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機(jī)械定位技術(shù)在油水井中的應(yīng)用

時(shí)間:2007-06-06 10:28:00來源:hanjuan

導(dǎo)語(yǔ):?定位技術(shù)由井下定位器、測(cè)力傳感器、智能顯示儀表、封隔器等井下工具組成。
河南油田進(jìn)入特高含水開發(fā)期后,隨著油田綜合含水的不斷上升,井下油水關(guān)系日趨復(fù)雜,油層層內(nèi)及層間矛盾更加突出,主要潛力已由層間轉(zhuǎn)為層內(nèi)、由主力油層轉(zhuǎn)為非主力的薄差油層。同時(shí)油田地質(zhì)特點(diǎn)決定了河南油田厚油層發(fā)育、平面多變、非均質(zhì)十分嚴(yán)重,剩余油分布復(fù)雜、零散,挖潛難度增大,開發(fā)效益變差。 針對(duì)河南油田分層工藝現(xiàn)狀以及油田開發(fā)后期對(duì)厚油層層內(nèi)細(xì)分挖潛的生產(chǎn)需要,我們開展了大厚層細(xì)分開采技術(shù)的研究,該技術(shù)包括大厚層細(xì)分注水技術(shù)、大厚層細(xì)分卡堵水技術(shù)和大厚層細(xì)分改造三項(xiàng)配套技術(shù),該技術(shù)的關(guān)鍵是井下管柱機(jī)械定位技術(shù)。通過采用井下管柱機(jī)械定位技術(shù),使分層措施管柱在井下精確定位。 目前國(guó)內(nèi)外的管柱定位卡封主要是通過測(cè)磁定位曲線的方法來校正管柱深度,該方法需要在工藝管柱下井前測(cè)一條套管接箍磁曲線,當(dāng)工藝管柱下井后,再?gòu)挠凸軠y(cè)一條磁曲線,通過兩條曲線比較來確定管柱深度。因該方法工藝復(fù)雜、作業(yè)量大、占用生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)試成本高,所以現(xiàn)場(chǎng)難以推廣應(yīng)用?;谶@種情況,油田井下定位技術(shù)為解決這些問題開辟了新途徑。 定位技術(shù)結(jié)構(gòu)組成 定位技術(shù)由井下定位器、測(cè)力傳感器、智能顯示儀表、封隔器等井下工具組成。使封隔器準(zhǔn)確座封于厚油層內(nèi)薄夾層處,實(shí)現(xiàn)定位卡封。 定位技術(shù)工作原理 定位技術(shù)是通過定位器與措施管柱配套、有效解決薄夾層定位卡封的問題,從而在大厚層實(shí)現(xiàn)細(xì)分注水、細(xì)分卡堵水和細(xì)分改造的目標(biāo)。將接在工藝管柱底部的定位器下至套管定位接箍下方4~5m的位置后、在管柱上端接上高精度的測(cè)力傳感器及智能儀表。然后上提管柱尋找定位接箍,當(dāng)定位器進(jìn)入定位接箍時(shí),地面智能儀表產(chǎn)生lO~15kN載荷信號(hào)顯示,此時(shí)即為磁定位套管的深度,再上提一定高度,使封隔器座封于厚層內(nèi)的薄夾層處,從而實(shí)現(xiàn)了定位卡封,如圖1所示。 計(jì)算方法: L提=L套 一L封一△L 式中:L提:定位器通過磁套管后的上提高度,m; L套:定位器所通過的磁定位套管深度,m; L封:封隔器卡點(diǎn)的設(shè)計(jì)深度,m; △L:封隔器上膠筒至定位器之間的距離,m。 機(jī)械定位技術(shù)的特點(diǎn) 1.該技術(shù)不需專門施工車輛,所需儀器輕便操作簡(jiǎn)單、不占用生產(chǎn)時(shí)間、不增加作業(yè)量、成本費(fèi)用低。 2.該技術(shù)克服了溫差、重力等因素的影響,精度高,2500米井深誤差不超過0.15m; 3.井下定位器直接與生產(chǎn)(措施)管柱配套,實(shí)現(xiàn)管柱自身定位,廣泛用于采油、注水等作業(yè),占產(chǎn)時(shí)間少。 機(jī)械定位技術(shù)主要設(shè)備構(gòu)造及特點(diǎn) ● NSDWQ-130內(nèi)收型機(jī)械定位器 1.結(jié)構(gòu)組成 NSDWQ-130內(nèi)收型機(jī)械定位器主要由鎖緊部分、定位塊內(nèi)收部分、定位塊和主體部分等組成。 2. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) a. 定位塊回收功能 由于定位時(shí)機(jī)械定位器外徑大于套管內(nèi)徑,這直接影響定位器能否順利起出,通過設(shè)計(jì)定位塊回收鎖緊機(jī)構(gòu),借助坐封壓力使定位塊回收,回收后定位器外徑由φ130mm縮至φ115mm,確保了定位器安全起出,避免定位器在井下遇卡事故的發(fā)生。 b. 扶正功能 在下井過程中,定位器在強(qiáng)力彈簧的作用下,始終使管柱保持居中狀態(tài),克服了井架與井口不對(duì)中偏磨管柱現(xiàn)象;同時(shí)克服了因井斜偏磨管柱現(xiàn)象,從而不受井架與井口不對(duì)中及井斜的影響,起保護(hù)封隔器等配套工具的作用。 3. 技術(shù)參數(shù) 定位負(fù)荷:20KN~30KN 徑向扶正力:1.6KN~2.0KN 耐壓:25MPa 最小通徑:φ32mm最大外徑:φ130mm 總長(zhǎng):1000mm壓縮后最大外徑:φ115mm ● 微電腦地面定位儀 1.結(jié)構(gòu)組成 微電腦地面定位儀主要由信號(hào)采集部分、信號(hào)分析部分、信號(hào)處理部分及信號(hào)存貯與回放部分組成。 2. 工作原理 通過采集管柱上提過程中管柱負(fù)荷增量值,并加以分析、處理,以曲線形式顯示出來,通過分析曲線達(dá)到管柱定位之目的。 3. 特點(diǎn) 操作簡(jiǎn)單,定位信號(hào)直觀,抗干擾能力強(qiáng),定位精度高。 4. 技術(shù)參數(shù) 工作溫度:-20~50℃ 工作環(huán)境:室內(nèi)、室外 采集時(shí)間:0.01s 采樣間隔:0.01s 輸入電壓:220V 輸出電流:5mA 施工注意事項(xiàng) ● 人井前應(yīng)認(rèn)真檢查定位器的靈活性,對(duì)地面的傳感器、智能儀表的靈敏程度也要反復(fù)校對(duì)。 ● 司鉆在下鉆及定位操作過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),平穩(wěn)操作。 ● 進(jìn)行定位卡封時(shí),定位套管接箍深度應(yīng)以磁定位校深為準(zhǔn) ● 入井管柱必須執(zhí)行“三丈量、三對(duì)口 ”的標(biāo)準(zhǔn),以縮小定位深度與磁定位深度的誤差。 ● 定位校深時(shí),應(yīng)密切注視地面顯示儀表的負(fù)荷變化,準(zhǔn)確判斷卡點(diǎn)位置。 配套工藝技術(shù) ● 大厚層細(xì)分注水技術(shù) 1. 大厚層細(xì)分注水技術(shù)的構(gòu)成 主要由緩沖器、兩級(jí)封隔配水器(包括配水封隔器、配水器芯子)、注水封隔器、擋球連通器、內(nèi)收型機(jī)械定位器、活動(dòng)單流閥、井口捕撈器、防噴管匯、液力投撈測(cè)試工藝等組成。 2. 大厚層細(xì)分注水技術(shù)原理:將液力投撈細(xì)分注水管柱下入井內(nèi)設(shè)計(jì)位置,通過井下管柱機(jī)械定位技術(shù),將封隔器準(zhǔn)確卡封在薄夾層上,具有層間封隔和分層配水雙重功能的兩級(jí)封隔配水器,可直接與封隔器連接組配細(xì)分分注管柱,利用電子流量計(jì)將注入水分配到5個(gè)層段的兩級(jí)配水器芯子,采用液力投撈方式,一次投撈調(diào)配5層水咀并測(cè)試5層分層水量,實(shí)現(xiàn)厚油層細(xì)分注水。 耐壓:25MPa 最小通徑:φ32mm最大外徑:φ130mm 總長(zhǎng):1000mm壓縮后最大外徑:φ115mm ● 微電腦地面定位儀 1.結(jié)構(gòu)組成 微電腦地面定位儀主要由信號(hào)采集部分、信號(hào)分析部分、信號(hào)處理部分及信號(hào)存貯與回放部分組成。 2. 工作原理 通過采集管柱上提過程中管柱負(fù)荷增量值,并加以分析、處理,以曲線形式顯示出來,通過分析曲線達(dá)到管柱定位之目的。 3. 特點(diǎn) 操作簡(jiǎn)單,定位信號(hào)直觀,抗干擾能力強(qiáng),定位精度高。 