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新型封堵棄井作業工具助你降本增效

新型封堵棄井作業工具助你降本增效

一次作業建立水泥對巖層的封堵屏障,削減了封層和棄井作業成本。

來自丨JPT
編譯丨葡萄

傳統的封井和棄井作業效率并不高。例如,作業過程中由于套管切割會占井很長時間,并且費用大幅增加。另外切割套管產生的切屑必須要處理掉,切割用的油基泥漿在廢棄前也要分離處理,其次切割下的套管需要從井筒中取出來,所有這些作業都存在許多風險,并且取套管過程中還會帶出一些地層中的放射性物質。

棄井作業必須要保證井永久性封堵,其中的關鍵是要完成水泥塞的成功放置。通過放置水泥塞,避免了切割、回收套管作業,相比傳統作業方式,成本大幅降低。

由 Archer開發的Stronghold Barricade工具可以保留原套管不動,通過射孔、洗井、注水泥,僅用一趟管柱就完成了注水泥封層作業。

新型封堵棄井作業工具助你降本增效

圖 一趟管柱的作業順序(從左到右):洗井、注隔離液、注封層體系、最后形成有效封堵。

除此之外,利用該體系大大降低人員風險,因為作業過程所需操作人員減少。例如,無需取出套管避免了相關操作。整套工具只需一個工具操作員和注水泥操作工。

專業技術

該工具有兩大特點。

第一個是點火裝置。通常的點火裝置是通過套壓操作的,而該工具點火裝置則通過油壓操作。另外工具帶有多套射孔槍,如果第一套未能形成有效炮眼,可利用第二套射孔槍再環空打壓點火射孔,而無需取出工具。

第二個特點是水泥底座,用于控制水泥塞。水泥底座是一個橋塞,位于自動射孔槍釋放裝置的上部,當自動射孔槍釋放后,水泥底座被激活,工具向下運行至射孔段以下,為注水泥作業提供安全保護。

水泥底座通過投球加壓進行設置,通過上提管柱然后加壓將底座與管柱分離,投入的球留在底座中,而上部管柱形成無限制的注入通道。

系統功能

該系統首先通過套管射孔形成循環炮眼,然后下放射孔槍,通過將管柱下放至射孔段底部然后設置水泥底座封堵井筒,最終形成有效的機械封隔。

注入流體通過工具下部的炮眼進入環空,然后從工具上部炮眼循環進入套管,套管外油基泥漿經過收集被處理掉,基本不需要分離處理。該方法避免了切割套管作業,同時流體循環沖洗環空后可以確保水泥的有效膠結。

然后利用皮碗循環洗井液,經過工具,進入炮眼,沖出套管和巖層之間的泥漿或其他填充物,隨著洗井液從射孔段頂部到底部不斷循環沖洗,其中的泥漿和巖屑被徹底清除掉。

管柱底部的球確保了皮碗之間的液體循環,洗井液經過射孔炮眼,進入環空,達到工具上部,返回至工具以上的炮眼,進入到鉆桿和套管間的環空中。

在洗井作業過程中,工具可以按照120轉/分鐘的速度旋轉。由于水泥底座的封堵,洗井流體包括酸液,可以在高壓差下循環洗井。

上提管柱后洗井的過程本質上是不斷重復的,即從射孔段底部到頂部完成二次循環洗井作業,壓力指示器位于射孔位置,一旦上提超過射孔段頂部,就不能再循環了,此時停泵。為了保證注水泥施工順利進行,加壓將球剪掉,建立水泥循環通道。

放置水泥塞施工

該工具的獨特之處是有兩個獨立的液體循環通道。第一個是沿著鉆桿,從炮眼處循環進入環空,沖洗環空中雜質,工具底部的球可以防止循環流體進入工具底部。

第二個循環路徑是在球被打掉后形成的。循環流體會流經工具底部,上返至工具外部,經過皮碗到達工具上部,最后進入鉆桿/套管環空中。兩種路徑各自獨立。

隔離液泵入到工具底部,隔離液之前先投球,球體落到球座上,然后阻止循環流體經過旁通閥,保證液體進入射孔炮眼后到達皮碗之間的環空中。然后皮碗上移至射孔段頂部,隔離液經過炮眼循環進入套管/地層環空,然后通過上部炮眼又返回至鉆桿/套管環空。

水泥隔離液體系將套管/地層環空中的洗井液和雜質全部頂替掉,然后水泥以同樣方式泵入到套管/地層環空中,隨著工具向上移動,水泥漿充滿所有環空體積。過多的水泥會通過炮眼從外部環空又返回至鉆桿/套管環空中。

壓力升高表明注水泥循環停止,然后上提工具至實心套管段,然后將球打掉,再次建立工具循環通道。

作為平衡塞,按照規定要求,工具上提至未射孔段,例如上提500英尺,在實心套管段預留500英尺平衡塞。上提后,水泥會部分留在鉆桿內,隨著管柱上提,環空中水泥會流經工具的旁通孔,并在工具底部從旁通孔流出去。最后可以將工具完全取出,只留下一段滿足要求的平衡塞在井內。

當工具上提至水泥段以上時,開始循環洗井液,水泥殘留在管柱四周上,洗井液沿鉆桿/套管環空泵入,進入工具旁通孔、皮碗,從工具底部旁通孔流出,將殘留水泥漿沖入井筒,進入鉆桿中。高速反循環洗井可以將水泥殘留物徹底洗凈,最后起出工具。

案例研究

最近英國的一個作業者為了提高棄井效率節省作業時間,選用了該套工具施工。使用該工具沖洗射孔炮眼的好處是,可以根據立管壓力判斷套管外巖屑的體積,如果壓力高,則表明巖屑雜質較多,反之較少。

施工后通過加壓測試,驗證了在深度2431英尺處,有效形成了一段550英尺長的水泥塞和168英尺長的水泥對巖層的封堵屏障,建立該封堵屏障僅用15.5小時,并且其強度滿足客戶和規范要求。

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