油井作业措施工艺技术及常用工具PPT课件

1、 在石油与天然气勘探在石油与天然气勘探开发中，井下作业是石油开发中，井下作业是石油工程技术系列的重要组成工程技术系列的重要组成部分，主要从事油气井的部分，主要从事油气井的中途完井测试、新井投产、中途完井测试、新井投产、酸化压裂、冲砂防砂、修酸化压裂、冲砂防砂、修井、检泵井、检泵等作业施工。等作业施工。1.1.什么叫井下作业？什么叫井下作业？基本概念基本概念第1页/共165页2.2.井下作业的目的井下作业的目的 要保证油水井的正常工要保证油水井的正常工作，完成各种措施任务，作，完成各种措施任务，提高井的利用率和生产效提高井的利用率和生产效率，最大限度的增加井的率，最大限度的增加井的产量。产量。三

2、大任务：三大任务：维护，修理，维护，修理，油层改造油层改造。基本概念基本概念第2页/共165页3.3.井下作业的主要施工方式井下作业的主要施工方式（1 1）起下作业起下作业：利用井架和修井：利用井架和修井机通过提升系统将井内管柱或杆机通过提升系统将井内管柱或杆柱进行起下施工。柱进行起下施工。（2 2）循环冲洗循环冲洗：利用泵进行洗井、：利用泵进行洗井、冲砂、压井或压裂、酸化、封堵冲砂、压井或压裂、酸化、封堵等施工。等施工。（3 3）旋转钻进旋转钻进：利用转盘和钻柱：利用转盘和钻柱及井下工具进行套铣、磨铣、钻及井下工具进行套铣、磨铣、钻水泥塞、造扣、倒扣等施工。水泥塞、造扣、倒扣等施工。基本概念

3、基本概念第3页/共165页第4页/共165页第5页/共165页第6页/共165页汇 报 提 纲汇 报 提 纲第二部分：第二部分：措施工艺技术措施工艺技术第三部分：常用井下工具第三部分：常用井下工具第一部分：基本术语第一部分：基本术语第7页/共165页汇 报 提 纲汇 报 提 纲1 1、水力压裂技术、水力压裂技术2 2、套损大修技术、套损大修技术3 3、带压作业技术、带压作业技术4 4、防砂技术、防砂技术5 5、注灰技术、注灰技术第8页/共165页水力压裂技术水力压裂技术1.1.水力压裂技术的发展水力压裂技术的发展基本定位基本定位：水力压裂技术是油（气）藏增产增注的重要措施。：水力压裂技术是油（

4、气）藏增产增注的重要措施。工艺方法工艺方法：通过高压泵组将压裂液以大大超过储层吸收能力的排：通过高压泵组将压裂液以大大超过储层吸收能力的排量注入，在井底附近憋起超过井壁附近地应力的压力后，使储层量注入，在井底附近憋起超过井壁附近地应力的压力后，使储层形成人工水力裂缝，随后将带有支撑剂的携砂液注入人工裂缝中。形成人工水力裂缝，随后将带有支撑剂的携砂液注入人工裂缝中。 由于储层中形成了由于储层中形成了足够长度足够长度，一定宽度及高度一定宽度及高度的人工填砂裂的人工填砂裂缝，并且具有很高的导流能力，使油（气）流能够畅通入井，达缝，并且具有很高的导流能力，使油（气）流能够畅通入井，达到增产（注）目的。

5、到增产（注）目的。第9页/共165页19401940年年-1970-1970年年 小规模压裂技术小规模压裂技术-第一代压裂技术第一代压裂技术特点：支撑剂加入量小，一般在特点：支撑剂加入量小，一般在10m10m3 3左右左右针对性及作用：储层近井地带针对性及作用：储层近井地带 解除污染和堵塞解除污染和堵塞19711971年年-1980-1980年年 中型压裂技术中型压裂技术-第二代压裂技术第二代压裂技术特点：支撑剂加入量增加特点：支撑剂加入量增加针对性及作用：低渗透油层针对性及作用：低渗透油层 提高导流能力提高导流能力19811981年年-1990-1990年年 中高含水油田压裂技术中高含水油田

6、压裂技术-第三代压裂技术第三代压裂技术特点：在中高含水油层中进行重复压裂改造特点：在中高含水油层中进行重复压裂改造针对性及作用：高含水储层针对性及作用：高含水储层 调整油水运动规律、实现控水穏油调整油水运动规律、实现控水穏油水力压裂技术水力压裂技术第10页/共165页19911991年年- -现在：现在：大型、气层、水平井、超深井及开发压裂大型、气层、水平井、超深井及开发压裂-第四代压裂技术第四代压裂技术特点：特点： 支撑剂加入量足够大；低渗透及特地渗透油（气）层的开支撑剂加入量足够大；低渗透及特地渗透油（气）层的开发压裂；超深井、水平井、多层多段及压裂新技术现场应用。发压裂；超深井、水平井、

7、多层多段及压裂新技术现场应用。针对性及作用：随着勘探找储量的难度越来越大，要求压裂改造针对性及作用：随着勘探找储量的难度越来越大，要求压裂改造的规模也相应增加，已成为勘探领域的战略性措施。的规模也相应增加，已成为勘探领域的战略性措施。 超深井、水平井、分支井、气层压裂技术实现突破性进展。超深井、水平井、分支井、气层压裂技术实现突破性进展。水力压裂技术水力压裂技术第11页/共165页2.2.水力压裂技术热点研究水力压裂技术热点研究开发与研制新型压裂材料开发与研制新型压裂材料 新型压裂液体系（如低伤害压裂液，重质压裂液等）新型压裂液体系（如低伤害压裂液，重质压裂液等） 高质量（高强度，低密度，低价

8、格）人造支撑剂等高质量（高强度，低密度，低价格）人造支撑剂等开发与研制井下数据采集系统开发与研制井下数据采集系统 实时传输：井下压力、井下流量、流体流变参数实时传输：井下压力、井下流量、流体流变参数开发与研制大型压裂技术及相应的软硬件设备开发与研制大型压裂技术及相应的软硬件设备开发与研制特殊类型油（气）井压裂工艺开发与研制特殊类型油（气）井压裂工艺 超深井、水平井、多分支井、多层多段等超深井、水平井、多分支井、多层多段等水力压裂技术水力压裂技术第12页/共165页径向流渗流面积小、渗渗流面积小、渗流阻力大，产量流阻力大，产量相对较低。相对较低。双线性流流体自地层线性地流入裂缝，流体自地层线性地

