注入工藝技術(shù)培訓(xùn)教材.ppt

注入工藝技術(shù) 一 注入井工藝管柱 665 2偏心配水工藝管柱 同心集成分層注水工藝管柱 橋式偏心分注工藝管柱 聚驅(qū)2 3層同心分注工藝管柱 聚驅(qū)偏心分注工藝管柱 1 封隔器 封隔器是分層注水工藝管柱中的重要工具 它將各個(gè)層段分隔開來 實(shí)現(xiàn)各個(gè)層段在獨(dú)立的注水壓力下完成配注量 注水井封隔器歷經(jīng)了從擴(kuò)張式封隔器向壓縮式封隔器過渡 發(fā)展的過程 97年以前我廠以應(yīng)用K344 110封隔器為主實(shí)現(xiàn)分層注水 以后應(yīng)用了壓縮式可洗井封隔器 不可洗井封隔器配套射流洗井器以及目前全面推廣應(yīng)用的來水釋放可洗井壓縮式封隔器Y341 114ML 第一位字母 分類方式 Z自封 Y壓縮 X楔入 K擴(kuò)張 第一位數(shù)字 支撐方式 1尾管 2單向卡瓦 3無支撐 4雙向卡瓦 5錨定 第二位數(shù)字 座封方式 1提放管柱 2轉(zhuǎn)管柱 3自封 4液壓 5下工具 第三位數(shù)字 解封方式 1提放管柱 2轉(zhuǎn)管柱 3鉆銑 4液壓 5下工具 封隔器分類及型號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 2003年分層注水井在用封隔器性能評價(jià)情況表 K344 110封隔器該封隔器為水力擴(kuò)張式 主要與節(jié)流器或噴砂器配套使用 油管內(nèi) 外達(dá)到一定壓差即可實(shí)現(xiàn)座封 無座封鎖定裝置 因此泄掉油管內(nèi)壓力 封隔器就會(huì)自動(dòng)解封 主要用于驗(yàn)竄 找漏及壓裂施工 釋放 解封 坐封 從油管內(nèi)加液壓 液壓經(jīng)濾網(wǎng)罩 下接頭的孔眼和中心管的水槽 作用于膠筒的內(nèi)腔 膠筒在內(nèi)外壓差作用下脹大 封隔油 套環(huán)形空間 解封 放掉油管內(nèi)壓力 膠筒即收回解封 缺點(diǎn)一是必須在油管內(nèi)外造成一定壓差才能正常工作 分層注水工藝管柱 驗(yàn)封工藝管柱 475 8封隔器 節(jié)流器 缺點(diǎn)二是膠筒在井下長期工作會(huì)產(chǎn)生塑性變形 主要由密閉式空氣腔 鎖定機(jī)構(gòu) 解封機(jī)構(gòu) 洗井活塞 膠筒及連接件組成 Y341 114 X JH 90 15 Y341 114ML 型封隔器 卡簧 卡簧掛 釋放時(shí)在活塞推動(dòng)下上行 完井后注水 注水壓力超過10Mpa時(shí) 注水壓力加上井下靜壓達(dá)到18Mpa左右 高壓密封腔被壓縮 活塞帶動(dòng)缸套上行 壓縮封隔器膠筒坐封 卡簧鎖定 解封時(shí)上提管柱 上提力作用在封隔器膠筒上 靠膠筒與套管壁產(chǎn)生的摩擦力傳遞到鎖定機(jī)構(gòu)上 剪斷解封銷釘 膠筒收回解封 缺點(diǎn)是解封銷釘力達(dá)到8 10噸 造成封隔器不解封 膠筒磨壞 2 665 2偏心配水工藝管柱 665 2偏心配水器 KPX 114 46配水器 與封隔器等工具共同組成分層注水管柱 內(nèi)設(shè)偏心堵塞器 通過測試投撈更換堵塞器內(nèi)的水咀調(diào)整分層水量 分層配水理論依據(jù) 分層配水 是指在同一口注水井中 利用封隔器將多油層分隔為若干個(gè)層段 在加強(qiáng)中 低滲透率油層注水的同時(shí) 通過調(diào)整井下配水堵塞器水嘴的節(jié)流損失 降低注水壓差 對高滲透率油層進(jìn)行控制注水 