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连续油管设备在多层系井位压裂增产中的应用

时间:2013-07-17来源:易品网 点击:
1 连续油管设备的发展过程连续油管设备产生于上个世纪六十年代初,最初只是用于井筒清理。在几十年的发展过程中,随着应用范围的不断扩大以及科学技术的发展,连续油管设备已经成为石油工业发展的万能设备,可以在洗井、测井、钻井、射孔、打捞、更换工具中广泛运用。连续油管设备可以在没有钻机的情况下进行快速配置,可以穿过直径较小的生产油管或管柱,使用方便、精确度高、成功率高的特点使该技术在石油工业中广泛使用。我国引进连续油管设备在二十世纪七十年代初,连续油管设备在油田作业中的应用,解决了油田作业中的很多难题,促进了我国石油工业的发展。目前,我国的连续油管设备的利用率不高,连续油管设备的制造和研究比较薄弱,在一定程度上限制了我国油田施工作业的开展。
    2 连续油管设备在多层系井位压裂增产中的应用连续油管设备是将连续油管的水力喷射砂射孔、填砂分层、环空加砂压裂结合起来的一种新的压裂改造设备。其施工过程如下:利用连续油管设备进行水力喷砂射孔,再从环空方位进行压裂施工。在压裂施工工程末端填砂,将已作业层和待作业层封隔,在填砂过多或者砂面位置没能将压裂层封隔时,应调整砂面的位置,在砂面层符合工程施工要求后,即可进行下一层的施工。
    常规的压裂技术可以分为两种,一是利用连续油管设备对油田作业的每一层单独施工,以便确定每一层的位置,对每一层进行分别施工,其压裂效果比较好,但是作业成本较高。二是利用分流设备或压裂液控制的设备对多层进行压裂。该种方式能够缩短作业时间,降低作业成本,但压裂效果及不上第一种方式。第二种方式即是连续油管设备在多层系井位压裂增产中所采用的方式,具体如下:
    2.1 准时射孔该技术是利用射孔枪、电缆、封隔器、机械推进器等井下工具组合起来,对多层井位的压裂层进行射孔作业,通过射孔孔眼的通道,使射孔液顺利到达作业底层。同时,球状的封隔器能够对多层系井位进行分层定位。准时射孔的实施步骤如下:将射孔枪等组合设备下到油田的最底下的压裂层,以连续油管设备控制准时射孔等设备的下入深度,之后才能进行射孔,完成第一层的射孔之后,再进行第二层的射孔,对第一层的射孔实施水力压裂。在每一压裂层中,都应该放置一个以上的球状封隔器,在压裂层的顶端,也应该放置一个球状的封隔器。在射孔完成之后,将压裂液注入每一层,当井筒的压力上升到一定的大小时,封隔器会随着压力的上升到达射孔孔眼的位置,从而密封射孔孔眼。在第二层的射孔中,不用关闭该层的压裂泵,将射孔设备上入第三层,第二层的压裂液即开始注入。
    2.2 连续油管的压裂技术该技术是在准时射孔技术的基础上发展而来的,该技术可以实现对单个井眼的多个目的层实施射孔并密封,实现多层系井位的压裂增产。连续油管压裂技术的井下工具主要有射孔枪、CCL、卡瓦、膨胀式封隔器、冲洗工具、远程控制逻辑阀、连续油管等,以膨胀式的封隔器将已经施工完成的目标层和未完成的施工层分离开来,以选择性射孔枪作为射孔的设备。将压裂液注入连续油管与管套之间,为油田目的层水力压裂提供所需的能量。连续油管压裂技术的工作流程如下:将选择性射孔枪放在待压层的最底层附近,引爆射孔枪在第一层射孔,然后将井下设备下入至射开目标层的下面,将封隔器和卡瓦安放好。通过管套和连续油管向地层注射压裂液。在增长作业完成之后,将连续油管的设备上提至第二个目标层附近,引爆之后完成射孔,再将封隔器和卡瓦安置好,通过套管和连续油管向地层注射压裂液。
    这种方式可以弥补准时射孔的作业层数量的限制,能够在一次下井作业中完成多个层次的射孔,作业层数是由井下工具的射孔枪数量所决定的。如果待作业层数大于射孔枪的可射孔层数时,应先将井下设备取出来,待更换射孔枪后再继续射孔作业。在所有待作业层数都完成之后,再利用井下设备对作业流程进行返排,即可开始井下生产,不需要再使用其他设备进行返排。同时,连续油管设备能够实现待作业层和已作业层的隔离,防止相互渗漏。在油田作业中,通过专门的膨胀式封隔器,在目标层连续注入压裂液,保证已经完成的作业层位不会受到污染,保证油田作业的顺利进行。
    3 连续油管设备在多层系井位压裂增产中应注意的问题连续油井设备的压裂增产中,井位选择是非常重要的问题。井下作业环境的不同,连续油井设备的相关工具配置有会有所不同。可以采用常规的单层位压裂,也可以在一次下井作业中对多层系井位实行分层压裂,因而对管柱的要求也会有所不同。同时,还应该考虑到压裂液在射入过程中对管柱的损坏,要采取措施防止管柱破损而引起压裂液的渗漏。由于井下作业的难度较大、风险较高,连续油管设备的强度要求非常高。影响井位选择的因素主要有以下几点:作业层本身对环空流体等的承载力大小,压力作用的限制、固体颗粒等的数量、油井的经济潜力等。在我国,连续油井压裂技术还处于一个发展时期,在使用之前应对油田的具体情况进行分析,查看过往的油田作业记录,选择正确的区块或井位,降低油田开采的成本,以提高开采的质量和效益。