9、流入裂缝，再线性地流入井筒。大大的再线性地流入井筒。大大的提高了产量。提高了产量。裂缝线性流地层线性流拟径向流水力压裂技术水力压裂技术3.3.压裂增产机理压裂增产机理第13页/共165页4.4.裂缝的破裂裂缝的破裂模式模式称为张开型，裂缝前方有一法向张力；称为张开型，裂缝前方有一法向张力；模式模式称为滑开型，伴随有一个纵向剪力；称为滑开型，伴随有一个纵向剪力；模式模式称为撕开型，伴随有一个横向剪力；称为撕开型，伴随有一个横向剪力；通常，水力压裂产生的裂缝均为模式通常，水力压裂产生的裂缝均为模式，即张开型。对于不是平面的或，即张开型。对于不是平面的或接近天然裂缝的复杂缝才为模式接近天然裂缝的复杂

10、缝才为模式和模式和模式。ppxyzppxyzppxyz水力压裂技术水力压裂技术第14页/共165页5.5.压裂液种类及质量检测压裂液种类及质量检测（1 1）压裂液及其种类）压裂液及其种类 压裂液是压裂工艺技术中的一个重要组成部分。压裂液是压裂工艺技术中的一个重要组成部分。主要功能是主要功能是造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂，因此液体的粘性至关重要造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂，因此液体的粘性至关重要。 成功的压裂作业还要求压裂液把支撑剂输送到裂缝后，还能成功的压裂作业还要求压裂液把支撑剂输送到裂缝后，还能够破胶，作业后能够迅速返排。另外能够很好的控制液体滤失；够破胶，作业后能够迅速返排。另外能够很好

11、的控制液体滤失；泵送期间摩阻较低；经济可行。泵送期间摩阻较低；经济可行。水力压裂技术水力压裂技术第15页/共165页按配液材料和液体性状分类按配液材料和液体性状分类 水基压裂液水基压裂液 油基压裂液油基压裂液 清洁压裂液清洁压裂液 乳化压裂液乳化压裂液 泡沫压裂液泡沫压裂液 酸基压裂液酸基压裂液 醇基压裂液醇基压裂液按耐温性能分类按耐温性能分类u低温压裂液低温压裂液(20-60)(20-60)u中温压裂液中温压裂液(60-120)(60-120)u高温压裂液高温压裂液(120-180)(120-180)水力压裂技术水力压裂技术第16页/共165页按在压裂作业中的作用分类按在压裂作业中的作用分类

12、 清孔液：清孔液：一般用一般用5%5%浓度的盐酸或浓度的盐酸或0.2%0.2%左右的表面活性剂水溶液，左右的表面活性剂水溶液，疏通压裂井段的射孔孔眼。疏通压裂井段的射孔孔眼。 前垫液：前垫液：对水敏、结垢或含蜡量高的地层进行压裂时，需要提前泵对水敏、结垢或含蜡量高的地层进行压裂时，需要提前泵注粘土稳定剂、除垢剂或清蜡剂。如果这些添加剂与基液及其它添注粘土稳定剂、除垢剂或清蜡剂。如果这些添加剂与基液及其它添加剂不配伍，或者量少又必须保证作用浓度时，则需单独提前泵注，加剂不配伍，或者量少又必须保证作用浓度时，则需单独提前泵注，这些少量液体称为前垫液。若无需使用此类添加剂或者这些添加剂这些少量液体称

13、为前垫液。若无需使用此类添加剂或者这些添加剂可以与前置液配伍同注。可以与前置液配伍同注。 前置液：前置液：一般用不含支撑剂的携砂液做前置液，用以压开地层，降一般用不含支撑剂的携砂液做前置液，用以压开地层，降低地层温度和延伸裂缝，为携砂液进入裂缝准备空间。低地层温度和延伸裂缝，为携砂液进入裂缝准备空间。水力压裂技术水力压裂技术第17页/共165页预前置液：预前置液：在使用粘温性能不适应较高地层温度的水基冻胶压裂液进在使用粘温性能不适应较高地层温度的水基冻胶压裂液进行压裂时，可用低粘度未交联的原胶液做预前置液，以降低地层温度，行压裂时，可用低粘度未交联的原胶液做预前置液，以降低地层温度，进行预造缝

14、。预前置液中可以加入润湿剂、粘土稳定剂和破乳剂等添加进行预造缝。预前置液中可以加入润湿剂、粘土稳定剂和破乳剂等添加剂，原胶预前置液的用量一般为冻胶前置液的三分之一。剂，原胶预前置液的用量一般为冻胶前置液的三分之一。携砂液：携砂液：携砂液用来进一步扩展裂缝，悬带支撑剂进入裂缝，填铺高携砂液用来进一步扩展裂缝，悬带支撑剂进入裂缝，填铺高导流能力的砂床。导流能力的砂床。携砂液是完成压裂作业、评价压裂液性能的主要液体携砂液是完成压裂作业、评价压裂液性能的主要液体。顶替液：顶替液：用顶替液将携砂液全部顶入地层裂缝，以免砂沉井底。顶替用顶替液将携砂液全部顶入地层裂缝，以免砂沉井底。顶替液中添加破胶降粘剂及

15、水基液用的粘土稳定剂。液中添加破胶降粘剂及水基液用的粘土稳定剂。水力压裂技术水力压裂技术第18页/共165页（2 2）水基压裂液组成及其性能检测）水基压裂液组成及其性能检测水基压裂液的组成水基压裂液的组成1 1）稠化剂）稠化剂2 2）交联剂）交联剂 3 3）PHPH调节剂调节剂 4 4）破胶剂）破胶剂5 5）杀菌剂）杀菌剂 6 6）粘土稳定剂）粘土稳定剂7 7）表面活性剂）表面活性剂 8 8）降滤失剂）降滤失剂 9 9）温度稳定剂）温度稳定剂1010）润湿剂）润湿剂1111）降阻剂）降阻剂水力压裂技术水力压裂技术第19页/共165页压裂液性能测试与评价压裂液性能测试与评价压裂液的滤失性压裂液的