4. 技術(shù)參數(shù) 工作溫度:-20~50℃ 工作環(huán)境:室內(nèi)、室外 采集時(shí)間:0.01s 采樣間隔:0.01s 輸入電壓:220V 輸出電流:5mA 施工注意事項(xiàng) ● 人井前應(yīng)認(rèn)真檢查定位器的靈活性,對(duì)地面的傳感器、智能儀表的靈敏程度也要反復(fù)校對(duì)。 ● 司鉆在下鉆及定位操作過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),平穩(wěn)操作。 ● 進(jìn)行定位卡封時(shí),定位套管接箍深度應(yīng)以磁定位校深為準(zhǔn) ● 入井管柱必須執(zhí)行“三丈量、三對(duì)口 ”的標(biāo)準(zhǔn),以縮小定位深度與磁定位深度的誤差。 ● 定位校深時(shí),應(yīng)密切注視地面顯示儀表的負(fù)荷變化,準(zhǔn)確判斷卡點(diǎn)位置。 配套工藝技術(shù) ● 大厚層細(xì)分注水技術(shù) 1. 大厚層細(xì)分注水技術(shù)的構(gòu)成 主要由緩沖器、兩級(jí)封隔配水器(包括配水封隔器、配水器芯子)、注水封隔器、擋球連通器、內(nèi)收型機(jī)械定位器、活動(dòng)單流閥、井口捕撈器、防噴管匯、液力投撈測(cè)試工藝等組成。 2. 大厚層細(xì)分注水技術(shù)原理:將液力投撈細(xì)分注水管柱下入井內(nèi)設(shè)計(jì)位置,通過井下管柱機(jī)械定位技術(shù),將封隔器準(zhǔn)確卡封在薄夾層上,具有層間封隔和分層配水雙重功能的兩級(jí)封隔配水器,可直接與封隔器連接組配細(xì)分分注管柱,利用電子流量計(jì)將注入水分配到5個(gè)層段的兩級(jí)配水器芯子,采用液力投撈方式,一次投撈調(diào)配5層水咀并測(cè)試5層分層水量,實(shí)現(xiàn)厚油層細(xì)分注水。 3. 該項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)是: a. 設(shè)計(jì)了兩級(jí)封隔配水器組配的細(xì)分注水管柱,使封隔器與配水器相互之間間距不受限制,任意級(jí)封隔器和封隔配水器之間可以直接連接組配細(xì)分注水管柱, 最小卡封距1.8m,解決了多個(gè)薄夾層和薄注入層注水井細(xì)分問題。 b. 設(shè)計(jì)了擴(kuò)張式反沖皮碗提升機(jī)構(gòu),解決兩級(jí)配水器芯子在變徑管柱內(nèi)液力投撈 “瓶徑”問題,一次液力投撈兩級(jí)配水器芯子和5支電子流量計(jì),可同時(shí)調(diào)配5層水咀和測(cè)試5層水量,測(cè)試時(shí)能夠驗(yàn)封,能夠判斷分層密封性能和測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性,解決了多個(gè)薄夾層和薄注入層注水井細(xì)分注水投撈測(cè)試問題。 c. 收縮型管柱機(jī)械定位器的研制,解決了細(xì)分注水管柱的準(zhǔn)確卡封問題,同時(shí)避免了定位機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期在注水井下工作回收困難的現(xiàn)象。 4. 大厚層細(xì)分注水技術(shù)指標(biāo): 工作壓差:25Mpa; 工作溫度:120℃; 坐封壓力: 6~7Mpa; 分注層段: 2~5層; 單層測(cè)量范圍:300m3/d; 測(cè)試精度:±1.5%; 反沖配水器芯子最小流量:12m3/h; 封隔器最小卡封距:1.8m;最小坐封段:0.89m;解封負(fù)荷:25~30KN。 ● 大厚層細(xì)分卡堵水技術(shù) 1. 大厚層細(xì)分卡堵水技術(shù)的構(gòu)成 主要由丟手接頭、Y441封隔器、Y341封隔器、偏孔單流閥、底部球座及內(nèi)收型機(jī)械定位器等組成。 2. 大厚層細(xì)分卡堵水技術(shù)原理 將細(xì)分卡堵水管柱按照人工丈量數(shù)據(jù)下入井內(nèi)設(shè)計(jì)位置,然后通過收縮型管柱機(jī)械定位器和地面定位儀進(jìn)行管柱定位,使封隔器準(zhǔn)確的卡在薄夾層段上。