煤层气STCS-3井套损原因分析与修复过程
煤层气井高破裂压力因素分析及解决措施

原 因是煤储 层破 裂压力较高。造成破裂压力高 的主要原 因是射孑L不够完 善及地 层滤失 严重 、施工 过程 中砂 比使用
不恰 当以及煤储层 自身的低杨氏模量和高泊松 比。提出 了适合煤储层 压裂的高效压裂液体系 ,提高液体 密度 ,增加 井筒液 柱压力 ;结合 生产实 际 ,采用高 孔密 、螺旋 布孔方式
分 析对 象 ,研 究造 成煤 层破 裂压 力较 高 的影 响 因素 , 层 滤失 以及 煤储 层 自身 因素对 实 际施 工 引起 高破 裂
提 出解 决煤 层气 井 高破 裂 压 力 井 的具 体 措 施 ,为此 压 力 的影 响 。
类 煤层 气井 压裂 施工 提供 技术 支持 。
2.1 射孔 不完 善与滤 失严 重
s7井第 一 次 压 裂 时 高压 停 泵 主要 是 因 为煤 储 层 的 非均 质性 导致 裂 隙打 开 不规 则 ,石 英 砂 在 裂 隙 拐角 处堆 积 ,施 工过 程 中没 能 冲开堆积 的石 英砂 ,形 成砂 堵 ,造成 泵 压 过 高 ,具 体 表 现 在 注入 压 力 波 动 性 变 化 上 。
井 、定 向井 采用 套 管 固井 ,射 孑L完井 ,光 套管 压 裂 ,压 射孔 密度 较小 、布孑L方式 差 或弹径 不 足等 因素 ,势 必
裂液 体 系 以活性 水 为 主 ,以石 英 砂 和低 密 度 陶粒 作 造 成射 孔 段 打 开不 完 全 ,因此 ,在 压裂 过 程 中 ,压 裂
· 74 ·
计 勇 ,等 :煤层 气 井 高破 裂压 力 因素 分析及 解 决措施
较大还大幅度降低 了压裂液的携砂能力 ,促进了砂 堵 、沉 砂 的形 成 ,导 致 后 续 压裂 液 难 以注入 地 层 ,导 致施 工 压力 过高 ,从 而被 迫停泵 。
煤层气开采过程中储层损害原因分析及保护措施

72我国是能源大国,煤炭资源丰富,为人们提供了良好的物质条件。
煤层气是近些年来出现的较为洁净、优质的新能源,也是化工原料,通常被称为“瓦斯”。
实际上,煤层气主要存在于煤层当中,大多通过甲烷的形式加以呈现,通常牢牢吸附于煤基质颗粒的表面,很少以游离态的形式溶于水中。
1 煤层气开采技术现状及发展趋势1.1 煤层气开采技术现状现如今,中国的钻井现状并不顺利。
实际上,煤层气对于中国而言,是尤为关键的。
一旦煤层钻井发生问题,将会直接造成大面积污染,从而降低煤层气的实际质量。
故此,研究者需要针对中国在当前时期的煤层钻井现状,进行深入的细致分析。
通常情况下,煤层的位置居于岩石的最底层,并且脆性较强,硬度较低,一旦出现岩石挤压现象,将很有可能出现变形,甚至坍塌,尤其在开采煤层的过程中,更容易出现坍塌现象,长此以往,下限甚至坍塌的频率将会越高。
值得一提的是,煤层通常出现在岩石底部深处,施工方进行开采的过程中,很有可能由于距离的限制,而无法进行开采,并难以对煤层气及其井储层,进行恰当的保护。
1.2 煤层气开采技术发展趋势根据相关统计得知,中国在不超过地底直线距离2 000 m的浅煤气层,所含有的资源量大约为3.67×1013 m 3,名列全球第三。
近年来,全球资源短缺现象明显,在此背景下,开采非常规能源煤层气,成为各个国家的主要研究方向。
其中,最佳的开采方式,是基于压裂改造储层,保持其和井筒之间的通畅性。
然而,现如今,这项技术尚未成熟,有待于进一步研究。
2 煤层气储层伤害机理分析2.1 钻井液对储层的损害(1)由于微粒运移及其相应的黏土膨胀,而直接导致的储层损害对于大部分煤岩裂隙而言,其孔隙度一般相对很低,保持在1%~2%的范围,当钻井液中的滤液,已经渗入煤岩,则将会造成煤基质膨胀,从而切实降低煤岩裂隙的孔隙度及其实际渗透率。