16、滤失性压裂液的伤害性压裂液的伤害性压裂液的流变性压裂液的流变性压裂液的溶解性压裂液的溶解性测测试试与与评评价价性性能能水力压裂技术水力压裂技术第20页/共165页压裂液质量控制压裂液质量控制水力压裂技术水力压裂技术第21页/共165页压裂液可能经常出现的问题及解决方法压裂液可能经常出现的问题及解决方法水力压裂技术水力压裂技术第22页/共165页（1 1）支撑剂类型）支撑剂类型1)1)石英砂石英砂 石英砂是含有大量二氧化硅石英砂是含有大量二氧化硅(SiO(SiO2 2) )的集合体。仅溶于氢氟酸，的集合体。仅溶于氢氟酸，不溶于其它酸碱类。不溶于其它酸碱类。缺点：缺点：石英砂强度低，开始破碎的压力

17、约为石英砂强度低，开始破碎的压力约为20MPa20MPa。优点：优点：对于低闭合压力的各类储层，使用石英砂作为压裂用支撑剂对于低闭合压力的各类储层，使用石英砂作为压裂用支撑剂可取得较好的增产措施效果；圆、球度较好的石英砂破碎后呈小碎可取得较好的增产措施效果；圆、球度较好的石英砂破碎后呈小碎块状，但仍可保持一定的导流能力；块状，但仍可保持一定的导流能力；100100目的粉砂可做为压裂液的目的粉砂可做为压裂液的固体防滤失添加剂；固体防滤失添加剂；6.6.支撑剂及质量检测支撑剂及质量检测水力压裂技术水力压裂技术第23页/共165页2)2)陶粒陶粒 中等强度陶粒支撑剂（中等强度陶粒支撑剂（ISPISP

18、） 一般中等强度陶粒支撑剂（一般中等强度陶粒支撑剂（ISPISP）都用铝矾土或铝质）都用铝矾土或铝质陶土（矾和硅酸铝）制造。陶土（矾和硅酸铝）制造。 高强度陶粒支撑剂高强度陶粒支撑剂 高强度支撑剂由铝矾土或氧化锆的物料制成。颗粒相对高强度支撑剂由铝矾土或氧化锆的物料制成。颗粒相对密度约为密度约为3.43.4或更高。或更高。水力压裂技术水力压裂技术第24页/共165页水力压裂技术水力压裂技术第25页/共165页（2 2）支撑剂的物理性质及评价方法）支撑剂的物理性质及评价方法1) 1) 支撑剂的物理性质：支撑剂的物理性质：支撑剂的粒度组成、圆度与球度、表面光滑度、酸溶解支撑剂的粒度组成、圆度与球度

19、、表面光滑度、酸溶解度、浊度、密度及抗压强度。这些物理性质决定了支撑剂的度、浊度、密度及抗压强度。这些物理性质决定了支撑剂的质量及其在闭合压力下的导流能力。质量及其在闭合压力下的导流能力。水力压裂技术水力压裂技术第26页/共165页2)2)支撑剂性能测试报告支撑剂性能测试报告支撑剂的粒径筛析结果支撑剂的粒径筛析结果支撑剂的密度支撑剂的密度支撑剂的圆度支撑剂的圆度支撑剂的球度支撑剂的球度支撑剂群体破碎率支撑剂群体破碎率支撑剂的酸溶解度支撑剂的酸溶解度支撑剂的浊度支撑剂的浊度 裂缝导流能力裂缝导流能力水力压裂技术水力压裂技术第27页/共165页水力压裂技术水力压裂技术第28页/共165页7.7.压

20、裂施工的方法压裂施工的方法1 1、光油管压裂、光油管压裂2 2、封隔器分层压裂、封隔器分层压裂3 3、投球分层压裂、投球分层压裂4 4、限流法分层压裂、限流法分层压裂5 5、水力喷射压裂、水力喷射压裂水力压裂技术水力压裂技术第29页/共165页（1 1）光油管压裂工艺）光油管压裂工艺水力压裂技术水力压裂技术第30页/共165页（2 2）封隔器分层压裂工艺）封隔器分层压裂工艺水力压裂技术水力压裂技术第31页/共165页1)1)单封卡单层分层压裂单封卡单层分层压裂水力压裂技术水力压裂技术第32页/共165页2)2)双封卡双层分层压裂双封卡双层分层压裂水力压裂技术水力压裂技术第33页/共165页3)

21、3)封隔器封隔器+ +桥塞分层压裂桥塞分层压裂水力压裂技术水力压裂技术第34页/共165页4)4)封隔器封隔器+ +多级滑套分层压裂多级滑套分层压裂水力压裂技术水力压裂技术第35页/共165页（3 3）投球法分层压裂工艺）投球法分层压裂工艺水力压裂技术水力压裂技术第36页/共165页封堵球分类封堵球分类水力压裂技术水力压裂技术第37页/共165页封堵球设计封堵球设计水力压裂技术水力压裂技术第38页/共165页（4 4）限流法分层压裂工艺）限流法分层压裂工艺水力压裂技术水力压裂技术第39页/共165页（5 5）水力喷射分层压裂工艺）水力喷射分层压裂工艺特点：特点： 不动管柱，一次施工压裂改造多次

22、，水力不动管柱，一次施工压裂改造多次，水力喷射定向射孔，可定点造缝。喷射定向射孔，可定点造缝。适用条件：适用条件： 固井质量差、隔层较差，易压窜水层，固井质量差、隔层较差，易压窜水层，无法实现机械封隔的井。无法实现机械封隔的井。注意事项：注意事项： 压裂液要具有抗高剪切性能，由于喷嘴压裂液要具有抗高剪切性能，由于喷嘴节流，排量低，压力高，适当增加压裂车组。节流，排量低，压力高，适当增加压裂车组。水力压裂技术水力压裂技术第40页/共165页8.8.压裂施工的过程压裂施工的过程（1 1）压前作业）压前作业作业队要在压裂前进行洗井、冲砂、通井等作业，保证井筒内人工井底以上作业队要在压裂前进行洗井、冲

