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HTHP水平井修井难?全新升级电缆爬行器有大招(下)

HTHP水平井修井难?全新升级电缆爬行器有大招(下)

电缆爬行器,是一种用于水平井或大斜度井的测井过程中,将测井仪器输送到预定位置的特殊工具,具有操作方便、工作效率高、使用成本相对较低的特点。本文对比了其与CT的优劣,介绍了其在高温高压水平气井修井作业中的成功应用。

来自 | Muhammad H. Al-Buali等
编译 | 白小明

作业的可靠性

与其他井下电子技术的实施过程一样,使用爬行器时有三个主要因素影响其作业的可靠性:

1.工具的操作范围;
2.工具的有效性;
3.根据使用状况进行工具的维护。

操作范围

工具的操作范围主要根据技术能力和设计确定。用于爬行器的全新DC电机设计大幅扩大了作业的温度范围,如表2所示,而且可用于高阻抗防H2S电缆。实验室根据设备的破坏极限功能测试,确定了工具的操作范围,如图1和图2所示。

HTHP水平井修井难?全新升级电缆爬行器有大招(下)

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工具的有效性

近期,在爬行器作业前的准备工作中,加入了一项根据井底温度进行的工具热性能测试,以确保工具在井下高温环境下使用的可靠性。

根据使用状况进行工具的维护

对于在恶劣环境下使用爬行器作业,引入的另一个重要的机制是限定爬行器在更换关键内部元件前,完成工具传输的趟数,直到工具彻底报废。在确定评价一个井下设备是否到达使用寿命时考虑了一些条件因素,包括但不限于,运输、压力、振动、温度和环境。这一机制明显提高了爬行器在高温、高载荷环境下作业的性能和可靠性。

油气井修井技术的适用性:油公司的观点

在不使用钻机进行增产和油气井修井作业的设计阶段,需要协调物流、供应链、资金、人员和作业的技术细节。此外,沙特的天然气市场兴起,在偏远油田作业时遇到的意外事件,需要有效的缓解措施。从油公司的角度来说,确保修井措施的适用性和成本效益,需要评估以下(不限于)一些方面的技术:

1.特定需求的技术适用性。
2.解决方案的可靠性。
3.设备的现场可用性和效率。
4.辅助方案、意外事件处理方案和应急预案的可用性。

在决定采用电缆爬行器技术之前,需要将其与其他水平井传输方法(主要是CT)进行对比权衡,所考虑的因素列于表3。

HTHP水平井修井难?全新升级电缆爬行器有大招(下)

电缆爬行器的优点是模块化、可组合性,以及重量轻,方便动员运输至井场,设备安装占地面积小,且对现场的其他作业干扰小。在实际作业中,从健康、安全、环保(HSE)和作业效率的角度来说,电缆爬行器具有出众的修井作业优势。表4比较了CT和电缆爬行器作业的优劣。

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案例研究:爬行器用于高温气井修井作业

本案例研究介绍了几个月内完成的一系列工作,主要包括技术改进,并选择了一口准备专门设计采用爬行器进行修井作业的井,针对该井特定的生产优化需求,量身定制了解决方案。

A井于2013年钻成,并进行了侧钻作业,井眼方位朝向最小应力方向。该井水平段长3000ft(914m),采用尾管固井完井,考虑到该井作为实施多级压裂的备选井,计划采用桥塞-射孔完井,如图3。该井最终采用4-1/2in油管和尾管完井,最小内径为3.688in。

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首次尝试压裂时,遇到了爬行器下入问题。随后,采用CT进行水平段尾部一级的射孔。由于该级缺乏足够的流体注入能力,而无法进行泵送桥塞和射孔作业。

为了提高注入能力,作业方改变了设计,延长了射孔枪长度,将两级合并为60ft(18.3m)长的单级进行压裂。此外,对爬行器作业及现有技术进行了重新的审视,审核了质量控制过程;并在几个月的时间里实践了改进措施,重新设计了工作流程。

计划进行以下几趟作业:

1.一趟多触点井径测井,以获得井筒完整性信息,主要是关于前期作业造成的可疑井眼形变;
2.一趟下入空枪;
3.三趟使用20ft(6.1m)的射孔枪。

为了将电缆工具成功下至井底,选择使用3-1/8inDC电机爬行器。从工具下入可行性角度来看,该井的狗腿严重度在爬行器的正常工作范围,即32°/100ft(32°/30m)以内(该值由主要的爬行器生产商指定),如图4所示。由于存在井筒完整性问题,作为预防措施之一,工具的长度控制在60ft(18.3m)以内。

HTHP水平井修井难?全新升级电缆爬行器有大招(下)

用于检查套管尺寸的多触点井径测量工具管串,采用结实的、安放位置经过优化的、弹簧加载的滚子及刚性臂扶正器进行居中。使用一个柔性接头将测井管串与爬行器段隔开,以实现连续工具串在井内的定位和居中。如此,便可采用多触点井径测量工具获得高质量的套管尺寸数据,如图5。

HTHP水平井修井难?全新升级电缆爬行器有大招(下)

最终发现油管并未损坏,决定继续实施增产作业。在修井作业中,爬行器将工具下到位后,该井成功实施了增产措施。

在评估并建立井筒完整性的作业过程中,与带电缆的连续油管修井作业相比,采用爬行器可实现更高效的修井作业。5次电缆作业总操作时间为67.5小时,比带电缆的连续油管作业节约至少约40%的时间,后者作业时间大约为5天。

在油公司的监督下,多家服务公司的资源和施工同时参与到该次作业中。不同级别的管理参与对完成该次作业起着至关重要的作用。

结论

通过本次作业可以得出以下结论:

1.随着沙特提高产量业务的日益增多,针对高温致密气井,基于爬行器的修井方案是切实可行的选择;
2.针对特定的增产作业挑战,相比其他的传输技术,基于爬行器的技术在深井作业更具适用性;
3.DC驱动爬行器电机的技术改进,已经在多次高温油气井修井作业中得到了成功验证,对于该DC爬行器来说是一次大的技术飞跃。

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