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連續(xù)油管技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新 (下)

時間:2016-02-02 15:42 來源: 作者:李智鵬 中石油渤海
        在美國非傳統(tǒng)氣開發(fā)領(lǐng)域,Cudd能源服務(wù)公司看到越來越多的連續(xù)油管服務(wù)裝備都用于水力壓裂作業(yè)。這些服務(wù)設(shè)備用來處理增加的壓裂塞。壓裂塞在激活儲層后需要被立刻研磨掉,特別是在更長的水平段。在非常規(guī)氣興旺之前,連續(xù)油管主要是一種用來除砂和進(jìn)行儲層原地激活的生產(chǎn)工具。今天,連續(xù)油管在水力壓裂作業(yè)的前后都要使用。

連續(xù)油管用于壓裂的使能器

        一項利用連續(xù)油管分隔儲層、射孔以及進(jìn)行連續(xù)油管井下環(huán)空作業(yè)的技術(shù)能讓作業(yè)者快速命中儲層,有助于利用連續(xù)油管重新部署井下封隔器。這項技術(shù)由??松梨诘难邪l(fā)公司授權(quán)使用, 可在儲層間移動, 不需要射孔槍。封隔器屬于井底鉆具組合,儲層分隔工藝能讓作業(yè)者一次單程下井進(jìn)行多層壓裂,設(shè)定封隔器、射孔并對某個地層進(jìn)行水力壓裂,隨后封隔器被均衡、釋放、上提到下一個關(guān)注的層位,在井下重復(fù)這一操作過程。石油公司看到了這種更加靈活、節(jié)省時間的井下作業(yè)所帶來的好處,可大幅度降低成本。 目前, 這種封隔器正在二疊紀(jì)盆地,西俄克拉荷馬州和洛磯山地區(qū)的油氣開發(fā)中使用。Cudd 公司最近獲得了一項創(chuàng)新技術(shù),該技術(shù)需要在公司電纜油管工具協(xié)同下工作。電纜油管是一種專用的連續(xù)油管,內(nèi)含電纜線,可提供實時影像、錄井、測井以及所有作業(yè)的井下數(shù)據(jù)。任何需要地面實現(xiàn)的井下定位都將通過電纜油管和數(shù)據(jù)來更新或修正,并在水平分支井的作業(yè)中得到驗證。過去曾用看一步走一步的方法來判斷連續(xù)油管的下深,現(xiàn)在利用安置在連續(xù)油管上的定向工具,作業(yè)者能更精確地定位油管到達(dá)了井下的位置,準(zhǔn)確命中一口分支井的指定入口,在接近問題井段時這種方法能帶來許多靈活性。隨著長度更長、重量更重以及環(huán)形速度的增加, 連續(xù)油管已變得更為有效,更加可靠,由于管體變得體量更大,下入裝置已從 35,000 磅(15.88t)的鉤載能力提升到 140,000 磅(63.5t)的鉤載能力,連續(xù)油管作業(yè)裝置運用了多種技術(shù),并配備了計算機(jī)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)男l(wèi)星通信系統(tǒng)。

光纖遙測技術(shù)研制成功

        性能描述軟件用來實時診斷和監(jiān)測油管瑕疵,掃描裝置在一個磁漏系統(tǒng)的協(xié)助下進(jìn)行工作,可進(jìn)行 360° 的管體檢驗。為了應(yīng)對不斷增加的井深和井斜的挑戰(zhàn),斯倫貝謝 2015 年 3 月為實時井下連續(xù)油管服務(wù)系統(tǒng)的 ACTive 家族推出兩項附加產(chǎn)品。許多大位移井的測量深度已超過其垂深的 3 倍,這種趨勢還在增加。水平位移的增加已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了連續(xù)油管作業(yè)的牽引能力,也就是油管的下放和上提能力,當(dāng)將所用的光滑線和電纜線的重力因素計算在內(nèi)時,連續(xù)油管的牽引力則更加顯得不足。井下實時數(shù)據(jù)采集、工具輸送及大位移井眼射孔等作業(yè)都依賴于連續(xù)油管,這種依賴和需求還在不斷增長,促使連續(xù)油管實時選擇射孔和激活系統(tǒng) ACTive OptiFIRE 在不斷改進(jìn)和升級。該系統(tǒng)一次下井能對不同深度的10 個儲層進(jìn)行射孔,使用連續(xù)油管提供的光纖遙測技術(shù)有助于在各個爆炸之間實現(xiàn)適當(dāng)?shù)纳疃汝P(guān)聯(lián),系統(tǒng)一次引爆一個射孔槍,與傳統(tǒng)方法相比可節(jié)省時間和成本,射孔槍一次下井部署到每個儲層,由于點火信號是以光纖遙測方式傳輸?shù)?,不需要向井下泵入流體來引爆射孔槍,使作業(yè)者在射孔時建立一個欠平衡環(huán)境,將地層傷害減至最小,傳統(tǒng)射孔方法泵入的流體會妨礙欠平衡射孔的良機(jī),無法實現(xiàn)欠平衡射孔。