23、砂、通井等作业，保证井筒内人工井底以上清洁无杂物；清洁无杂物；下刮管管柱下刮管管柱, , 按操作规程对套管进行刮管作业，要求在坐封位置上下反复刮按操作规程对套管进行刮管作业，要求在坐封位置上下反复刮20-3020-30次；次；下压裂管柱如下：（由下至上）下压裂管柱如下：（由下至上） 管鞋管鞋+ +压裂油管压裂油管m+m+压裂封隔器压裂封隔器 + +压裂油管，封隔器座封位置为要求深度压裂油管，封隔器座封位置为要求深度1.0 m1.0 m，注意避开套管接箍；，注意避开套管接箍；装压裂井口，检查、紧固各连接处，四周用钢丝绳呈十字状绷紧固定；装压裂井口，检查、紧固各连接处，四周用钢丝绳呈十字状绷紧固定

24、；接放喷管线，并用地锚固定，出口在下风处；接放喷管线，并用地锚固定，出口在下风处；水力压裂技术水力压裂技术第41页/共165页（2 2）压裂液的配制）压裂液的配制保证所有配液设备清洁，不应有以往配液残留物。保证所有配液设备清洁，不应有以往配液残留物。保证储液大罐、运输罐车清洁，装液前必须进行认真清洗。保证储液大罐、运输罐车清洁，装液前必须进行认真清洗。在压裂设计技术人员的指导、监督下，严格按配方配制压裂液，保在压裂设计技术人员的指导、监督下，严格按配方配制压裂液，保证压裂液性能达到要求指标。证压裂液性能达到要求指标。配液过程中配液过程中, ,保证所有罐中液体循环均匀。保证所有罐中液体循环均匀。

25、压裂施工前压裂施工前, ,逐罐取样检测压裂液粘度、逐罐取样检测压裂液粘度、PHPH值和交联性值和交联性, ,在施工过在施工过程中程中, ,还应对压裂液进行取样观测，以保证压裂液性能达到要求。还应对压裂液进行取样观测，以保证压裂液性能达到要求。准确控制压裂液添加剂的加入速度，尤其是交联剂、破胶剂。准确控制压裂液添加剂的加入速度，尤其是交联剂、破胶剂。在施工过程中在施工过程中, ,取样抽检压裂液交联情况。取样抽检压裂液交联情况。保证混砂车上添加剂泵计量准确无误。保证混砂车上添加剂泵计量准确无误。水力压裂技术水力压裂技术第42页/共165页（3 3）压裂施工）压裂施工合理摆放压裂车组，尤其是液罐和砂

26、罐的摆放要保证换罐迅速、及时；合理摆放压裂车组，尤其是液罐和砂罐的摆放要保证换罐迅速、及时；在压力传感器与井口之间装上一个放压阀；在压力传感器与井口之间装上一个放压阀；返排管线及排污罐能准确计量返排液量与压力；返排管线及排污罐能准确计量返排液量与压力；检查地面管线连接情况，保证各环节符合安全及操作规程要求；检查地面管线连接情况，保证各环节符合安全及操作规程要求；逐台启动压裂车，循环试车，如有问题立即整改；逐台启动压裂车，循环试车，如有问题立即整改；地面高压管汇及压裂井口试压，不刺不漏为合格，如有问题立即整改；油套地面高压管汇及压裂井口试压，不刺不漏为合格，如有问题立即整改；油套环空平衡车及管汇

27、试压环空平衡车及管汇试压 20MPa20MPa，不刺不漏为合格，如有问题立即整改；，不刺不漏为合格，如有问题立即整改；按压裂施工设计进行压裂施工；按压裂施工设计进行压裂施工；先启动压裂泵车先启动压裂泵车, ,后启动平衡车后启动平衡车; ;压裂施工中现场工程师根据实际情况进行全面指挥；压裂施工中现场工程师根据实际情况进行全面指挥；施工结束后施工结束后, ,测试闭合压力曲线，测试时间现场定。测试闭合压力曲线，测试时间现场定。备注：循环、试压用清水；必须对环空套压进行监测。备注：循环、试压用清水；必须对环空套压进行监测。水力压裂技术水力压裂技术第43页/共165页（4 4）压后返排，作业及资料录取）

28、压后返排，作业及资料录取施工结束后，压裂施工曲线必须先交由现场设计及监督人员复施工结束后，压裂施工曲线必须先交由现场设计及监督人员复印，然后返还压裂大队印，然后返还压裂大队 压裂施工结束后，关井扩散压力压裂施工结束后，关井扩散压力1.51.5小时后，用小时后，用2-8 mm2-8 mm油咀油咀放喷排液，人工控制放喷，以排出液不含砂为原则，并计量返放喷排液，人工控制放喷，以排出液不含砂为原则，并计量返排液量及压力；若不能自喷，起出压裂管柱排液量及压力；若不能自喷，起出压裂管柱, ,下冲砂管柱探砂面，下冲砂管柱探砂面，并进行冲砂；并进行冲砂；起出冲砂管柱起出冲砂管柱, ,按采油方案要求下生产管柱，

29、上抽排液。按采油方案要求下生产管柱，上抽排液。水力压裂技术水力压裂技术第44页/共165页9.9.压裂效果的评价压裂效果的评价（1 1）压裂施工曲线分析与评价）压裂施工曲线分析与评价1 1）循环：压裂车排量由小到大，逐台循环，为了鉴定各种设备性）循环：压裂车排量由小到大，逐台循环，为了鉴定各种设备性能，检查管线是否畅通，各台泵的进出水情况；能，检查管线是否畅通，各台泵的进出水情况；2 2）试压：检查井口总闸门以上设备承压情况，试验压力为）试压：检查井口总闸门以上设备承压情况，试验压力为1.2-1.51.2-1.5倍预测泵压，倍预测泵压，2-3min2-3min不刺不漏、压力不降为合格；不刺不漏