以此來調(diào)節(jié)不同滲透率油層吸水量的差異 Q配 k p配p配 p井口 p水柱 p管損 p嘴損 p啟動(dòng)其中 Q配分層配注量 m3 dK地層吸水指數(shù) m3 d MPap井口井口注水壓力 MPap水柱井筒靜水柱壓力 MPap管損注入水在油管中流動(dòng)阻力損失 MPap嘴損配水堵塞器水嘴壓力損失 MPap啟動(dòng)地層開始吸水時(shí)井底壓力 MPa 配水原理可由以下公式表述 通過上面公式可知 當(dāng)p井口 p水柱和p啟動(dòng)不變時(shí) Q配只與p嘴損有關(guān) 在用的配水堵塞器水嘴過水量遵循 流體力學(xué)的固定水嘴的嘴損理論 即固定水嘴前后的壓差 嘴損 與通過水嘴的流量 存在如下關(guān)系 式中 流量系數(shù)A 孔口面積m P 孔口前后壓差MPa 流體密度kg m 由此可知分層注水井各層段實(shí)現(xiàn)不同水量分層注入 是通過各層選用不同直徑的堵塞器水嘴 進(jìn)以改變井底注水壓力完成的 選配水嘴一般步驟如下 1 根據(jù)各配注層相對吸水剖面百分?jǐn)?shù)和全井指示曲線 做出分層指示曲線 2 在分層指示曲線上查出各層段配注量所注水壓力 3 根據(jù)全井配注和油管長度計(jì)算出管損 4 確定井口注水壓力 5 求出水嘴壓力損失 嘴損 井口壓力 層段注水壓力 管損6 根據(jù)分層配注量和嘴損 在 嘴損與配注量關(guān)系曲線 上 查出所需水嘴直徑 試配后 應(yīng)用流量計(jì)在設(shè)計(jì)注水壓力下進(jìn)行各層流量測試 即進(jìn)行檢配 以檢查試配是否合格 如某些層段注水量不合格 則需重新進(jìn)行水嘴的調(diào)整 水嘴的調(diào)整依據(jù)下公式 其中m層段性質(zhì)常數(shù) 當(dāng)加強(qiáng)層時(shí)為1 1 限制層為0 9 它由偏心配水器工作筒和堵塞器組成 工作筒主體上有一直徑為 20mm的偏孔用來坐入堵塞器 即活動(dòng)心子 偏孔外壁有12mm的出液孔 主體中心是 46mm的通道 作投撈工具 井下儀表的通道及測試位置 導(dǎo)向槽對準(zhǔn)扶正體偏槽和 20mm的偏孔以便為投撈器導(dǎo)向 堵塞器正常工作時(shí)將工作筒偏孔的出液孔上下隔開 通過水嘴控制水量 水嘴為陶瓷材質(zhì) 偏心配水器 分層測試工藝分層配水管柱下井后 首先檢驗(yàn)封隔器工作狀態(tài)即驗(yàn)封 確認(rèn)封隔器正常后 再進(jìn)行分層段流量和壓力測試 驗(yàn)封儀器的連接 雙壓力計(jì)驗(yàn)封在測試密封段上下端各裝一支壓力計(jì) 上端壓力計(jì)接受的是井口操作 開一關(guān)一開壓力變化信號(hào) 下端壓力計(jì)接受的是兩級封隔器之間油層壓力變化信號(hào) 若封隔器密封 上壓力計(jì)記錄的是凸曲線 開一關(guān)一開信號(hào) 下壓力計(jì)記錄的是一條直線 若不密封 下壓力計(jì)記錄的也是凸線 兩條曲線所記錄的壓力值完全一樣 其比值為1 若比值小于1 則表明封隔器密封程度 或油層內(nèi)部串通程度或水泥環(huán)膠結(jié)程度 分層流量測試普通偏心配水器測試原理 分層注入量使用的儀器為106型浮子式流量計(jì) 與它測試密封段配套使用 當(dāng)測試密封段定位于工作筒后 液體流經(jīng)浮子與錐管的環(huán)形空隙時(shí) 便產(chǎn)生節(jié)流損失 浮子上下出現(xiàn)壓力差 壓力差作用在浮子上 使彈簧拉伸 當(dāng)流量穩(wěn)定時(shí) 液體作用在浮子的力與彈簧拉力相平衡 使浮子穩(wěn)定在某一位置 