        系統(tǒng)利用實時井下壓力讀數(shù)能精確定位線纜的深度,2  1 / 8 ″的封隔器組件安置在連續(xù)油管上, 膨脹至指定的壓力,膨脹壓力必須非常精確,如果不是實時測量就不會有這樣的確信,封隔器膨脹液必須灌滿整個連續(xù)油管的長度,產(chǎn)生很大的回壓,導(dǎo)致地面獲得的壓力讀數(shù)不準(zhǔn)確。為了確保連續(xù)油管保持完好,斯倫貝謝開發(fā)出油管瑕疵或損傷識別軟件,增強(qiáng)了 CoilScan 油管掃描實時檢測系統(tǒng)的識別能力,檢測裝置通過一個磁通量漏失系統(tǒng)來檢驗油管的性能,能對管體進(jìn)行 360° 范圍的檢測,包括外徑、內(nèi)徑和壁厚,檢測腐蝕、銹斑、凹痕或其他瑕疵。設(shè) 計 抗 磨 損 和 能 替 換 的 連 續(xù) 油管。碳化鋼管幾乎沒有限制,這主要是因為碳化鋼在井下較短的暴露時間,而硫化氫環(huán)境下以及最近出現(xiàn)的微生物侵蝕對鋼材有一定影響,需要多家服務(wù)公司以及石油公司的通力合作,確保對水進(jìn)行適當(dāng)有效的處理。國民油井 Varco 公司的 100,000psi(689MPa)屈服強(qiáng)度的連續(xù)油管被批準(zhǔn)用于含硫氣體的井下服務(wù),但需先進(jìn)行水處理作業(yè)。

提高油管疲勞預(yù)測的準(zhǔn)確性

         1993 年,連續(xù)油管市場 25% 用于酸化和油層激活作業(yè),25% 為洗井作業(yè),25% 為氮氣開窗作業(yè),25% 為各種打撈、下錄井及鉆進(jìn)等作業(yè);今天在北美,大約 85% 的連續(xù)油管作業(yè)是鉆開壓裂塞及洗井清除壓裂砂作業(yè);所生產(chǎn)的連續(xù)油管 60% 是 2″或直徑更大的油管,屈服強(qiáng)度從 35 年前初期生產(chǎn)的 70,000psi(483MPa)提高至130,000psi(896MPa) 或 更 高; 隨著連續(xù)油管直徑更大、強(qiáng)度更強(qiáng)以及環(huán)形速度的增加,使用效率也越來越高,下入裝置的鉤載能力已從 35,000 磅(15.88t)提高至 140,000 磅(63.5t)。連續(xù)油管在日常油井作業(yè)中出現(xiàn)疲勞是不可避免的。疲勞預(yù)測軟件曾利用一種非線性方法計算這種損壞,疲勞壽命是一個累積的過程,由于連續(xù)油管在下井使用期間和在起出井眼的過程中不斷彎曲、回直和無規(guī)則的軸向變形,很大程度上取決于通過油管泵入的循環(huán)壓力,在油管壽命的早期,與一個特定現(xiàn)場作業(yè)相關(guān)聯(lián)的彎曲經(jīng)歷可以用去 3%的疲勞壽命,但在接近油管的最后壽命時執(zhí)行幾乎完全相同的作業(yè)可能會使油管產(chǎn)生 2 倍于早期的疲勞損壞。國民油井 Varco 公司推出了一個線性疲勞計算模型,可對一個特定的現(xiàn)場作業(yè)給出連續(xù)油管疲勞損壞的預(yù)測數(shù)值,不管是新油管還是接近退役的油管,線性疲勞計算軟件能讓技術(shù)人員更容易地決定油管起下數(shù)次。軟件包括一個類似斜紋焊接疲勞損壞建模的附加特性,斜裁焊接能讓油管長截面連接,生 產(chǎn) 出 一 個 15,000ft(4,572m) 至20,000ft(6,096m)的連續(xù)油管管柱。新模型適合于任何環(huán)境,預(yù)計能為深水鉆井或高壓頁巖鉆井作業(yè)帶來巨大的收益。國民油井 Varco 公司開發(fā)的扭矩與摩阻的建模軟件,可作為線性疲勞軟件的一部分。當(dāng)連續(xù)油管尾端使用了脈動 / 振動設(shè)備時可以調(diào)用該建模軟件,這些工具減小了滑動摩擦,降低了粘滑頻次,使在大位移井眼中作業(yè)的油管推的更遠(yuǎn),下得更深。直到今天,作業(yè)者也無法預(yù)測當(dāng)使用這些工具時,能將井內(nèi)的油管下到多深?,F(xiàn)在,通過將振動設(shè)備在軟件中建模的方法,作業(yè)者能確定是否他們能達(dá)到一個額外的 1,600ft(487.68m)或1,800ft(548.64m)的水平段,使油管到達(dá)需要被研磨掉的最后一個復(fù)合壓裂塞。
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