30、、压力不降为合格；3 3）预压：关键是判断裂缝是否压开，根据机械设备判断，造缝前）预压：关键是判断裂缝是否压开，根据机械设备判断，造缝前泵动力负荷加大，声响沉重，泵动力负荷加大，声响沉重， 排气管冒浓排气管冒浓 烟或火焰，混砂罐液面烟或火焰，混砂罐液面平稳，造缝后动力机声响松动，排气正常，混砂罐液面翻滚，表明平稳，造缝后动力机声响松动，排气正常，混砂罐液面翻滚，表明裂缝形成；根据压裂施工曲线中压力的变化情况判断。裂缝形成；根据压裂施工曲线中压力的变化情况判断。4 4）加砂：初始砂比一般）加砂：初始砂比一般5-10%5-10%左右，左右，2-3MPa2-3MPa压力波动正常；压力波动正常；5 5

31、）顶替：严禁过量。）顶替：严禁过量。水力压裂技术水力压裂技术第45页/共165页前置液携砂液闭合时间顶替破裂加砂顶替停泵闭合地层压力(静)净裂缝延伸压力裂缝闭合压力(静)管内摩阻裂缝延伸压力(静)时间压力水力压裂技术水力压裂技术第46页/共165页水力压裂技术水力压裂技术投球后油压20.90MPa22.47MPa，油压差1.57MPa；套压14.18MPa17.74MPa，套压差3.56MPa；地层二次破裂明显。第47页/共165页水力压裂技术水力压裂技术第二次投球后油压从13.76MPa21.96MPa，油压差8.2MPa，显示第三次地层井口破裂压力21.96MPa，套压从5.08MPa13

32、.2MPa，套压差8.12MPa，油套压都显示地层第三次破裂明显。 第一次投球后油压从11.3MPa20.97MPa，油压差9.67MPa，显示第二次地层井口破裂压力21.97MPa，套压从6.16MPa9.57MPa，套压差3.41MPa，油套压都显示地层第二次破裂明显。第48页/共165页（2 2）排液要求及效果评价方法）排液要求及效果评价方法1 1）排液要求）排液要求(a)(a)严禁打开套管阀门；严禁打开套管阀门；(b)(b)尽量采用油嘴返排；尽量采用油嘴返排；(c)(c)要求记录返排压力、累计返排液量、破胶情况等；要求记录返排压力、累计返排液量、破胶情况等；(d)(d)有时，返排初期压

33、裂液呈不破胶状态，可能原因：有时，返排初期压裂液呈不破胶状态，可能原因：顶替液交联未停，井筒温度低，压裂液破胶不彻底或在地层条件下已顶替液交联未停，井筒温度低，压裂液破胶不彻底或在地层条件下已破胶，但因脱水严重返排至地面后呈不破胶状态破胶，但因脱水严重返排至地面后呈不破胶状态(e)(e)如排液中途停止，但压力表仍显示较高压力：压力表损坏如排液中途停止，但压力表仍显示较高压力：压力表损坏( (尤其冬季尤其冬季易冻死易冻死) )，地层砂石堵塞。，地层砂石堵塞。水力压裂技术水力压裂技术第49页/共165页2 2）压裂增产效果评价方法）压裂增产效果评价方法 （a a）产量评价方法）产量评价方法 （b

34、b）技术评价方法）技术评价方法 （c c）经济评价方法）经济评价方法 三种评价方法可以单独使用，也可以组合使用。一般生三种评价方法可以单独使用，也可以组合使用。一般生产井以产量评价方法为主，试验井、探井主要选用技术评价产井以产量评价方法为主，试验井、探井主要选用技术评价方法，在需要进行经济分析时，采用经济评价方法。方法，在需要进行经济分析时，采用经济评价方法。 水力压裂技术水力压裂技术第50页/共165页（3 3）裂缝形态的评价）裂缝形态的评价地应力测试法地应力测试法 通过对三向应力值的测试来判断，这是最科学、最准确的判断方法。但通过对三向应力值的测试来判断，这是最科学、最准确的判断方法。但成

35、本高、速度慢、操作复杂。成本高、速度慢、操作复杂。深度经验法深度经验法 一般来说，目的储层中深低于一般来说，目的储层中深低于700m700m产生水平裂缝，超过产生水平裂缝，超过800m800m产生垂产生垂直裂缝，直裂缝，700-800m700-800m两种情况都有可能。但这只是一种统计经验，每个地两种情况都有可能。但这只是一种统计经验，每个地区情况会有所不同，有时差异还较大。区情况会有所不同，有时差异还较大。破裂压力梯度经验法破裂压力梯度经验法 一般来说，破裂压力梯度小于一般来说，破裂压力梯度小于0.0180.018产生垂直裂缝，大于产生垂直裂缝，大于0.0230.023产生水产生水平裂缝，平

36、裂缝，0.018-0.0230.018-0.023两种情况都有可能。这也是一种统计经验，每个地两种情况都有可能。这也是一种统计经验，每个地区甚至每口井因其它因素的影响会有所不同。区甚至每口井因其它因素的影响会有所不同。水力压裂技术水力压裂技术第51页/共165页汇 报 提 纲汇 报 提 纲1 1、水力压裂技术、水力压裂技术2 2、套损大修技术、套损大修技术3 3、带压作业技术、带压作业技术4 4、防砂技术、防砂技术5 5、注灰技术、注灰技术第52页/共165页套损大修技术套损大修技术1.1.套损的原因套损的原因（1 1）地质因素）地质因素 地层（油层）的非均质性、油层倾角、岩石性质、地层断地层

37、（油层）的非均质性、油层倾角、岩石性质、地层断层活动、地下地震活动、地壳运动、地层腐蚀层活动、地下地震活动、地壳运动、地层腐蚀等情况是导致油水等情况是导致油水井套管技术状况变差的客观存在条件，这些内在因素一经引发，井套管技术状况变差的客观存在条件，这些内在因素一经引发，产生的应力变化是巨大的，将使油、水井套管受到损害，甚至导产生的应力变化是巨大的，将使油、水井套管受到损害，甚至导致成片套管损坏，严重地干扰开发方案的实施，影响油田的稳产。致成片套管损坏，严重地干扰开发方案的实施，影响油田的稳产。 第53页/共165页（2 2）工程因素）工程因素 引起套管损坏的主要工程因素有：钻井完井过程中的引起