當(dāng)流量變化 上述兩力又在新基礎(chǔ)上平衡 浮子又穩(wěn)定在新的位置上 通過記錄浮子位移 實(shí)現(xiàn)對流量的測定 投撈堵塞器 更換堵塞器需要使用投撈器 投撈器下過配水器后上提 在配水器內(nèi)棘輪被打開 打撈 投送 爪張開 提過配水器后再下放 在導(dǎo)向體的導(dǎo)向作用下 打撈 投送 爪進(jìn)入扶正體的側(cè)槽內(nèi) 對準(zhǔn)配水器內(nèi)的堵塞器 偏心配水工藝技術(shù)存在以下不足 堵塞器掉 卡 投撈不著占作業(yè)井的10 左右 流量測試采用的是遞減法 測試資料誤差大 測試工人勞動(dòng)強(qiáng)度大 測調(diào)周期長 封隔器卡距較大 8米以上 不利于細(xì)分 需要研究測調(diào)集成式細(xì)分注水工藝技術(shù) 3 橋式偏心分層注水技術(shù) 橋式偏心測試技術(shù)是在常規(guī)偏心技術(shù)上發(fā)展的 其主要原理是通過偏心工作筒上的橋式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測試主通道過孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)了注水井實(shí)際工況下的單層流量測試和壓力測試 油層 橋式結(jié)構(gòu)原理圖 油層 油層 油層 分層流量測試 油層 技術(shù)特點(diǎn)1 實(shí)現(xiàn)分層流量直接測試 提高了資料的準(zhǔn)確性 2 不投撈堵塞器測試壓力 減少了工序 提高了效率 在聚合物籠統(tǒng)注入井上采用免投撈釋放可洗井封隔器 5 聚驅(qū)分注技術(shù) 適合于2 3層注聚井分層注入 滿足了分層注聚井建立壓差 低粘損率和可調(diào)配注量的要求 通過室內(nèi)試驗(yàn) 對800 1500萬分子量的聚合物溶液 這種配注器在建立3 0MPa壓降下 對聚合物溶液剪切降粘率小于4 2 聚合物單管2 3層分注工藝技術(shù) 大通徑封隔器 聚驅(qū)單管分注工藝管柱 為完善聚驅(qū)單管分注工藝 研制了內(nèi)通徑 61mm大通道 可洗井 免投撈釋放封隔器 使得分注管柱的配注芯能夠順利通過 免投撈釋放功能減少了坐封過程中鋼絲投撈工作量使用 53mm 55mm和 57mm的配注芯 環(huán)型降壓槽結(jié)構(gòu)配注器工作原理是 53mm 55mm和 57mm的配注芯配注芯坐入井下工作筒后與其內(nèi)表面形成環(huán)形空間過流通道 在過流面積一定的情況下 節(jié)流壓差與配注芯長度成正比 通過調(diào)節(jié)配注芯長度來改變注入壓力 調(diào)節(jié)注入量 達(dá)到分層配注的目的 環(huán)型降壓槽結(jié)構(gòu)聚合物單管分注管柱具有過流面積大 不易被聚合物團(tuán)塊堵塞 測試調(diào)配方便的優(yōu)點(diǎn) 適合于3層以內(nèi) 最佳分注層數(shù)是兩層 的聚合物分注 非集流電磁流量計(jì) 測量范圍 1 700m3 d 精度 2 F S 耐壓 60MPa 耐溫 90 測試過程中不需要測試密封段 只要將儀器停在配注芯上部油管內(nèi)便可測得流經(jīng)儀器的流量 針對兩三結(jié)合試驗(yàn)區(qū)多層分注的要求及主力油層聚合物分注工藝只能分注2 3層 滿足不了4層以上分注及50m3 d以下注入量調(diào)配的問題 2001年研究完成了聚合物偏心分注工藝 聚合物偏心分注技術(shù) 聚合物偏心配注器結(jié)構(gòu)示意圖 該技術(shù)可以滿足注入量在30m3 