影響隔離封隔器坐封深度的因素與確定方法探討.docx

1、設(shè)計(jì)與裝備影響隔離封隔器坐封深度的因素與確定方法探討江華(中海石油(中國)有限公司深圳分公司深水工程技術(shù)中心，廣東深圳518000)摘要海上油氣田完芥普遍采用分采完芥管柱.用于分隔的頂部到隔器和陽離肖的隔器坐封位置作常關(guān)鍵.尤其對(duì)于層間即牧小隔肉封隔器坐封位置要求卜分苛刻的情況下.坐封位覽將直接彩響分層開采工藝的成敗.不同的昔柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其管柱的力學(xué)模型以及在不同I：況下的受力情況li不一樣的.必須進(jìn)行針時(shí)性的分析，本文結(jié)合神優(yōu)化的分采完并管柱結(jié)構(gòu)并對(duì)封器坐拊深度影響因泰及管柱受力狀態(tài)進(jìn)行分析,探討封碉器坐抑深度的確定方法和計(jì)算方法.經(jīng)過在惠州25-8油田的某口并現(xiàn)場應(yīng)用.陽商拘隔器仃效地封陽了

2、2米的溥火層，效果“常理想.為今后類似井的作業(yè)提供借零.關(guān)鍵詞防砂管柱：隔離封隔器：坐甜深度：伸縮計(jì)憑中圖分類切TQ文就標(biāo)識(shí)碼AIOO7-1865(2OI8)11-O2I9-O2ADiscussionabouttheFactorsofAffectingtheIsolationPacker*sSettingDepthandItsDeterminationMethodJiangHua(DeepwaterWellEngineering&OperatingCenter,CNOOCChinaLtd.Shenzhen.Shenzhen518000.China)Abstract:Selectiveminin

3、gcompletionstringarcgenerallyusedinoffshoreoilandgasfieldcompletions.Thesettingpositionofthetoppackerandisolationpackerisverycritical,especiallyfortheconditionoftinyinterlayerdistanceandthestrictrequirementsabouttheisolationpackerssettingposition.Thesettingpositionwilldirectlyafleetthesuccessorfailu

4、reoftheselectiveminingprocess,themechanicalmodelofthepipe-stringdesignedbydiflerentstringstructurewillsutlerdifferentforcesunderdiftcrentworkingconditions,sowemustgoonthetargetedanalysis.Inthispaper,anoptimizedseleciivcminingcompletionstringisadoptedtoanalyzethefactorsafleetingthepackerssettingdepth

5、andlhestresssituationofthestring,wealsodisscussthedetenninationmethodandcalculationmethodofthepackerssettingdepthinthispaper.ArterbeingappliedinawelloftheHui/hou25-8field,theisolationpackercflcctivclysealeda2mthininterbedandtheresultwasverysatisfied,itprovidesareferenceforthecompletionsofsimilarwell

6、sinthefuture.Ke)words:Sandcontrolstring:Isolationpacker;Packerssettingdepth：Expansionandcompression：calculation1前言海上油氣田套管內(nèi)分層防砂完井管柱通常分為兩層.外層管柱用隔離封隔器將油層分隔成若干段，內(nèi)層管柱用隔離密封與隔離封隔器的密封筒配合實(shí)施封隔.根據(jù)油藏開采需要.通過鋼絲作業(yè)開關(guān)滑套來實(shí)現(xiàn)分采.套管內(nèi)分采完井藝要有：刮管洗井、TCP射孔、再次刮管、卜沉砂橋塞、組合分采外管柱、下鉆送入、打壓坐封、卜分采內(nèi)管柱等主要工序。外層管柱結(jié)構(gòu)為(自上而K)：頂部封隔器+盲管+篩管+隔離封