38、套管损坏的主要工程因素有：钻井完井过程中的完井质完井质量，套管本身材质、固井质量量，套管本身材质、固井质量，采油工程中的，采油工程中的注水、压裂、酸化，注水、压裂、酸化，以及油水井日常管理作业以及油水井日常管理作业等。等。套损大修技术套损大修技术第54页/共165页2.2.套损的类型套损的类型（1 1）径向凹陷变形）径向凹陷变形 由于套管本身局部位置质量差，强度不够，固井质量差及在长由于套管本身局部位置质量差，强度不够，固井质量差及在长期注采压差作用下，套管局部处产生缩径，使套管在横截面上呈期注采压差作用下，套管局部处产生缩径，使套管在横截面上呈内凹椭圆形。内凹椭圆形。 A-AA-A截面上已不

39、再是基本圆型，截面上已不再是基本圆型，长轴长轴DdDd，据资料统计，一般，据资料统计，一般长短轴差在长短轴差在14mm14mm以上，当以上，当差值大于差值大于20mm20mm以上时，套以上时，套管可能发生破裂管可能发生破裂套损大修技术套损大修技术第55页/共165页（2 2）套管腐蚀孔洞、破裂）套管腐蚀孔洞、破裂 由于地表浅层水的电化学反应长期作用在套管某一局部位置，由于地表浅层水的电化学反应长期作用在套管某一局部位置，或者由于螺纹不密封等长期影响，套管某一局部位置将会因腐蚀或者由于螺纹不密封等长期影响，套管某一局部位置将会因腐蚀而穿孔，或因注采压差及作业施工压力过高而破损。而穿孔，或因注采压

40、差及作业施工压力过高而破损。腐蚀孔洞、破裂等情况多发生腐蚀孔洞、破裂等情况多发生在油层顶部以上，特别是无水在油层顶部以上，特别是无水泥环固结井段往往造成井筒周泥环固结井段往往造成井筒周围地面冒油、漏气，严重的还围地面冒油、漏气，严重的还会造成地面塌陷。会造成地面塌陷。 套损大修技术套损大修技术第56页/共165页（3 3）多点变形）多点变形 由于套管多处受到水由于套管多处受到水平应力作用（包括泥岩平应力作用（包括泥岩膨胀或地层滑移等），膨胀或地层滑移等），致使套管径向内凹形多致使套管径向内凹形多点变形。点变形。套损大修技术套损大修技术第57页/共165页（4 4）严重弯曲变形）严重弯曲变形 由

41、于大段泥岩、页岩在长期水浸作用下，由于大段泥岩、页岩在长期水浸作用下，岩体发生膨胀，产生巨大应力变化或岩层相岩体发生膨胀，产生巨大应力变化或岩层相对滑移剪切套管，使套管出现严重弯曲变形。对滑移剪切套管，使套管出现严重弯曲变形。 严重弯曲变形的套管基本呈椭圆形状，长短严重弯曲变形的套管基本呈椭圆形状，长短轴差不太大，但两点或三点变形间距小，近距轴差不太大，但两点或三点变形间距小，近距点一般点一般3m3m以内，若两点距离过小则形成硬性急以内，若两点距离过小则形成硬性急弯，弯，2m2m长的通井规不能通过。这是较多见的复长的通井规不能通过。这是较多见的复杂套损井况，也是较难修复的高难井况。杂套损井况，

42、也是较难修复的高难井况。 套损大修技术套损大修技术第58页/共165页（5 5）套管错断（非坍塌型）套管错断（非坍塌型） 泥岩、页岩经长期水浸膨胀而泥岩、页岩经长期水浸膨胀而发生岩体滑移发生岩体滑移, , 导致套管被剪断，导致套管被剪断，发生横向（水平）错位。由于套发生横向（水平）错位。由于套管在固井时受拉伸载荷及钢材自管在固井时受拉伸载荷及钢材自身收缩力作用，在套管产生横向身收缩力作用，在套管产生横向错断后，便向上、向下即各自轴错断后，便向上、向下即各自轴向方面收缩，错断及位移情况。向方面收缩，错断及位移情况。套损大修技术套损大修技术第59页/共165页（6 6）坍塌形套管错断）坍塌形套管错

43、断 地层滑移、地壳升降等因素导致套管地层滑移、地壳升降等因素导致套管错断，其地应力首先作用在管外水泥环错断，其地应力首先作用在管外水泥环上，使水泥环脱落、岩壁坍塌，泥、砂上，使水泥环脱落、岩壁坍塌，泥、砂和脱落的水泥环及岩壁碎屑、小直径的和脱落的水泥环及岩壁碎屑、小直径的碎块等则在地层压力流体作用下由错断碎块等则在地层压力流体作用下由错断口处涌入井筒，堆落井底并向上不断涌口处涌入井筒，堆落井底并向上不断涌集集, ,卡埋井内管柱及工具卡埋井内管柱及工具 。坍塌型错断。坍塌型错断是目前极难采取修复或报废处理的复杂是目前极难采取修复或报废处理的复杂套损类型。套损类型。 套损大修技术套损大修技术第60

44、页/共165页3.3.套管技术状况检测套管技术状况检测（1 1）工程测井法）工程测井法 工程测井法就是利用测井仪检测套管的技术状况。常用的测工程测井法就是利用测井仪检测套管的技术状况。常用的测井方法有井方法有: :1 1）井径测井）井径测井套管变形检测套管变形检测 井径测井一般在压井状态下进行。可供井径测井一般在压井状态下进行。可供 选择的测井仪有八臂选择的测井仪有八臂井径仪、三十六臂井径仪、四十臂井径仪、井径仪、三十六臂井径仪、四十臂井径仪、x-yx-y井径仪、十臂过井径仪、十臂过油管井径仪、陀螺方位井径仪等。油管井径仪、陀螺方位井径仪等。套损大修技术套损大修技术第61页/共165页套损大修

45、技术套损大修技术第62页/共165页2 2）彩色超声波电视成像测井）彩色超声波电视成像测井 彩色超声波电视成像测井技术，是近几年研究、应用起来的彩色超声波电视成像测井技术，是近几年研究、应用起来的工程测井项目。它可以将套管壁的损坏程度直观地反映在电视工程测井项目。它可以将套管壁的损坏程度直观地反映在电视屏幕上，结合井径测井则可定量地得到套损形状与尺寸。屏幕上，结合井径测井则可定量地得到套损形状与尺寸。套损大修技术套损大修技术第63页/共165页（2 2）机械法）机械法 机械法检测就是利用印模（包括铅模、胶膜、蜡膜等）机械法检测就是利用印模（包括铅模、胶膜、蜡膜等）对套管和鱼头状态及几何形状进行

