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分支井智能完井成为现实!

分支井智能完井成为现实!

通过开发商与油服公司合作,创造了一套新型完井系统,其将分支井和智能完井技术相结合,实现了“智能分支井”这一概念!

来自 | JPT
编译 | 白小明 惊蛰

分支井在油藏开发中被称为最大化油藏接触面积(ERC)法,能够显著提高收益。以下将讨论ERC技术,其将分支分成多个段,提供每段的排量、压力、温度和含水率等测量数据,同时进行分段流量控制。

即使是经验最丰富、最勤奋的开发团队也无法处理“隐藏的未知风险”,甚至通过各种实验室原型测试也都无法发现。因此,作为开发工作的一部分,必须尽早进行全尺寸测试和初步现场试验。这种方法成功地在试验1井验证了良好的建井方法,并在试验2井测试了电控阀原型。

试验1和2的进行,揭示了压力表电子装置和含水率传感器总成中的未知风险。因为这些是工具故障问题,所以相对容易纠正。在3号井试验期间,当BHA离开套管窗口与尾管外径接触几百英尺后遇到故障。7-in智能尾管外部的电缆脐带管交叉破坏了井下通信能力。即使精心设计也无法避免此类问题;但由于其是应用故障,只能在现场作业中发现。

此应用故障导致作业中断,为此开发商成立了一个团队,开发分支井开窗方法和钻井传感器的使用。制定的项目计划需要进行三次平行试验。4号井试验中,通过使用电阻率测井和改进的流程,证明可以避开脐带管。试验5是一个缩小尺寸的试验,试验6采用一个全尺寸装置,是测试的重点。

ERC井设计

试验6是一口低渗透性碳酸盐岩储层中的三分支裸眼井。在三个水平分支井眼都安装了智能完井设备,并通过电感耦合器连接到7-in有线尾管上。由于钻井和完井活动重复交叉进行,建井方法被称为“钻-完井”。图1中的ERC井示意图突出显示了沿7-in有线尾管连接到每个母端电感耦合器的电气路径。每个智能分支通过公端电感耦合器连接到7-in有线尾管。智能分支完井的关键部件是公端电感耦合器、直通式膨胀封隔器和流量控制阀(FCV),以提供流量监控和流量控制功能。

分支井智能完井成为现实!

图1 ERC井示意图

7-in有线尾管提供多个电线插座,用作智能分支和上部完井的连接点,同时与外部电缆脐带管连接在一起。每个插座都包含一个母端电感耦合器和一个指示套管节箍(ICC)。ICC充当承坐剖面,确保公母耦合器对齐。使用电感耦合器、脐带管和保护器需要将井眼尺寸从8½-in扩大到9-in。这通过将9-in扩眼器与钻井BHA一起下入来实现,可以减少单独扩眼的一趟钻。为了在分支L1和L2上进行磨铣开窗,将脐带管包裹在7-in尾管内。

在不旋转管柱的情况下将7-in有线尾管下入总深度(TD)。坐封悬挂器,然后对母端耦合器进行电气测试。将尾管固井,进行一趟洗井作业,根据需要冲洗ICC确保正常着陆就位。然后重复电气测试。

采用传统旋转导向系统(RSS)钻6⅛-in裸眼主井眼,以最大化机械钻速。然后对6⅛-in裸眼洗井。使用摩阻扭矩分析软件生成洗井BHA和完井管柱的模型。试验表明,洗井BHA与完井管串摩阻系数具有良好的相关性,最终的洗井管串正好成为了完井工具的下入模拟管串。

经过多次洗井,达到所需的摩阻系数。主井眼完井采用1个公端电感耦合器、2个FCV和2个膨胀封隔器,并在不旋转的情况下下至TD。电气测试证实,感应耦合器已经配对,FCV已在运行。封隔器采用液压坐封,以将感应耦合器固定到位。然后使送入工具丢手,在出井之前重复电气测试。

然后下入L1分支斜向器,使用ICC作为井下参考点将斜向器轴向和扭向定位。这使得磨铣开窗在向上的方位进行,与外部电缆脐带管相反。对于刚开始偏离分支,使用电阻率数据避免接触套管的可能性。这涉及密切监测实时井下电阻率工具数据以确认井眼与尾管分离,充分利用当靠近金属尾管时的低电阻率和地层高电阻率之间的差异。

RSS用于确保初始偏离时低狗腿度。分支L1钻到TD,然后成功下入智能分支完井工具并进行了电气测试。然后磨铣分支L2窗口,钻分支至TD,成功下入智能分支完井工具并进行了电气测试。

将上部完井工具(包括电缆脐带管、生产封隔器和母端电感耦合器)下入井中,并与7-in有线尾管的电感耦合器配对。通过对六个FCV进行功能测试,证明了所有三个分支的完井工具的全连通性。生产封隔器采用液压坐封,成功重复进行了电气测试。

控制和监测

ERC井的控制和监测系统可分为两级。一级表示从井下FCV采集原始生产数据传输到位于井场的地面控制单元(SCU)。SCU可以被视为一个计算机接口,将控制指令路由到井下节流器,并接收井下监测信息。在一级承包商井场设备与二级作业公司网络之间,采用一个远程终端单元作为路由器。

二级涉及如何控制和监测ERC井。基础用户是位于气/油分离厂控制室内的一名操作人员,使用实时采集和控制系统服务器来控制FCV。为了做出最佳决策,向基础用户提供井下生产数据、来自层间控制阀变化的反馈数据,以及来自FCV电子电路的正常检查信息。然后将这些数据存储在分离厂的信息数据库中,并使用可视化工具提供给高级用户。

初期收获

从为期7天的洗井作业中,获得了对ERC井监测能力的新认识。能够直接实时查看关键生产参数,从而可以立即清楚地了解井下性能。FCV功能还可用于辅助完井作业,为循环流体提供更多选择,并识别封隔器是否坐封正确。

通常的洗井作业具有严格的标准,确保循环井筒直到含水率降低到较低值(如5%),表明大部分完井盐水和钻井液损失已经全部出井。由于ERC井的FCV可直接在储层测量排量和压力,因此洗井标准可更改为生产指数。这是一个比含水率更好的洗井标准,因为它将确定去除滤饼所需的最佳压降,并识别那些生产指数低于预期的区域。下一步是将ERC很好地投入到长期生产中。建议最初以与其长度成比例的流量生产每个层段,目的是使流体均匀的流入井中。

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