞的井，采采
