logo
專注油氣領域
與獨立思考者同行

【本周專題:完井】定制化套管,優化非常規油藏開發

【本周專題:完井】定制化套管,優化非常規油藏開發

開發商通常會遵循已有的套管尺寸方案,使用標準規格的套管,但通常不能滿足產量最大化的要求。為此,套管定制化方案應運而出。

來自 | E&P
編譯 | 張德凱

海上作業鉆機數量在2014年快速增加,開發商和供應商都迫切希望實現作業產品線的標準化,達到優化倉儲和供應鏈的目的。隨著頁巖油藏開發的深入,開發商都傾向于選擇類似的井筒套管和連接方案。然而,在實際應用中,開發商為了采用此類“標準設計方案”,不得不以損失井筒開發潛能為代價。

由于近年的油價下降,在下新訂單前,油管經銷商不得不優先考慮處理庫存,導致常規油管庫存迅速下降。但對Vallourec公司來講,這卻是一個新的契機。通過與開發商合作,不拘泥于常規API尺寸標準,Vallourec以一種新的方式實現高強度、高耐壓和高生產性能套管的設計生產。通過使用定制化的套管,除了產量提高外,還可以減少作業時間、降低鋼材成本,可謂一舉多得。

實際上,套管尺寸并沒有API標準要求的那么嚴格,由于當前生產水平具有極強的適應能力,定制化套管的尺寸可以做到隨心所欲。通常來講,設計無縫套管主要分為以下三個步驟:

1.將熱鋼坯刺入套管中;
2.滾動油管,直至獲得目標壁厚;
3.修正油管,得到合適的外徑(OD),步驟如圖1所示。以目前的工藝水準,每一步都可以精準控制,獲得任意直徑、壁厚的套管。

【本周專題:完井】定制化套管,優化非常規油藏開發

圖1.常規無縫套管生產共分為6步

在生產定制化套管的同時,還需要根據每個項目的具體情況設計開發方案。VAM的連接技術產品線產技術豐富,擁有多年的設計經驗,可以輕松外推應用到新型套管尺寸定制。設計方案確定后,采用有限元分析法,根據國際標準化組織的13679標準/API推薦的實踐5C5/用戶需求來評估其在臨界負載情況下的行為。在美國休斯敦,VAM擁有世界上最大的連接技術測試實驗室,所有的連接設計和VAM資格認證都可以應用區域附近進行。

在生產商和買方都同意的情況下,API允許任何的OD/壁厚組合的使用,這樣管件還可滿足開發商慣用的API規則??傊?,如果可通過優化井筒設計到達提高產量的目的,就沒有必要建立一個限制設計的框架。

東德克薩斯

東德克薩斯地區的一家開發商要完成一口新井的鉆完井作業,用戶對于Vallourec的作業要求非常嚴格。在以往的作業中,開發商都會使用7in 32lb/ft(壁厚0.453in)規格的中間套管柱;在此次作業中,為了追求最高的管柱內壓屈服力,同時保持與上述管柱相同的內徑、與現有尾管掛和鉆具配伍,該開發商愿意采用任何的新技術。

為了滿足開發商對于管柱內徑的要求,Vallourec發揮傳統智慧,充分利用了位于Ohio州Youngstown高品質軋鋼廠的作業靈活性。根據用戶對于性能的要求,管柱的外徑(OD)是最先確定的,摒棄了傳統的根據應用等級、強度要求設計外徑的方法。該項目主要有三項要求

1.套管內徑與傳統/庫存管柱相同;
2.管柱材質滿足井底溫和酸性環境的應用要求;
3.內壓屈服等級高于15000psi,支持壓裂作業。

若要滿足以上屈服應力要求,同時使用抗溫和酸性環境的材料,那么管柱的內徑就勢必會受到限制。在以ID為起點的設計中,同時考慮屈服應力110,000~125,000 psi,根據API計算公式調整OD,直至達到15000psi的要求。

通過挑戰常規套管技術發展趨勢,開發商還希望優化井筒設計方案,降低作業成本。在該地區的常規設計中,一般都會使用7in 32-lb/ft套管柱從地面直接下放至造斜點,之后采用4-1/2in的生產管柱從地面下至井底。通過提高7in套管的屈服應力等級,就消除了下入4- 1/2in生產管柱的必要(井筒量深3926m),作業成本和完井時間都大幅減少。

在所有參數調整完畢后,VAM設計得到了外徑擴為7-1/4in,壁厚0.578in的新型套管(41.50lb/ft)。該套管滿足酸性環境應用要求,與常規7in 32lb/ft套管相比,內屈服壓力由12460psi提升至15350psi,套管外部屈服壓力由10780psi提升至16030psi,提升幅度分別達23%和49%。

由于套管性能的提高,開發商可以根據最優壓裂壓力重新設計井筒開發方案,還節約了大量的作業成本。新的套管內徑允許使用之前設計中的所有設備(包括尾管掛、鉆頭、生產管柱等),同時,外徑增加并不影響套管通過8-1/2in的裸眼井筒。由于采用了新型套管,完井所用的鋼材總量和成本都大幅減少。在之前的設計中,即同時使用7in 32lb/ft和4-1/2in 15.10lb/ft套管,達到了47.10 lb/ ft的強度要求,而新型套管強度僅為41.50lb/ft,同時滿足作業要求。由于套管強度減小了5.60 lb/ft,所需鋼材量也降低了,每口井節約72,800lb的鋼材用量。