46、印证，以确定其具体形对套管和鱼头状态及几何形状进行印证，以确定其具体形状和尺寸。状和尺寸。 印模法检测适用于检测井下落鱼鱼顶的几何形状、尺印模法检测适用于检测井下落鱼鱼顶的几何形状、尺寸和深度；套管变形、错断、破裂的损坏程度，深度位置寸和深度；套管变形、错断、破裂的损坏程度，深度位置的验证，以及在作业、修井施工过程中临时需要查明套管的验证，以及在作业、修井施工过程中临时需要查明套管技术状况等。技术状况等。套损大修技术套损大修技术第64页/共165页11接头接头22骨架骨架33铅体铅体44护罩护罩aa普通形平底带水眼铅模普通形平底带水眼铅模bb带护罩式平底带水眼铅模带护罩式平底带水眼铅模套损大修

47、技术套损大修技术第65页/共165页套损大修技术套损大修技术第66页/共165页4.4.套管整形套管整形 套管整形扩径技术是套管变形和错断井修复的前提和基套管整形扩径技术是套管变形和错断井修复的前提和基础。础。 套管整形扩径的常用工具有套管整形扩径的常用工具有梨形胀管器、旋转碾压法整梨形胀管器、旋转碾压法整形器、旋转震击式整形器、偏心辊子整形器、三锥辊套管形器、旋转震击式整形器、偏心辊子整形器、三锥辊套管整形器和各种形状的铣锥整形器和各种形状的铣锥。 套损大修技术套损大修技术第67页/共165页（1 1）梨形胀管器）梨形胀管器aa直槽式直槽式bb螺旋槽式螺旋槽式cc胀管器整形挤胀力示意胀管器整

48、形挤胀力示意FF侧向分力（挤胀力）侧向分力（挤胀力）NN垂直分力垂直分力胀管器前端锥角胀管器前端锥角PP向下重力向下重力套损大修技术套损大修技术第68页/共165页 适用于套变点比较单一，变适用于套变点比较单一，变形不严重井的修复，工艺相对简形不严重井的修复，工艺相对简单。单。 但是有效期短，对套管水泥但是有效期短，对套管水泥环有损害。环有损害。套损大修技术套损大修技术第69页/共165页（2 2）旋转震击式整形器）旋转震击式整形器 由锤体（上接头）、整形头、钢球、整形头螺旋曲面等组成。由锤体（上接头）、整形头、钢球、整形头螺旋曲面等组成。此整形器可不用提放钻柱冲击，只需旋转钻柱而使工具产生向

49、此整形器可不用提放钻柱冲击，只需旋转钻柱而使工具产生向下的震击力，对套管变形部位有较好的保护。下的震击力，对套管变形部位有较好的保护。aa工具结构示意；工具结构示意；bb工具螺旋形震击曲面工具螺旋形震击曲面套损大修技术套损大修技术第70页/共165页 在工具不变情况下，增加钻柱在工具不变情况下，增加钻柱质量（即增加配重钻铤数量）可增质量（即增加配重钻铤数量）可增大冲击力。加快钻柱旋转圈数也能大冲击力。加快钻柱旋转圈数也能起到较好的冲击整形效果。起到较好的冲击整形效果。套损大修技术套损大修技术第71页/共165页（3 3）偏心辊子整形器）偏心辊子整形器 偏心辊子整形器由偏心轴（上接头）、上辊、中

50、辊、下辊、偏心辊子整形器由偏心轴（上接头）、上辊、中辊、下辊、锥辊、钢球、丝堵等零件组成锥辊、钢球、丝堵等零件组成。套损大修技术套损大修技术第72页/共165页 适应于套管变形通径较大（套适应于套管变形通径较大（套管变形通径管变形通径100mm100mm以上）的井，以上）的井，与梨形胀管器整形比较，最大优与梨形胀管器整形比较，最大优点是起下钻柱次数大大减少，工点是起下钻柱次数大大减少，工作程序相对安全稳定，无卡钻、作程序相对安全稳定，无卡钻、顿井口等现象顿井口等现象。套损大修技术套损大修技术第73页/共165页（4 4）铣锥）铣锥 在扶正管柱的作用下，利用铣锥强制磨铣套管弯曲变形和错扶正管柱的

51、作用下，利用铣锥强制磨铣套管弯曲变形和错断的井段，使套损段井眼轴线与全井的井眼轴线重合，为下步各断的井段，使套损段井眼轴线与全井的井眼轴线重合，为下步各种工艺技术的实施提供必要的条件，该方法适用于通径大于种工艺技术的实施提供必要的条件，该方法适用于通径大于50mm50mm以上非坍塌的套管错断井和弯曲的变形井整形。以上非坍塌的套管错断井和弯曲的变形井整形。套损大修技术套损大修技术第74页/共165页 （5 5）液压变径滚压整形器）液压变径滚压整形器 采用变径滚压技术，由数百采用变径滚压技术，由数百个变径钢球按一定的规律排列，个变径钢球按一定的规律排列，对套管内壁进行滚压，胀头直对套管内壁进行滚压

52、，胀头直径自动增加到预先设定的尺寸，径自动增加到预先设定的尺寸，将套管彻底恢复到原有的通径。将套管彻底恢复到原有的通径。最大优点是采用普通架子作业，最大优点是采用普通架子作业，不但套管不受损坏，反而会增不但套管不受损坏，反而会增强套管。强套管。套损大修技术套损大修技术第75页/共165页（6 6）爆炸整形）爆炸整形 适用于变形井段较短且变适用于变形井段较短且变形不严重的井，不适宜套管破形不严重的井，不适宜套管破裂井。裂井。 施工周期较短，但必须由专施工周期较短，但必须由专业技术人员操作；对水泥环也业技术人员操作；对水泥环也有一定的损害。有一定的损害。第76页/共165页（7 7）整形技术新发展