此外,钻井液中存在的固相颗粒,一般会跟随裂隙持续流动,或者直接残存于孔隙当中,严重损害储层。
修井工程10-套损与维修

第十章套管损坏原因及维修技术陆相沉积的砂岩、泥质粉砂岩油田,由于沉积的环境不同,油藏渗透性在层与层之间、层内平面都有较大的差别。
即使划分了层系,但同一层系内各小层渗透率仍相差很大,有的相差10倍(如大庆油田),有的相差几十倍(如胜利油田),在注水开发过程中,油层的非均质性将直接导致注水开发的不均衡性,这是引发地层孔隙压力场不均匀分布的基本地质因素。
(1)地层的非均质性(Casing failure & repair)陆相沉积的油田,一般储油构造多为背斜构造和向斜构造,由于背斜构造是受地层侧压应力为主的褶皱作用,一般在相同条件下,受岩体重力的水平分力的影响,地层倾角较大的构造轴部和陡翼部,比倾角较小的部位更容易出现套损。
(2)地层(油层)倾角(Casing failure & repair)注水开发的泥砂岩油田,当油层中的泥岩及油层以上的页岩被注入水侵蚀后,不仅使其抗剪强度和摩擦系数大幅度降低,而且使套管受岩石膨胀力的挤压,同时当具有一定倾角的泥岩遇水呈塑性时,可将上覆岩层压力转移至套管,使套管受到损坏。
(3)岩石性质(Casing failure & repair)在沉积构造的油田中,由于地球不断运动,各地区地壳沉降速度不尽相同。
在地层沉降速度高的地区和油层断层本身所处的构造位置,均会促使断层活动化,特别是注入水侵蚀后,更加剧对套管的破坏作用,造成成片套损区的发生。
套损深度与断层通过该井区的深度相同、断层活跃程度高的地区也恰好是现代地壳运动沉降速度较高的地区,而且是在油层构造的顶部和陡翼部。
(4)断层活动(Casing failure & repair)地震后,大量注入水通过断裂带或因固井胶结第二界面问题进入油顶泥岩、页岩,泥、页岩吸水后膨胀,又产生粘塑性,使岩体产生缓慢的水平运动,这种缓慢的蠕变速度超过10mm/a 时,油水井套管将遭到破坏。
(5)地震活动地球在不断地运转,地壳也在不停的缓慢运动中,其运动方向一般有两个:一个是水平运动(板块运动);二是升降运动。
热采井套损原因分析及对策

序号 井号
1 1 l 8- 2 _源自表 2 稠油热采井套损情 况数 据表
河 南 化 工
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热 采 井套 损原 因分 析 及 对 策
于 同印 高立军 尹风利 牛 强 李保容
( 胜利油 田胜利 采油厂 , 山东 , 东营 ,5 0 0 2 70 )
【 摘要】 稠油油井经过 多轮次 的注汽吞吐 , 套管均 发生不 同程度的损坏 , 本文通过对 T 我厂热采井 调研 分析 , 找出 了注汽
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套损井的处理

套损井的处理发布时间:2021-01-12T05:38:03.286Z 来源:《中国科技人才》2021年第1期作者:钱正好[导读] 套管错段或变形是近年来制约大修成功率的瓶颈,什么滚珠整形、大锤整形、棍子整形、胀管器整形等等只是在轻微变形且套管有通道没有落物的情况下能够整形成功。
中原油田分公司采油气工程服务中心摘要:套管错段或变形是近年来制约大修成功率的瓶颈,什么滚珠整形、大锤整形、棍子整形、胀管器整形等等只是在轻微变形且套管有通道没有落物的情况下能够整形成功。