d以下 控制壓差在1 9MPa以下的多層分注 在此范圍內(nèi)聚合物溶液最大粘度損失率小于15 分注層段不受級數(shù)限制 堵塞器投撈 調(diào)整方便 采用非集流電磁流量計(jì)測試 投球式 偏心配注器結(jié)構(gòu) 整體桿式 偏心配注器結(jié)構(gòu) 當(dāng)流量為100m3 d時(shí) 粘損率在10 以內(nèi) 這兩種分注技術(shù)都是在主力油層進(jìn)行的現(xiàn)場試驗(yàn) 對于三類儲(chǔ)層這種單層注入量較低的情況 其分注壓差和粘損能否滿足要求還有待于檢驗(yàn) 目前按照非均質(zhì)層系滲透率下限選擇聚合物分子量時(shí) 注入的聚合物溶液大部分沿高滲透層段推進(jìn) 大大降低了聚合物的利用率 分子量調(diào)節(jié)器 任意投撈 范圍20 50 壓降 2 0MPa 壓力調(diào)節(jié)器 任意投撈 節(jié)流壓差3 5MPa 降粘 10 分質(zhì)分壓注入工藝技術(shù) 目前采油工程研究院試驗(yàn)成功分子量降解率在20 50 內(nèi)可調(diào) 單層控制流量50m3 d以內(nèi) 壓降小于1 5MPa的分子量調(diào)節(jié)器 該分子量調(diào)節(jié)器也可以應(yīng)用在地面 使同一注入站內(nèi)的不同井 根據(jù)不同的地層條件 按不同的分子量注入 二 注水配套工藝技術(shù)恒流偏心配水堵塞器除垢器磁性雙作用投撈器 恒流配水堵塞器 打撈頭 鎖定凸輪等上部結(jié)構(gòu)同常規(guī)堵塞器相同 下部主體內(nèi)腔有預(yù)壓彈簧和裝有水嘴的可滑動(dòng)柱塞 外形結(jié)構(gòu)同于常規(guī)偏心配水堵塞器 保留了在用的偏心配水測試工藝和投撈方式 具有較強(qiáng)的技術(shù)配伍性 工作原理 根據(jù)流體力學(xué)理論 固定水嘴前后的壓差 與通過水嘴的流量 存在如下關(guān)系 通過水嘴的流量Q只與水嘴兩端的壓力差 P有關(guān) 即流量隨著壓差的改變而改變 由此得出 若使流量Q恒定 只要保證水嘴兩端的壓差 P保持恒定時(shí)即可實(shí)現(xiàn) 水嘴嘴前壓力Pa 注水壓力及靜水柱壓力 水嘴嘴后壓力Pb 堵塞器腔內(nèi)壓力 閥套孔外壓力Pc 可認(rèn)為是地層的注入壓力 在注水過程中 若不考慮液動(dòng)力的影響 則滑閥在水嘴前后壓差 Pa Pb 和彈簧的共同作用下處于相對平衡狀態(tài) Pa Pb 0 式中 滑閥 帶水嘴 粘性摩擦力 的截面積 2 0 彈簧的初始壓縮量 彈簧的壓縮量 彈簧的剛度 對于給定的小剛度彈簧 當(dāng)其壓縮量 較小時(shí) 可認(rèn)為其對應(yīng)平衡的水嘴前后壓差基本不變 水量穩(wěn)定時(shí) 柱塞處于平衡狀態(tài) Pa Pb A F 當(dāng)注水壓力Pa 或地層壓力Pc 發(fā)生變化 引起水嘴前后壓差 Pa Pb 發(fā)生變化時(shí) 通過柱塞的滑動(dòng)改變出水剪切口面積進(jìn)行增壓或減壓 Pb上升或降低 使得工作壓差 Pa Pb 保持為常數(shù) 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水量恒定 當(dāng)Pa增大 或Pc減小 時(shí) Pa Pb A F 柱塞總成向左滑動(dòng) 出水剪切口變小 腔內(nèi)增壓 Pb升高 直至 Pa Pb A F時(shí) 柱塞總成停止滑動(dòng) 測試試驗(yàn)變換水嘴直徑得到不同流量 從得到的 曲線得出 水嘴的前后壓差大于0 