53、整形技术新发展套损大修技术套损大修技术1)1)楔形扩胀找通道方法，适用楔形扩胀找通道方法，适用40-55mm40-55mm的非活动型错断井找通道。的非活动型错断井找通道。第77页/共165页2)2)偏心锥铣找通道方法，适用于偏心锥铣找通道方法，适用于40-55mm40-55mm活动型错断井找通道活动型错断井找通道套损大修技术套损大修技术第78页/共165页3)3)领眼锥铣找通道方法，适用于领眼锥铣找通道方法，适用于55-70mm55-70mm错断井找通道。错断井找通道。套损大修技术套损大修技术第79页/共165页4)4)高效长锥面锥铣扩径通道方法，适用于已扩至高效长锥面锥铣扩径通道方法，适用于

54、已扩至70-90mm70-90mm非弯曲非弯曲的错断口扩通道。的错断口扩通道。套损大修技术套损大修技术第80页/共165页1 1）套管变形井段深度、变形尺寸、形状等应清楚、准确。）套管变形井段深度、变形尺寸、形状等应清楚、准确。2 2）根据套变情况选下整形扩径工具，按规程操作。）根据套变情况选下整形扩径工具，按规程操作。3 3） 整形扩径时原则上不应损坏井身结构。整形扩径时原则上不应损坏井身结构。4 4） 整形扩径后下入相应尺寸的通径规应无夹持力。整形扩径后下入相应尺寸的通径规应无夹持力。（6 6）整形技术监督要点整形技术监督要点套损大修技术套损大修技术第81页/共165页6.6.套管加固套管

55、加固 对变形、错断的套管经整形扩径打开通道，捞出井内落对变形、错断的套管经整形扩径打开通道，捞出井内落物后进行加固修复有以下优点：物后进行加固修复有以下优点：一是一是防止套损井段再次变形；防止套损井段再次变形；二是二是保持套管井眼有一基本通道；保持套管井眼有一基本通道；三是三是密封加固能防止套损密封加固能防止套损井段进水成为成片套损源。缺点是加固修复后，井眼内通径井段进水成为成片套损源。缺点是加固修复后，井眼内通径减少。目前加固的方法有不密封丢手加固和液压密封加固。减少。目前加固的方法有不密封丢手加固和液压密封加固。套损大修技术套损大修技术第82页/共165页（1 1）不密封式丢手加固）不密封

56、式丢手加固1 1）原理）原理 加固管上部连接丢手悬挂装置，用投送管柱送至整形扩加固管上部连接丢手悬挂装置，用投送管柱送至整形扩径井段后，投球打压，使悬挂装置中的防掉防顶卡瓦张开，径井段后，投球打压，使悬挂装置中的防掉防顶卡瓦张开，紧紧咬住套管内壁，同时丢手接头在压力作用下脱开，与投紧紧咬住套管内壁，同时丢手接头在压力作用下脱开，与投送管柱起出，加固管及悬挂装置则留在需加固的井段中。送管柱起出，加固管及悬挂装置则留在需加固的井段中。套损大修技术套损大修技术第83页/共165页2 2）操作方法）操作方法 a a、用模拟筒进行模拟通井，在整形扩径的套损部位无夹、用模拟筒进行模拟通井，在整形扩径的套损

57、部位无夹持力，保证加固装置的顺利下入。持力，保证加固装置的顺利下入。 b b、下入加固装置至井下，使加固管位于套损井段正中。、下入加固装置至井下，使加固管位于套损井段正中。 c c、投球打压、投球打压12-15MPa12-15MPa，使加固器卡瓦张开，使加固器卡瓦张开, ,紧紧咬住紧紧咬住套管内壁套管内壁, ,升压至升压至20MPa20MPa剪断销钉，起出丢手接头和投送剪断销钉，起出丢手接头和投送管柱。管柱。套损大修技术套损大修技术第84页/共165页3 3）适用范围）适用范围 丢手不密封加固因加固管与套管壁之间有一定的间隙，丢手不密封加固因加固管与套管壁之间有一定的间隙，其上部的悬挂装置也是

58、卡瓦起作用，不能实现环空密封，因其上部的悬挂装置也是卡瓦起作用，不能实现环空密封，因此，该方法多用在套管变形井的加固和油层部位套损井的加此，该方法多用在套管变形井的加固和油层部位套损井的加固。注水井错断整形扩径后，不使用该方法加固，因注入水固。注水井错断整形扩径后，不使用该方法加固，因注入水仍将会从加固处漏失，成为新的套损源。仍将会从加固处漏失，成为新的套损源。 套损大修技术套损大修技术第85页/共165页（2 2）液压密封加固）液压密封加固 1 1）原理）原理 利用液压传递原理将地面泵车提供的压力，通过动力工具利用液压传递原理将地面泵车提供的压力，通过动力工具内的导压孔作用于其活塞上，活塞向

59、上运动，缸体相对向下内的导压孔作用于其活塞上，活塞向上运动，缸体相对向下运动，产生两个大小相等、方向相反的作用力，推动上下胀运动，产生两个大小相等、方向相反的作用力，推动上下胀头工作，将加固管两端的特制钢体挤贴到套管完好处，达到头工作，将加固管两端的特制钢体挤贴到套管完好处，达到密封加固的目的。上提管柱拉断连接套，完成丢手工作。密封加固的目的。上提管柱拉断连接套，完成丢手工作。套损大修技术套损大修技术第86页/共165页2 2）操作方法）操作方法a a、模拟通井：下入、模拟通井：下入118mm118mm3000m3000m或或114mm114mm8000m8000m通径规模拟加固器通井，在整形

60、扩径的套损部位无夹持力，保通径规模拟加固器通井，在整形扩径的套损部位无夹持力，保证加固装置的顺利下入。证加固装置的顺利下入。b b、测井：对套损井段进行、测井：对套损井段进行XYXY井径测井，根据测井曲线选择井径测井，根据测井曲线选择上下加固点和加固器。上下加固点和加固器。c c、校深：用管柱将加固器送至加固井段后，进行磁性定位测井，、校深：用管柱将加固器送至加固井段后，进行磁性定位测井，校正加固点的位置。校正加固点的位置。套损大修技术套损大修技术第87页/共165页4 4）加固：清水打压缓慢升至）加固：清水打压缓慢升至13MPa13MPa，稳压，稳压1010分钟进行密分钟进行密封加固并拉断丢