一旦套管弯曲或者变形严重,成功率很低,特别是套变+落物,套变位置和鱼顶在同一位置,处理起来更为复杂,是制约目前修井成功率的第一大难题。
在处理这些套变+落物过程中,一般情况下是不知道套变的,多数是通过大工具下不进去,或者套铣筒取出套管皮子,或者把套铣筒割断后,进一步验证才知道套管变形或者错断的。
关键词:套变;套铣;下4寸套一、空井筒套变没有到达鱼顶,提前遇阻,而没有打印证实,直接进行套铣后,取出套管皮。
二、有落物+套变一般是正常套铣打捞中,套铣后带出套管皮,按照常规做法,这样的井一般要中途完井。
但也有例外,要查看套铣筒套铣时套管尖灭情况,若是从里向外尖灭,说明套铣筒已经开出套管进入裸眼,此时再想处理找到老井眼很难,一般做法是在开窗处挤水泥加固后,重新下磨鞋磨铣通道并修整鱼顶,通过打印落实鱼顶情况后,再选择合适套铣筒进行套铣,此做法是建立在层位不通,套变简单井。
通过挤水泥加固后,套管不再处于自由状态,则有可能继续完成打捞施工。
否则中途完井可能性很大。
若取出套管后,套管下部从外部向内尖灭,说明此处套管弯曲,套铣筒在进行套铣时起到了裁弯取直的作用,一般情况下再探通道或者进行套铣打捞时,工具会通过开窗处顺着老井眼下行,此时可以继续修井打捞。
但打捞后,要对开窗处套管进行加固,比如下4寸套管等措施,确保该井大修后依然是个好井。
三、典型案例分析某井于搬家上井打捞出原井油管178根,KPX-110偏配1件,鱼顶为φ110mm水力锚。
煤矿井筒破裂机理分析及修复加固设计

50 /矿业装备 MINING EQUIPMENT煤矿井筒破裂机理分析及修复加固设计□ 卫 鹏 山西煤炭运销集团和尚嘴煤业有限公司 山西大同 0370271 井壁破坏机理理论研究在煤矿中立井井筒分为主井和副井,主井是完成煤炭资源的运送,副井是完成人员等物质的辅助输送。
由于立井井筒在通过表土层以后存在含水层,煤矿开采过程中需要进行输水作业保证煤矿开采顺利,开采完成以后,由于底部含水层进入矿井采空区,由于煤矿生产过程导致底部水层水位发生变化,土层的含有的水原有的平衡被打破,导致水压减小,使得含水层发生下降。
而另一方面,井筒的结构导致其刚度值比较大,而导致井筒的受力变形与周围土层的变形不同步,这样就会使得井筒沿着垂直方向产生向下的作用力,而该作用力与井筒的自重方向相同,这就进一步加剧了井筒的向下作用,随着井筒深度的增加,这种向下的作用力逐渐增加,并且在井筒与基岩的作用面位置达到最大。
而在设计中用于承载井筒竖向力的承载力无法满足,导致了井筒逐渐发生破裂。
在井筒的作用力分析可以利用公式进行计算。
其中D 表示的是竖井井筒的外直径数值,单位为m ;Z 1和Z 2分别表示的是在第i 层土位置上顶板和底板的深度,单位为m ; 表示的是第i 层随着世界范围内环保意识的增强,在人们生产生活中对清洁能源的使用越来越普遍。
但是作为能源的主要形式,对煤炭的开采仍然处于重要地位。
并且随着我国经济建设的持续增长,在今后很长时间内我国对煤炭的依赖程度不会减小。
在这种背景下,如何提高煤矿生产的安全性仍然是人们关注的重点问题。
在国黄淮地区煤炭储量很大,但是由于地质条件的限制,在这些地区进行煤炭开采的过程通常需要采用立井井筒的形式。
作为进行井下资源、人员、设备输送的通道,保证井壁的安全性是十分重要的。
而在煤矿生产过程中,出现井筒破裂现象导致事故发生的事件很多,由于井筒破裂导致井筒的输送能力下降、涌水、喷砂等事故,对于煤矿生产带来极大的损失。
油井套管损坏原因分析及修复技术

油井套管损坏原因分析及修复技术摘要:本文对油井套管损坏的原因进行分析,对此类井的修复技术进行综合研究,从而为油井作业提供较好的技术支持。