7MPa時(shí) 流經(jīng)定量注水堵塞器的液體基本保持恒定 定量注水堵塞器正常工作時(shí)應(yīng)保證水嘴嘴前壓力比地層的開啟壓力高0 7MPa 當(dāng)水嘴前后壓差突然發(fā)生變化時(shí) 定量注水堵塞器需經(jīng)一個(gè)相對的穩(wěn)定過程 方可達(dá)到穩(wěn)定流量的作用 達(dá)到水量再次穩(wěn)定的時(shí)間為30 60s左右 對于易磨損的部位進(jìn)行氮化處理 提高了耐磨壽命 定壓彈簧通過控制淬火和鍍鎳處理 提高了抗疲勞和耐腐蝕 防垢能力 采用雙釋放凸輪 雙釋放牙塊 上 下兩套釋放機(jī)構(gòu)分別獨(dú)立完成投送爪和打撈爪的開啟 打撈倉內(nèi)裝有永久磁塊 當(dāng)下部的打撈爪抓住堵塞器 上提出配水器偏孔后 磁塊吸回堵塞器于打撈倉內(nèi) 磁性雙作用投撈器 磁性雙作用投撈器 工具結(jié)構(gòu)和工藝原理 除垢器 偏心配水器除垢器 使用要求 目前我廠各測試班組已全部配備了該工具 1 測試過程中在測試 投撈工具下部連接除垢器 隨正常測試 投撈起下 這樣不僅避免了卡阻 也減少了掉儀器的事故的發(fā)生 2 在測試調(diào)配過程中 對遇阻部位采取上提帶加重的除垢器進(jìn)行頓擊和刮削 保證儀器通過 三 水井作業(yè)施工質(zhì)量監(jiān)督 2003年水井重配233口 測試遇阻 儀器掉等為147口 占重配井的63 1 洗井和刮削器的使用是主要手段 應(yīng)及時(shí)打鉛模判定遇阻原因 2003年水井重配原因分類統(tǒng)計(jì)表 2003年重下井84口 主要原因是封隔器不封和測試遇阻 目前使用Y341 114ML封隔器 來水壓力達(dá)到10MPa就可以釋放封隔器 不需要水泥車打壓釋放 有些注入壓力低的井 需要作業(yè)隊(duì)及時(shí)釋放 或投堵釋放 或使用可溶性水嘴 避免下完管柱就搬家 刺油管和油管規(guī)通油管是保證不測試遇阻的主要手段 同時(shí)下井工具必須擺在工具架上 監(jiān)督 注水井試配 調(diào)整 作業(yè)規(guī)程刮蠟通井 按Q SYDQ0511規(guī)定執(zhí)行 探砂面 沖砂 探人工井底 按Q SYDQ0512規(guī)定執(zhí)行 驗(yàn)漏 驗(yàn)竄釋放封隔器注水井試注作業(yè)規(guī)程管柱結(jié)構(gòu)為保護(hù)封隔器 46球座 喇叭口 刮蠟通井 按Q SYDQ0511規(guī)定執(zhí)行 探砂面 沖砂 探人工井底 按Q SYDQ0512規(guī)定執(zhí)行 釋放封隔器 注水井 查套 壓裂重配 重配作業(yè)規(guī)程探砂面 沖砂 探人工井底 按Q SYDQ0512規(guī)定執(zhí)行 釋放封隔器注水井重下作業(yè)規(guī)程按方案要求實(shí)施相應(yīng)工序 驗(yàn)竄 刺油管 釋放封隔器 注水井大修下完井作業(yè)規(guī)程探砂面 沖砂 探人工井底 按Q SYDQ0512規(guī)定執(zhí)行 刮削套管 按Q SYDQ0511規(guī)定執(zhí)行 按施工設(shè)計(jì)要求驗(yàn)竄釋放封隔器 重點(diǎn)工序監(jiān)督 探人工井底 探砂面沖砂通井 刮蠟 套管刮蠟 套管刮削 Q SYDQ0511 驗(yàn)竄和驗(yàn)漏井下作業(yè)工藝管柱組配 刺洗檢查油管 油管規(guī)直徑 59mm 油管規(guī)長度800mm 丈量油管組配管柱結(jié)構(gòu)釋放封隔器 水井施工現(xiàn)場監(jiān)督跟蹤單 水井作業(yè)施工申報(bào)單