7、隔器+篩管+隔離封隔器+.+篩管+插入錨定密封(與沉砂橋塞配合).而實(shí)際作業(yè)時(shí)，可根據(jù)具體情況或?qū)⒐苤M(jìn)行優(yōu)化，可不下沉砂橋塞.將原來下部的插入錨定密封改為例堵：內(nèi)層管柱結(jié)構(gòu)為：插入鎖緊密封裝暨+油管+滑食+油管+隔離密封+油管+滑套+.+油管+隔離密封+油管+工作筒+帶孔管+NO.GO工作筒+油管+斜口引鞋止禮如圖|所示。用于坐封的服務(wù)管柱結(jié)構(gòu)為：鉆桿+頂部封隔器坐封匚具+沖洗管+隔肉同隔器坐封I：具。該管柱結(jié)構(gòu)外管柱與服務(wù)管柱河實(shí)現(xiàn)一超鉆同時(shí)送入，在坐封完頂部封隔器后.宜接上提一定距離逐個(gè)對(duì)隔離封隔器進(jìn)行坐封并豹封.2坐封深度的影響因素與確定方法針對(duì)圖1所示的管柱結(jié)構(gòu).因?yàn)橄虏績?yōu)化掉r沉砂

8、橋塞，頂部封隔器以下的整個(gè)防砂管柱為自由狀態(tài).F面JI體分析該管柱在不同工況卜的受力情況、長度變化計(jì)算方法及影響隔離封隔器坐封深度的其他因素，并探討種隔離封隔器坐封深度的確定方法.A. 影響封隔器坐封深度主要因素(1) 射孔校深誤本由于鉆具的累il下入深度與測井標(biāo)準(zhǔn)深度GR和CCL存在長度誤箜.如果不進(jìn)行校深必然會(huì)影響完井管柱的下入深度.現(xiàn)場分采外管柱的送入鉆具般與TCP射孔管柱組合樣.通過校深TCP射孔鉆具.可以消除誤差使送入鉆具的長度更精確，(2) 溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)產(chǎn)生的基本條件是完井管柱的平均溫度發(fā)生改變而引起長度或受力的變化.與壓力變化無關(guān).油，井的溫度比地面高.因此完井管柱從地面卜入

9、井內(nèi)后會(huì)因溫度升商而產(chǎn)生熱膨脹力而產(chǎn)生伸長效應(yīng)。(3) 戒力效應(yīng)、膨脹效應(yīng)和活塞效應(yīng)完井管柱在卜.入、坐封和生產(chǎn)過程中，任不同I：況下的完井管柱不外乎受三種類型的力：軸向力、外擠壓力和內(nèi)壓力.外擠壓力和內(nèi)壓力均可以通過膨脹效應(yīng)或活塞效應(yīng)折算成軸向力從而影響管柱長度的變化。B. 確定方法(1)管柱受力情況分析及長度伸縮計(jì)尊方法a.外層管柱下放至設(shè)計(jì)位置之后.頂部封隔器坐封前這種工況下.主要有重力效應(yīng)和溫度效應(yīng)引起的管柱伸長.完井管柱因抽向力引起的伸長H算見公式1溫度效應(yīng)引起的管柱伸長計(jì)算見公式2。12xFx公式I收耦日期2018-05-28(作苗簡介】江華(I986-).男.荊州人，九:學(xué)社社員

10、.中級(jí)職稱匚程師中國地質(zhì)大學(xué)在讀MBA研究生.2008年畢業(yè)FK江大學(xué)石油工程匕業(yè).現(xiàn)任中海石油(中國)有限公司深圳分公司深水工程技術(shù)中心完井測試總監(jiān).主鑒從事完井測試作業(yè)工作.式中：AL,-伸長或縮短BhinF一軸向拉力，lbL一鉆桿長度或深度，ftE-鋼的彈性模量.3x|0psiAs-鉆桿截面積，in?ALj=xBxA/公式2式中：Lr-溫度引起的伸長或縮短旗，inL-深度，inB熱膨脹系數(shù).6.9x10-*in/(inxF)t-平均溫度的變化位，F(xiàn)在計(jì)算LfL軸向力的大小與管柱結(jié)的、井型、力學(xué)模型有關(guān)，直井計(jì)算相對(duì)簡單些，對(duì)于井眼軌跡復(fù)雜的井必須借助專業(yè)軟件定量模擬，計(jì)算比較繁瑣不利于現(xiàn)