    4 结束语连续油管设备作为油田开采的万能设备,能大大提高油田开采的效率,促进我国石油工业的发展。连续油管压裂能够在一次下井作业中实现对多层系井位的施工作业,以封隔器实现作业目标层和已作业层的完全封隔。同时,在承压条件下,无需管柱接头或者压井就能够较好解决油田开采的问题,减少了管柱接头时间、井场压裂设备数量等,节约油田开采的成本,促进石油工业经济效益的提高。

    2.3 流量计操作修正2.3.1 在流量变化或批操作时出现阀门开与关的使用场合,要避免表两端流量出现快速变化。
    当表在流量超过最大范围工作时,将会引起仪表精度无效,并减少表的使用寿命,还可能导致故障情况,如轴承卡死或转子与测量腔体接触。
    2.3.2 在被测流体温度变化的场合要避免仪表内出现温度快速变化。仪表内流体温度变化应保持在30℃以内每分钟。
    2.3.3 低流压液体液化石油气、单体聚氯乙烯或其它任何低粘性和低流压太容易蒸发的物质,其温度和压力都应该严格控制。
    在工作期间,仪表中轴承的温度通常高于受测流体。轴周围的蒸发可能成为故障隐患,其中包括异常噪声和轴承卡死。
    2.3.4 腐蚀性液体当测量高腐蚀性液体如硝酸、硫酸时,要对液灌和管线组件使用适当材料。在受测液体中原来就含的各种物质或从不适当材质的液灌和管线中溶解出的腐蚀性物质,在其进入测量腔后会造成高费用停工期,如转子锁死。
    3 控制阀在进料控制系统中的技改
    控制阀是进料控制回路中的一个重要环节,在进料流量波动的过程中,我们把精力全部放在了流量计和DCS上,最终发现是错误的,控制阀的不稳定性是流量计波动的主要原因。
    3.1 控制阀动作不稳定现象在投手动后,发现定位器用户界面反馈显示值每隔5分钟有一次0.5%以上的波动,超过0.5%的值时流量计流量显示明显波动,只要在0.5%值以内,流量都在工艺生产允许的波动范围。
    3.2 控制阀气源系统改造在聚甲醛生产中,进料仪表控制阀要求气源系统稳定性极高,我们发现控制流量的调节阀自身存在仪表气源密封不严,有部分泄漏造成控制不稳的现象。控制阀本身用的是不锈钢气源管,经改进后如图2,气动调节阀中的接头均采用快速铜质接头,快速铜质接头之间采用耐高压软管连通。较好地消除了因调节阀气源管不锈钢管配管而引起的定位器到调节阀模头气源系统不稳因素。
    3.3 智能定位器参数的优化整个控制回路由两线4~20mA信号控制。HART模件送出和接收叠加在4~20mA信号上的数字信息,实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4~20mA信号传给微处理器,与阀位传感器的反馈进行比较,微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算(一级控制),向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量,同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路,再次与微处理器的运算结果进行比较运算(二级控制),通过两级控制输出信号到执行机构,执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当控制偏差很大时,压电阀发出宽幅脉冲信号,使定位器输出一个连续信号,大幅度的改变至执行机构的信号压力驱动阀门快速动作;随着阀门接近要求的位置,命令要求的位置与测得位置的差值变小,压电阀输出一个较小脉宽的脉冲信号,断续、小幅度的改变至执行机构的信号压力,使执行机构接近新命令位置的动作平缓。当阀门到达要求的位置(进入死区)时,压电阀无脉冲输出,定位器输出保持为零,使阀门稳定在某一位置不动。
    死区是一种通用现象,指的是当输入信号改变方向时,不能使得被测过程变量(PV)产生变化的控制器输出(CO)值的范围或宽度。当一个负载扰动发生时,过程变量(PV)会偏离设定点。这个偏差会先通过控制器产生一个纠正性的动作。然而,控制器输出的一个初始变化可能不会产生一个相应的过程变量的纠正性的改变,只有当控制器的输出有大得足于克服死区的改变时,一个相应的过程变量的改变才会发生。控制器输出改变方向的任何时候,在过程变量的任何纠正性改变发生前,控制器的信号必须通过死区。工艺过程里死区的存在会使得过程变量偏离设定点。控制器的输出必须增加到大得足于克服死区,只有这时一个纠正性的动作才会发生。
    定位器死区设置越小,定位精度越高,这就给人们造成一个误区,以为死区越小越好,但这样会使压电阀及反馈杆等运动部件的动作越频繁,有时会引起阀门振荡,故定位器的死区设置不易过小;经过定位器设置更改后,重新调校定位器生效后,消除了调节阀频繁震荡的故障现象。
    4 结束语实际应用证明,经该方案改造后,三聚甲醛进料计量上下波动5Kg/小时,二氧五环进料计量上下波动3Kg/小时,甲缩醛进料计量上下波动0.03Kg/小时,稳定性大幅度提高,满足了工艺生产要求。聚甲醛进料系统的优化,对国内同类化工装置具有推广应用意义。
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