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HTHP水平井修井難?全新升級電纜爬行器有大招(下)

HTHP水平井修井難?全新升級電纜爬行器有大招(下)

電纜爬行器,是一種用于水平井或大斜度井的測井過程中,將測井儀器輸送到預定位置的特殊工具,具有操作方便、工作效率高、使用成本相對較低的特點。本文對比了其與CT的優劣,介紹了其在高溫高壓水平氣井修井作業中的成功應用。

來自 | Muhammad H. Al-Buali等
編譯 | 白小明

作業的可靠性

與其他井下電子技術的實施過程一樣,使用爬行器時有三個主要因素影響其作業的可靠性:

1.工具的操作范圍;
2.工具的有效性;
3.根據使用狀況進行工具的維護。

操作范圍

工具的操作范圍主要根據技術能力和設計確定。用于爬行器的全新DC電機設計大幅擴大了作業的溫度范圍,如表2所示,而且可用于高阻抗防H2S電纜。實驗室根據設備的破壞極限功能測試,確定了工具的操作范圍,如圖1和圖2所示。

HTHP水平井修井難?全新升級電纜爬行器有大招(下)

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工具的有效性

近期,在爬行器作業前的準備工作中,加入了一項根據井底溫度進行的工具熱性能測試,以確保工具在井下高溫環境下使用的可靠性。

根據使用狀況進行工具的維護

對于在惡劣環境下使用爬行器作業,引入的另一個重要的機制是限定爬行器在更換關鍵內部元件前,完成工具傳輸的趟數,直到工具徹底報廢。在確定評價一個井下設備是否到達使用壽命時考慮了一些條件因素,包括但不限于,運輸、壓力、振動、溫度和環境。這一機制明顯提高了爬行器在高溫、高載荷環境下作業的性能和可靠性。

油氣井修井技術的適用性:油公司的觀點

在不使用鉆機進行增產和油氣井修井作業的設計階段,需要協調物流、供應鏈、資金、人員和作業的技術細節。此外,沙特的天然氣市場興起,在偏遠油田作業時遇到的意外事件,需要有效的緩解措施。從油公司的角度來說,確保修井措施的適用性和成本效益,需要評估以下(不限于)一些方面的技術:

1.特定需求的技術適用性。
2.解決方案的可靠性。
3.設備的現場可用性和效率。
4.輔助方案、意外事件處理方案和應急預案的可用性。

在決定采用電纜爬行器技術之前,需要將其與其他水平井傳輸方法(主要是CT)進行對比權衡,所考慮的因素列于表3。

HTHP水平井修井難?全新升級電纜爬行器有大招(下)

電纜爬行器的優點是模塊化、可組合性,以及重量輕,方便動員運輸至井場,設備安裝占地面積小,且對現場的其他作業干擾小。在實際作業中,從健康、安全、環保(HSE)和作業效率的角度來說,電纜爬行器具有出眾的修井作業優勢。表4比較了CT和電纜爬行器作業的優劣。

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案例研究:爬行器用于高溫氣井修井作業

本案例研究介紹了幾個月內完成的一系列工作,主要包括技術改進,并選擇了一口準備專門設計采用爬行器進行修井作業的井,針對該井特定的生產優化需求,量身定制了解決方案。

A井于2013年鉆成,并進行了側鉆作業,井眼方位朝向最小應力方向。該井水平段長3000ft(914m),采用尾管固井完井,考慮到該井作為實施多級壓裂的備選井,計劃采用橋塞-射孔完井,如圖3。該井最終采用4-1/2in油管和尾管完井,最小內徑為3.688in。

HTHP水平井修井難?全新升級電纜爬行器有大招(下)

首次嘗試壓裂時,遇到了爬行器下入問題。隨后,采用CT進行水平段尾部一級的射孔。由于該級缺乏足夠的流體注入能力,而無法進行泵送橋塞和射孔作業。

為了提高注入能力,作業方改變了設計,延長了射孔槍長度,將兩級合并為60ft(18.3m)長的單級進行壓裂。此外,對爬行器作業及現有技術進行了重新的審視,審核了質量控制過程;并在幾個月的時間里實踐了改進措施,重新設計了工作流程。

計劃進行以下幾趟作業:

1.一趟多觸點井徑測井,以獲得井筒完整性信息,主要是關于前期作業造成的可疑井眼形變;
2.一趟下入空槍;
3.三趟使用20ft(6.1m)的射孔槍。

為了將電纜工具成功下至井底,選擇使用3-1/8inDC電機爬行器。從工具下入可行性角度來看,該井的狗腿嚴重度在爬行器的正常工作范圍,即32°/100ft(32°/30m)以內(該值由主要的爬行器生產商指定),如圖4所示。由于存在井筒完整性問題,作為預防措施之一,工具的長度控制在60ft(18.3m)以內。

HTHP水平井修井難?全新升級電纜爬行器有大招(下)

用于檢查套管尺寸的多觸點井徑測量工具管串,采用結實的、安放位置經過優化的、彈簧加載的滾子及剛性臂扶正器進行居中。使用一個柔性接頭將測井管串與爬行器段隔開,以實現連續工具串在井內的定位和居中。如此,便可采用多觸點井徑測量工具獲得高質量的套管尺寸數據,如圖5。

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最終發現油管并未損壞,決定繼續實施增產作業。在修井作業中,爬行器將工具下到位后,該井成功實施了增產措施。

在評估并建立井筒完整性的作業過程中,與帶電纜的連續油管修井作業相比,采用爬行器可實現更高效的修井作業。5次電纜作業總操作時間為67.5小時,比帶電纜的連續油管作業節約至少約40%的時間,后者作業時間大約為5天。

在油公司的監督下,多家服務公司的資源和施工同時參與到該次作業中。不同級別的管理參與對完成該次作業起著至關重要的作用。

結論

通過本次作業可以得出以下結論:

1.隨著沙特提高產量業務的日益增多,針對高溫致密氣井,基于爬行器的修井方案是切實可行的選擇;
2.針對特定的增產作業挑戰,相比其他的傳輸技術,基于爬行器的技術在深井作業更具適用性;
3.DC驅動爬行器電機的技術改進,已經在多次高溫油氣井修井作業中得到了成功驗證,對于該DC爬行器來說是一次大的技術飛躍。

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