11、場操作。為了快速準(zhǔn)確的了解管柱的長度變化，現(xiàn)場作業(yè)時(shí)一股參考射孔管柱校深數(shù)據(jù)，通過射孔校深儀器對(duì)鉆桿同位素深度與套管同位素或地層伽芻的深度對(duì)比，計(jì)算出鉆桿的校深誤差值(用表示)，這個(gè)值包含了軸向力、溫度引起的長度變化和其他因素造成的誤差，校深誤差值是現(xiàn)場配管非常成要的一個(gè)參數(shù)。b.膨脹效應(yīng)和活塞效應(yīng)頂部封隔器坐封方式均為液壓，需要投送坐封球，當(dāng)球與球座配合后管柱內(nèi)部壓力開始逐漸升高，管柱在逐漸伸長,當(dāng)壓力達(dá)到坐掛壓力時(shí)頂部封隔器坐掛，此時(shí)卡瓦牙緊緊嵌入套管內(nèi)壁,整個(gè)管柱包括隔離封隔器的深度不再發(fā)生變化.當(dāng)管柱內(nèi)部壓力繼續(xù)升高到設(shè)計(jì)坐封壓力，這期間管柱深度仍保持不變.從投球到頂部封隔器坐掛這種工

12、況下，主要有膨脹效應(yīng)和活塞效應(yīng)。膨脹效應(yīng)產(chǎn)生的長度變化計(jì)算見公式3,活塞效應(yīng)引起的管柱伸長計(jì)算見公式4。HZ25-8油田某套管井分三層開采，上端采用頂部封隔器懸掛密封，中間采用隔離封隔器封隔.分層數(shù)據(jù)如表I所示.其中，L4與L5之間的夾層只有2m,油ift設(shè)計(jì)要求在這兩層之間用隔離封隔器分隔，工程風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 固井質(zhì)地方面.水泥環(huán)與套管地層的膠結(jié)質(zhì)量可能影響密封引起管外串漏.(2) 央層間的巖性也可能影響管外的封隔效果.(3) 射孔作業(yè)時(shí)對(duì)該部位水泥環(huán)造成的影響，也可能導(dǎo)致水泥環(huán)密封失效。(4) 防砂管柱的深度誤差可能導(dǎo)致卡封位我錯(cuò)誤。層位頂深/m棧深/m央層厚度/

13、m分層LI3264.23273.080.13L23353.13360.0L33386.03388.02.02L43394.53398.5L53400.53403.01L63413.03416.01表IAU=-L瓦A)AP公式3公式4式中：L：-膨脹效應(yīng)長度的變化，inL深度，inr泊松比.鋼為0.3P“一平均鉆桿壓力的變化，psiR-粘桿外徑和內(nèi)徑之比Pg環(huán)空平均壓力的變化.psiL一活塞效應(yīng)長度的變化，inAl鉆桿截面積，i/Ap封隔器內(nèi)徑面積.in2A。一鉆桿外徑面枳，in：Aj_鉆桿內(nèi)徑面積，in，P,-封隔器處油管壓力的變化值.psiP。一封隔器處環(huán)空壓力的變化值，psi(2) 射孔深