关键词:套管损坏修复分析一、套管损坏的原因综合分析1.生产方式不当,生产压差过大。
盲目快速的开采,破坏了地层结构,大量的地层砂涌入井筒。
不但影响了油井的正常生产,还使近井地带严重亏空,地层坍塌,造成了套管错断或变形。
在井眼有一定的斜度、有坍塌的大洞、固井质量差、水泥返高低的情况下,注汽时套管遇热伸长,在压缩应力的作用下产生弯曲。
2.增产、增注措施不当,高压施工造成原以强度降低的套管损坏。
压裂、酸化施工时压力过高,造成地层串通。
外来水及注汽冷却水的侵入,破坏了地层原有稳定的胶结结构及套管外水泥环,水矿物质对套管造成一定的腐蚀,强度下降。
岩石有蠕变和应力松弛的特性,外来水引起岩石膨胀,当蠕变和膨胀超过套管的抗压强度时,套管就会被挤压变形甚至错断。
3.频繁的修井作业施工。
油田生产的中后期,地层压力普遍降低,漏失严重。
洗井、冲砂作业时,修井液大量的进入地层,造成地层破坏,套管腐蚀损坏。
4.套损井不能及时修复,带病生产,地层水和注入水会进入错断口地层,使地层产生蠕动,重新损坏本井套管,导致套损进一步加重。
不仅如此,还会由于地层的蠕动损坏临井的套管,象瘟疫一样形成套损的恶性蔓延。
5.高压注水、注汽,高温增产措施是造成高采地区套管损坏的主要原因。
高压注水是油田增产、稳产的重要措施,注汽是稠油开采的主要方法,但高压注水及注汽的副作用也是显著的。
资料表明,注水压力越高,套管损坏越多。
注汽轮次越多,套管损坏越严重。
当应力大大超过了套管强度,引起套管接箍或本体断裂。
二、套损修复技术研究套管修复工艺技术已经日趋完善,但现场能够有效使用的工具不多,修复效果不理想。
套管修复技术包括套管诊断技术、套管内打通道技术、套管回接取套换套技术。
1.套管诊断技术为了节约成本,加快工作时效往往采用铅模打印进行判断或者采用经验法对套管进行诊断。
套损井修井工艺探讨

套损井修井工艺探讨作者:沙冠君来源:《中国科技博览》2013年第29期摘要:目前我厂共有套损井61口,占大修井总数的32.5% ,套损井主要分为错断、套变形和破裂三种,针对套管变形问题,现有的梨形胀管器和磨铣两种整形方式自十一五以来共解决采油三厂套管变形问题井118口,但梨形胀管器整形过程中不但会震坏套管外水泥环,而且施工周期较长,磨铣整形会破坏套管,影响油田的正常开发,因此,我门对液压整形和几个新的修井技术展开了研究与讨论。
关键词:套损井修井液压整形中图分类号:TD353.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)29-406-011.前言随着油田精细开发的不断进步,大修工作也开始进入精细化管理阶段,由原来的简单修井到现在的深部取套、侧斜钻井等,好的修井技术是开展生产工作的重要保障,同时还能节约修井成本,为日后的生产工作带来便利的条件,对实现油田可持续发展具有十分重要的意义。
近些年来,受新投产井及地层极限压力(破裂压力)等因素影响,部分与之连通注入井因生产运行需钻关泄压或周期性注水关井,这样会使周围地层压力波动大,导致油层极不稳定。
常年的地质蠕动,也会给套管造成影响。
据统计,采油三厂基础井网、定向井和一次加密井井下套管都已经服役30年以上,而水泥帽和水泥返高的中间夹层部分套管长期受泥浆侵蚀,套管金属延展性变差,更容易导致套管受损。
2.目前套损井现状我厂共有待大修井188口,其中因套管变形转修的井32口,占总井数的17.3%,因套外漏需要大修的问题井39口,占总井数的20.7%,自2006年以来,套损井转修数量呈上涨趋势。
