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新型封堵弃井作业工具助你降本增效

新型封堵弃井作业工具助你降本增效

一次作业建立水泥对岩层的封堵屏障,削减了封层和弃井作业成本。

来自丨JPT
编译丨葡萄

传统的封井和弃井作业效率并不高。例如,作业过程中由于套管切割会占井很长时间,并且费用大幅增加。另外切割套管产生的切屑必须要处理掉,切割用的油基泥浆在废弃前也要分离处理,其次切割下的套管需要从井筒中取出来,所有这些作业都存在许多风险,并且取套管过程中还会带出一些地层中的放射性物质。

弃井作业必须要保证井永久性封堵,其中的关键是要完成水泥塞的成功放置。通过放置水泥塞,避免了切割、回收套管作业,相比传统作业方式,成本大幅降低。

由 Archer开发的Stronghold Barricade工具可以保留原套管不动,通过射孔、洗井、注水泥,仅用一趟管柱就完成了注水泥封层作业。

新型封堵弃井作业工具助你降本增效

图 一趟管柱的作业顺序(从左到右):洗井、注隔离液、注封层体系、最后形成有效封堵。

除此之外,利用该体系大大降低人员风险,因为作业过程所需操作人员减少。例如,无需取出套管避免了相关操作。整套工具只需一个工具操作员和注水泥操作工。

专业技术

该工具有两大特点。

第一个是点火装置。通常的点火装置是通过套压操作的,而该工具点火装置则通过油压操作。另外工具带有多套射孔枪,如果第一套未能形成有效炮眼,可利用第二套射孔枪再环空打压点火射孔,而无需取出工具。

第二个特点是水泥底座,用于控制水泥塞。水泥底座是一个桥塞,位于自动射孔枪释放装置的上部,当自动射孔枪释放后,水泥底座被激活,工具向下运行至射孔段以下,为注水泥作业提供安全保护。

水泥底座通过投球加压进行设置,通过上提管柱然后加压将底座与管柱分离,投入的球留在底座中,而上部管柱形成无限制的注入通道。

系统功能

该系统首先通过套管射孔形成循环炮眼,然后下放射孔枪,通过将管柱下放至射孔段底部然后设置水泥底座封堵井筒,最终形成有效的机械封隔。

注入流体通过工具下部的炮眼进入环空,然后从工具上部炮眼循环进入套管,套管外油基泥浆经过收集被处理掉,基本不需要分离处理。该方法避免了切割套管作业,同时流体循环冲洗环空后可以确保水泥的有效胶结。

然后利用皮碗循环洗井液,经过工具,进入炮眼,冲出套管和岩层之间的泥浆或其他填充物,随着洗井液从射孔段顶部到底部不断循环冲洗,其中的泥浆和岩屑被彻底清除掉。

管柱底部的球确保了皮碗之间的液体循环,洗井液经过射孔炮眼,进入环空,达到工具上部,返回至工具以上的炮眼,进入到钻杆和套管间的环空中。

在洗井作业过程中,工具可以按照120转/分钟的速度旋转。由于水泥底座的封堵,洗井流体包括酸液,可以在高压差下循环洗井。

上提管柱后洗井的过程本质上是不断重复的,即从射孔段底部到顶部完成二次循环洗井作业,压力指示器位于射孔位置,一旦上提超过射孔段顶部,就不能再循环了,此时停泵。为了保证注水泥施工顺利进行,加压将球剪掉,建立水泥循环通道。

放置水泥塞施工

该工具的独特之处是有两个独立的液体循环通道。第一个是沿着钻杆,从炮眼处循环进入环空,冲洗环空中杂质,工具底部的球可以防止循环流体进入工具底部。

第二个循环路径是在球被打掉后形成的。循环流体会流经工具底部,上返至工具外部,经过皮碗到达工具上部,最后进入钻杆/套管环空中。两种路径各自独立。

隔离液泵入到工具底部,隔离液之前先投球,球体落到球座上,然后阻止循环流体经过旁通阀,保证液体进入射孔炮眼后到达皮碗之间的环空中。然后皮碗上移至射孔段顶部,隔离液经过炮眼循环进入套管/地层环空,然后通过上部炮眼又返回至钻杆/套管环空。

水泥隔离液体系将套管/地层环空中的洗井液和杂质全部顶替掉,然后水泥以同样方式泵入到套管/地层环空中,随着工具向上移动,水泥浆充满所有环空体积。过多的水泥会通过炮眼从外部环空又返回至钻杆/套管环空中。

压力升高表明注水泥循环停止,然后上提工具至实心套管段,然后将球打掉,再次建立工具循环通道。

作为平衡塞,按照规定要求,工具上提至未射孔段,例如上提500英尺,在实心套管段预留500英尺平衡塞。上提后,水泥会部分留在钻杆内,随着管柱上提,环空中水泥会流经工具的旁通孔,并在工具底部从旁通孔流出去。最后可以将工具完全取出,只留下一段满足要求的平衡塞在井内。

当工具上提至水泥段以上时,开始循环洗井液,水泥残留在管柱四周上,洗井液沿钻杆/套管环空泵入,进入工具旁通孔、皮碗,从工具底部旁通孔流出,将残留水泥浆冲入井筒,进入钻杆中。高速反循环洗井可以将水泥残留物彻底洗净,最后起出工具。

案例研究

最近英国的一个作业者为了提高弃井效率节省作业时间,选用了该套工具施工。使用该工具冲洗射孔炮眼的好处是,可以根据立管压力判断套管外岩屑的体积,如果压力高,则表明岩屑杂质较多,反之较少。

施工后通过加压测试,验证了在深度2431英尺处,有效形成了一段550英尺长的水泥塞和168英尺长的水泥对岩层的封堵屏障,建立该封堵屏障仅用15.5小时,并且其强度满足客户和规范要求。

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