14、度誤差海上油田-般情況下均采用TCP射孔，第一次校深后調(diào)整管柱深度，坐封RTTS封隔器.進(jìn)行二次校深，計(jì)算出實(shí)際射孔井段與設(shè)計(jì)射孔井段的誤差(用表示，誤遂值應(yīng)在允許范圍內(nèi)方可射孔).(3) 確定深度方法綜合上述分析計(jì)算，坐封頂部封隔器前需要將管柱上提-定的高度(用AH表示)，來確保隔離封隔器的準(zhǔn)確卡封位我。計(jì)算方法如下：AH=AH,+AL3+AL4+AH2公式5針對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)，在鉆完井施工期間嚴(yán)把工程施工質(zhì)量.避免了風(fēng)險(xiǎn)，確保分層方案的順利實(shí)施。通過現(xiàn)場射孔校深和相關(guān)計(jì)算獲取如下施工參數(shù)：射孔管柱校深誤差Hi=O.97m.射孔誤差HO.33m,根據(jù)公式3計(jì)鍬AL-0.45m,根據(jù)公式4計(jì)算

15、L,=0.73m.根據(jù)公式5計(jì)算H=0.92m?，F(xiàn)場坐封頂部封隔器時(shí)將管柱的設(shè)計(jì)位置上提了0.92m,使井內(nèi)管柱實(shí)際頂部封隔器膠筒深度為3250.823m、中間層段隔離封隔器膠筒深度為3341.785m、L4和L5層之間的隔離封隔器膠筒深度為3399.357m.然后，投球坐封頂部封隔器、驗(yàn)封、脫手、剪球座,上提隔離封隔器坐封E具從下而上依次對(duì)隔離封隔器正向打壓坐封、循環(huán)驗(yàn)封測試,坐封、裁封均次成功完成.起出坐封工具，下入分采中心管柱，上部下入ESP生產(chǎn)管柱，自投產(chǎn)以來生產(chǎn)正常.4結(jié)論與認(rèn)識(shí)不同的完井管柱結(jié)構(gòu)其管柱的力學(xué)模型和在井內(nèi)的受力情況是不一樣的，有些以畋力效應(yīng)為主，有些則以活塞或溫度效應(yīng)

16、為主，不論是前期研究或現(xiàn)場作業(yè)時(shí)要具體分析對(duì)待，特別是涉及管柱受力和伸縮的相關(guān)計(jì)算更應(yīng)注意，務(wù)必要根據(jù)不同的工況條件下的受力狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算。本文結(jié)合優(yōu)化的分采管柱，對(duì)影響井卜封隔器的坐封深度的因素進(jìn)行了具體分析并進(jìn)行了相關(guān)定餓計(jì)算，探討一種隔離封隔器坐封深度的確定方法，尤其在封隔器坐封位假要求作常準(zhǔn)確的情況下顯得更加重要，該方法通過現(xiàn)場臉證取得了預(yù)期效果，同時(shí)省去了大技的繁瑣計(jì)算，方便現(xiàn)場操作，能夠更好的為現(xiàn)場作業(yè)提供指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)in海上油氣田完芥手冊(cè)鳩委會(huì).海上油y田完井手冊(cè).北京：石油工業(yè)出版It.1998.3.2J萬仁傅.現(xiàn)代完井1：程.北京：石油工業(yè)出版社.2000,73)高德利.

17、油氣井管柱力學(xué)與工程M.東營：中國石油大學(xué)出版社.2006：88-89.(本文文獻(xiàn)格式：江華.影響隔離封隔器坐封深度的因素與確定方法探討J.廣東化工，2018,45(11)：219-220)3現(xiàn)場應(yīng)用情況(上接第218頁)化，最終可以對(duì)修復(fù)后的場地進(jìn)行二次開發(fā)利用，該技術(shù)利用前景非常廣闊.參考文獻(xiàn)1 邵靖邦唐峰M1T.等.好MWFWta速垃圾填埋場檢定化技術(shù).礦化垃圾資源化利用與填埋場綠化技術(shù)研討會(huì)，2012：26-33.2 馮楊.劉志剛.王保軍.好軾毯定化處理技術(shù)在垃圾填埋場的應(yīng)用.東北水利水電，2015,8：49-51.3 李梨杰.IHW.瀕廷山.等.好氧治理技術(shù)在非正規(guī)境圾填埋場處取中的應(yīng)用.廣東化工,2015.2(42)：102-103.4 伽培t*李曉東.池演.等.城市