為了保持多級壓裂過程中套管柱連接的密封性,作業中還使用了VAM 21技術,VAM21是VAM公司的最新一代套管連接技術,采用了螺紋和耦合連接技術,密封性更好。

南德克薩斯

Eagle Ford頁巖區的一位開發商找到Vallourec,想提高現有5-1/2in 23lb/ft生產套管的尺寸,提高產量。這為該地區的套管定制化打開了大門,該開發商提高套管尺寸的主要原因是想通過擴大內徑,達到提高壓裂液流速的目的,同時還要保持與常規5-1/2in套管相同的壓裂壓力等級。套管內徑增加后,在避免了5-1/2in套管壓力損失的同時,提高了壓裂液注入速率。

目標井筒尺寸為8-3/4in,為了套管順利應用,開發商要求套管外徑要低于7in,為有效的泥固井留下足夠的環空孔隙,此外,用戶還要求不能大幅度增加鋼材成本。

最初,開發商提議在垂直段使用尺寸為6-5/8in的加厚套管,在水平段使用常規5-1/2in套管。在實際作業中,6-5/8in套管有可能不能順利通過狗腿度為10°~12°的斜井段,對于Vallourec來說,提供6-5/8in的加厚套管并不是問題,但還有更好的解決方案。

Vallourec提出的新方案中,套管外徑為6in,壁厚由0.415in降至0.4in,盡量降低單位長度套管重量,使套管內徑達到最大。這意味著定制化套管的內徑由4.67in增加到5.20in,管內截面積增加百分比達24%(圖2所示)。通過對尺寸微小的調整,新型套管既能順利通過斜井段,同時還能為固井留出足夠的環空間隙。

【本周專題:完井】定制化套管,優化非常規油藏開發

圖2.生產套管內徑增加,產量也隨之提高

套管壁厚的降低并沒有降低其負載等級,反之,內外徑和壁厚比例的變化將抗拉伸、壓縮和扭曲強度提高了近7%。在最終的設計中,開發商選擇了新型6in 24.5lb/ft套管配合VAM TOP HT連接技術,作為全長6096m井筒的生產管柱。

在四口井的實際應用測試中,新型6in套管的下放作業非常順利。由于慣性扭矩的增加,6in套管比5-1/2in套管更加堅硬,所以在套管下入過程中開發商無需擔心套管串的偏離、偏心問題,套管下入后,固井作業壓力也低于初始模型的預估壓力。此外,開發商還增加了壓裂段間距,減少了高成本射孔作業次數,在使用初始設計的壓裂壓力后,該井產量比預計值提高了20%。

在此次作業中,時間是非常重要的。從最初的討論,到最后套管產品完全成型(螺紋成型)出廠僅用時90天。開發商還在多方面與VAM現場服務團隊進行了協調溝通,包括工具運輸、設備生產商&配件使用許可等,確保作業順利進行。隨后,該開發商選擇繼續與Vallourec合作,對套管間隙要求更高的Permian地區生產套管型號進行了優化。

Marcellus and Utica 頁巖區

出于抗擠壓能力的考慮,Marcellus和Utica頁巖區使用的常規技術套管尺寸為9-5/8in,但一位開發商在使用常規高強度套管的情況下無法進行8-3/4in的通徑作業。所以,開發商不得不在套管尺寸為9-5/8in的生產段使用8-1/2in通徑器。然而在通徑過程中開發商發現,8-1/2的鉆頭并不能滿足垂直段的通徑要求;另外,將其用于斜井段/水平段時,井壁受到的磨損較大,導致擴孔器的使用頻率增加,并且也必須要應用于隨后的井中,作業量大幅度增加。為了消除擴孔作業的必要,同時減少相關成本,開發商考慮采用套管定制方案。開發商還考慮過使用擴眼器進行作業,但由于限制因素過多,實際應用難度較大,不能作為一個備選方案。8-5/8in鉆頭也是備選方案之一,但與之相比,8-3/4in鉆頭的擴孔作業危險系數更小。隨后,開發商向Vallourec求助,希望在能實現8-3/4in的通徑作業基礎上,使通徑鉆頭尺寸最大,同時保持套管的抗擠壓能力性能。

為了將內徑尺寸提高1/8in,根據常規的方案,套管外徑也要隨之提高相同的尺寸。此外,為了保持新套管具有相同的抗屈服和擠壓性能,套管的壁厚要保持不變。

該問題的最終答案是定制化套管,通過優化套管幾何形狀,在滿足內徑要求的同時保持套管的抗擠壓性能。技術改進以9-5/8in 43.50lb/ft套管為基礎,VAM提出了多種既能提高內徑至8.750in又能保持抗擠壓性能的方案,其中包括高屈服強度、低壁厚套管方案。最終,通過全面衡量,選定的新型套管外徑設計是能滿足開發商要求的最有效設計。

新型9-5/8in 50lb/ft套管(壁厚0.489in)將內徑由8.625in擴展為8.750in,同時幾乎保持套管的抗擠壓能力不變(5770psi降至5760psi)。由于套管內徑增加,開發商可以使用直徑更大的鉆頭,消除了擴孔器的使用,保持了該井段套管的抗擠壓性能。

您也有讓人撓頭的難題需要解決,或是優質技術想要找應用市場嗎?如果有的話,歡迎聯系小編微信或郵箱,也許能找到一劑良藥。

二丫:131-3255-0596;zhanglingyu@fonchan.com
大安:131-3203-1392;lishian@fonchan.com

For English, Please click here (展開/收縮)

未經允許,不得轉載本站任何文章:

av无码毛片久久精品白丝,国产成本人h动漫无码欧洲,成人无码影片精品久久久,亚洲一区无码精品网站性色