通過油管蹩壓坐封封隔器,分隔生產(chǎn)層段, 再向油管內(nèi)打壓18MPa,通過觀察地面壓力的變化情況驗(yàn)證各級(jí)封隔器的密封性。采用雙向錨定方式和丟手堵水管柱,延長(zhǎng)封堵壽命,提高卡堵水管柱密封有效率,采用下放上提分步解封解卡方式,解決多級(jí)多段卡堵水管柱逐級(jí)解封。 3. 該項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)是: a. 井下管柱機(jī)械定位技術(shù)定位精度高,在井深2500m的情況下定位誤差僅為0.15m,使封隔器在坐封段僅0.69米上準(zhǔn)確坐封,有效保證了細(xì)分措施管柱在薄夾層上準(zhǔn)確定位和卡封。 b. 在Y341封隔器上設(shè)計(jì)逐級(jí)解封機(jī)構(gòu),在Y441封隔器上設(shè)計(jì)了雙向卡瓦錨定結(jié)構(gòu)和分步解卡結(jié)構(gòu),使堵水管柱解封負(fù)荷僅有20kN,解決了同類封隔器多級(jí)使用錨定不可靠和解封難的問題,提高了施工工藝安全可靠性。 c. 在Y341封隔器上設(shè)計(jì)了膠筒—皮碗組合式驗(yàn)封機(jī)構(gòu),各級(jí)封隔器能自行驗(yàn)封,解決了原同類封隔器多級(jí)使用驗(yàn)封判斷難的問題,提高了密封可靠性。 4. 大厚層細(xì)分注水技術(shù)指標(biāo): 工作壓差:25Mpa; 工作溫度:≤120℃; 封隔器級(jí)數(shù):≥2;解封負(fù)荷:≤20KN;最小卡封段:≥0.69m;適應(yīng)套管內(nèi)徑:Φ121~Φ124mm。 ● 大厚層細(xì)分酸化技術(shù) 1. 大厚層細(xì)分酸化技術(shù)構(gòu)成 主要由氣舉凡爾、水力錨、兩個(gè)X344皮碗封隔器、細(xì)分開關(guān)器、定位器、球座等組成 。 2. 大厚層細(xì)分酸化改造技術(shù)原理:通過定位使新式皮碗封隔器坐封于薄夾層處,實(shí)現(xiàn)酸化時(shí)的細(xì)分卡封;X344皮碗封隔器、細(xì)分開關(guān)器等工具組配成油層細(xì)分酸化管柱,實(shí)現(xiàn)了對(duì)厚油層內(nèi)中低滲透段進(jìn)行細(xì)分酸化處理。 3. 該項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)是: a. 研制的地面定位儀和井下定位裝置,可確保封隔器在0.8米以上的坐封段坐封,解決了對(duì)厚層內(nèi)中、低滲透層卡封的問題,實(shí)現(xiàn)了對(duì)厚層內(nèi)中低滲透層段進(jìn)行酸化處理。 b. 研制了皮碗封隔器和細(xì)分開關(guān)器,實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱多層分別酸化,同時(shí)具有驗(yàn)封功能,保證作業(yè)質(zhì)量, 減少了施工工作量,提高酸化效果。 4. 大厚層細(xì)分酸化技術(shù)指標(biāo): 工作壓差:25Mpa; 工作溫度:≤120℃;封隔器級(jí)數(shù):≥2;解封負(fù)荷:≤20KN;最小卡封段:≥0.69m;適應(yīng)套管內(nèi)徑:Φ121~Φ124mm。 大厚層細(xì)分開采技術(shù)是厚油層層內(nèi)挖潛的主要技術(shù)手段。該技術(shù)為進(jìn)入高含水后期的油田開展厚油層層內(nèi)細(xì)分注水、卡堵水、改造等措施提供了技術(shù)保證;而井下管柱機(jī)械定位技術(shù)是實(shí)施大厚層細(xì)分開采的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù);機(jī)械定位技術(shù)操作簡(jiǎn)便,施工成本低,宜大面積推廣應(yīng)用。

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