由于采油一厂套损区块治理,导致井下作业分公司配给采油三厂大修队伍较少,且现有的套损井修井工艺耗时长,不能满足我们的修井需要。
因此,除了要求问题井带病生产,尽量减少转修井数外,我们还需要开发新的修井技术,来解决待修井不断增多这一难题。
3.现有修井技术状况3.1现有的几种整形方式:梨形整形、磨铣整形、取换套管3.1.1 梨形整形,是一种冲涨整形方式,其原理是将整形工具下到套管变形点处,利用油管自重钝击变点,强制性的对套管整形。
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煤层气 STCS-3 井套损原因分析与修复过程
㊃ 33 ㊃
进入岩层时, 将改变泥岩的力学性质和应力状态, 使 泥岩产生位移、 变形和膨胀, 增加对套管外部载荷, 当
套管的抗压强度低于外部载荷时, 套管就会被挤压变 形乃至错断。该井地层剖面见图 3 及表 1 所示。
单点变形和多点变形
凹突变形和缩径变形
图 2 STCS-3 井身结构图
㊃ 34 ㊃
新
疆
石
油
科
技
2017 年第 1 期 (第 27 卷)
28 5.31m3 4.88m3 4.9m3 6.49m3 5.9m3 5.31m3 31 5.42m3
29
30
图 3 STCS-井电测成果图 如表 1 所示, 该井套管损坏位置处 838.13m 所在 第二层射孔段, 经与该井地层剖面比对, 是一套泥岩/ 煤层交互沉积地层, 沉积厚度薄, 压实作用小, 煤岩结 构疏松, 岩性极不稳定。压裂后, 大量压裂液侵入, 使 得井眼周围泥岩产生膨胀并蠕动, 在围岩与泥岩膨胀 应力及煤岩破碎流动等多重应力挤压下, 造成该部位 套管缩径变形; (2) 煤层破碎滑动造成套管变形。 煤岩层中普遍存在较多裂缝且较发育, 裂缝内 部均被灰分充填。 这些软弱界面尺寸不一、 分布各 异, 导致井壁极不稳定。在压裂施工大排量液力冲刷 作用下, 部分射孔段处井壁煤层垮塌, 产生塑性变 形。煤岩和泥岩交互沉积, 且沉积厚度较薄, 煤岩上 下软弱的泥岩夹层一般都具有很强吸水能力。当压 裂液水侵入后, 泥岩吸水膨胀向下挤压, 煤层也吸水 膨胀, 上下岩层吸水与膨胀系数不一样。煤层被大排 量压裂液冲刷、 移动、 垮塌, 使得煤层上、 下支撑失去 平衡产生移动下切, 此处套管被挤压形成损坏。 2.4.2 工程因素 (1) 射孔方式选择 作业方在编制煤层气开发射孔方案时, 对该井套 管作了加厚措施, 但没有考虑该井泥岩及煤岩沉积地 质环境的特殊性。在射孔方式上没有作进一步计算与 优化, 采取16孔/m射孔密度和间射方式。见表2、 表 3。
弯曲变形和凹陷变形 套管错断示意图
图 1 各种常见油水井套管损坏类型
STCS-3 井身结构示意图
第三层压裂 (808~823m) 第二级压裂桥塞 (828m) 第二层压裂 (828.8~845.3m) 套损及遇阻位置 (838.13m) 第一级压裂桥塞 (854.5m) 第一层压裂 (858.1~868.9m) 原人工井底 (826) , 现人工井 底 (828m)
在油气田开发过程中, 油水井套管损坏是一个很 普遍现象。造成油水井套管损坏原因是多方面的, 有
2.4 STCS-3 井套损原因
2.4.1 地质因素 (1) 泥岩/煤层交互沉积。 泥岩是一种不稳定的岩类, 当温度升高或注入水
①作者简介: 工程师, 2007-07 毕业于中国石油大学远程教育 (石油工程) 本科专业
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2017 年第 1 期 (第 27 卷)
煤层气 STCS-3 井套损原因分析与修复过程
王成君① 祁汉峰 张世德
中石大研究院 (新疆) 股份公司, 834000 新疆克拉玛依
摘 要 分析并叙述了 STCS-3 井这种泥岩/煤层交互沉积、 沉积厚度薄、 压实程度低等特殊地质条件煤层气井, 由于选择射孔工
关键词 煤层气 评价井 套管损坏 原因分析 修复
1 概述
STCS-3 井是新疆煤田地质局 2016 年在巴里坤县 三塘湖地区特大型煤田布置的一口煤层气资源调查 评价重点井。2016 年 3 月 24 日实施的桥塞 3 层分段 压裂改造工艺, 当小修队伍在压裂后进行钻磨桥塞转 三层试采作业, 钻第一级桥塞 (828m 处) 时, 桥塞残留 胶芯落至 838.13m 遇阻。更换新磨鞋后再次进行磨 铣, 无进尺。随后, 采取过磨鞋钻头清理井筒毛刺, 下 冲砂管冲砂, 下三刮刀、 复式洗锥、 套筒磨鞋工具清理 鱼顶等方法进行处理, 实施后仍无效果。经下铅印工 具等多方验证确认, 井下套管发生缩径变形损坏。 新疆正通公司于 2016 年 4 月 26 日将 ZJ20 钻机和 小钻具动迁到位, 对该井套管缩径变形损坏、 桥塞胶 芯遇卡、 井内出煤块等各种工艺难点, 采取多项技术 措施, 经过 20 多天作业, 顺利完成钻穿遇卡桥塞胶芯 并修复套管损坏部位的作业任务, 使得该井顺利转入 煤层气正常排采试抽作业工序。
地质和工程方面因素, 也有施工设计不当等人为因素。 正通公司技术人员通过对煤层气 STCS-3 井的地 质、 工程资料及数据研究分析, 结合多年油田工程技 术服务经验, 认为造成该井套管损坏原因是由地质与 工程及人为等各种方面因素综合作用的结果。
2.1 各种常见油水井套管损坏类型
常见油水井套管损坏类型见图 1。
艺及压裂施工参数不当, 在围岩应力和膨胀应力及煤岩流动等多重应力挤压下, 造成该井炮眼处套管挤压缩径变形损坏, 井内大 量流出支撑剂、 碎煤屑的原因, 以及对该井套损所采取的修复工艺及修复过程。建议在编制煤层气射孔和压裂工艺方案设计时, 采取一井一策。认真分析、 研究煤层气井这种泥岩及煤岩交互沉积的特殊地质条件, 优化各项射孔工艺参数, 充分考虑并计算射 孔后套管剩余强度对套管寿命的影响。对压裂液配方在室内进行深入分析与评价, 筛选并优化煤层气压裂液防膨剂及配方, 优化 压裂施工参数, 防止和减少因射孔工艺和压裂施工设计参数不合理造成的套损现象。
表 1 煤层电性解释成果
解释分层 煤层顶板 30 煤层 夹层 30 煤层 夹层 30 煤层 煤层底板 井段 (m) 827.90~828.80 828.80~830.90 830.90~832.30 832.30~834.80 834.80~835.90 835.90~839.10 839.10~841.40 视厚 (m) 0.90 2.10 1.40 2.50 1.10 3.20 2.30 3.20 2.50 2.10 真厚 (m) 岩性 泥岩 煤 泥岩 煤 泥岩 煤 泥岩 含水性 弱 弱 弱 弱 弱 弱 弱 渗透性 差 差 差 差 差 差 差 0.23↑1.31 5.31 0.21↑1.46 5.9 0.21↑1.82 6.49 气测全烃 (%) 含气量 (m3/t)
2.2 油水井套管易损坏位置
按实际发生率统计数据大小排位: (1) 套管在大泥岩段; (2) 射孔段位置; (3) 井壁坍塌处; (4) 地层倾角大位置; (5) 井眼位置距断层近; (6) 井眼位置在地层应力不平衡处。
2.3 STCS-3 井身结构图
STCS-3 井身结构示意图见图 2。
2 STCS-3 井套损原因分析