水平井造斜段泵送液排量控制方法与流程

1.本发明属于油气开采技术领域，具体涉及水平井造斜段泵送液排量控制方法。


背景技术：

2.非常规油气资源主要包括页岩气、致密气、致密油和可燃冰，由于可燃冰还处于前期探索阶段，因此开发重点为页岩气、致密油和致密气。这类油气藏由于本身物性差，井天然产能低，因此大都采用水平井加分段压裂开采技术。非常规油气水平井通常采用下套管固井再采用射孔与压裂联作对储层进行改造。施工时，首先采用连续油管下入射孔枪射开末尾段，接着压裂改造末尾段，然后将射孔枪串(射孔枪 桥塞)接在电缆下面下入井中，用泵送液推送到预定位置，座封桥塞，接着回撤射孔抢至第二段射孔位置射孔。在泵送阶段需要用泵送液推着射孔枪串通过水平井造斜段并沿水平段前进到预定位置，如果泵送液排量小则不能推动射孔枪串顺利通过造斜段，甚至使枪串卡在造斜段，那么使射孔枪串顺利通过造斜段的最小排量的确定成为首要问题。确定了最小排量(临界排量)后，只要施工排量不小于临界排量，则射孔枪串能够顺利通过造斜段。因此需要在施工过程中实时监测枪串下方速度、位置、运动速度等参数，输入临界排量计算模型计算此时的临界排量，并与监测到的实际排量比较，如果实际排量小于临界排量，则通过自动控制系统增大泵送液泵送排量；如果实际排量远大于临界排量，则自动降低施工排量。通过实时数据采集、实时计算和实时控制使施工排量保持在比临界排量稍微大的范围内，保证射孔枪串顺利通过造斜段。目前，此类系统和方法在泵送射孔方面还处于空白。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明提供一种水平井造斜段泵送液排量控制方法，包括以下步骤：
4.(1)确定井参数、枪串参数和泵送液性质参数；
5.(2)将井参数、枪串参数和泵送液性质参数输入控制模块；
6.(3)施工过程中安装在枪串上的数据采集模块采集电缆下入速度、枪串位置、枪串速度和泵送液排量；
7.(4)采集电缆下入速度、枪串位置和枪串速度并输入到控制模型，确定泵送液临界排量；
8.(5)比较采集的泵送液排量和临界排量的大小；
9.(6)如果泵送液实际排量小于临界排量，则通过控制系统提高泵送液排量；如果泵送液实际排量远大于临界排量，则通过控制系统适当降低泵送液排量；
10.(7)通过实时采集枪串运行参数、实时计算临界排量和实时控制施工排量，使施工排量保持在一个合适的范围内，保证射孔枪串顺利通过造斜段。
11.其中，步骤(1)中井参数包括造斜段的井斜角、方位；枪串参数包括组成、几何尺寸、重量、润滑条件下的摩擦系数；泵送液性质参数包括密度、粘度。
12.本发明提出的水平井造斜段泵送液排量控制方法，填补了水平井泵送射孔时造斜段泵送液排量控制方法方面的空白，可在现场实时控制施工参数，保证施工顺利进行，节约了施工成本，提高了作业效益。
附图说明
13.图1为本实施例的射孔枪枪串组成示意图；
14.图2为本实施例的枪串在造斜段受力分析示意图。
具体实施方式
15.结合实施例说明本发明的具体技术方案。
16.整个系统由枪串上的数据采集模型和井口的计算与控制模块组成，施工前将井参数(造斜段的井斜角、方位)、枪串参数(组成、几何尺寸、重量、润滑条件下的摩擦系数)和泵送液性质参数(密度、粘度)输入到计算与控制模块，施工时数据采集模块实时采集电缆下入速度、枪串位置、枪串速度和泵送液排量并将这些参数输入到计算与控制模块，计算模块采用下式计算临界排量：
17.aq
min1
＝bvg c
ꢀꢀꢀ
(1)
18.其中
[0019][0020][0021]
式中：
[0022]qmin1
——造斜井段临界泵送排量，m3/min。
[0023]
vg——管串推进速度，m/s；
[0024]
μ
l
——泵送液粘度，mpa
·
s。
[0025]
l4——桥塞长度，m。
[0026]
d4——桥塞外径，m；
[0027]
d——套管内径，m；
[0028]
d1——电缆头外径，m；
[0029]hi
——射孔枪位置井深，m；
[0030]
d2——射孔枪、加重杆、磁性定位器外径，m；
[0031]
l2——射孔枪、加重杆、磁性定位器长度，m；
[0032]
d1——电缆头外径，m；
[0033]
l1——电缆头长度，m；
[0034]
d3——桥塞工具外径，m；
[0035]
l3——桥塞工具长度，m；
[0036]
ρ——泵送液密度，kg/m3；
[0037]
g——重力常数，9.8n/kg；
[0038]
v——枪串总体积，m3；
[0039]
m——枪串质量，kg；
[0040]
αj——第j井斜角，
°
；
[0041]
μa——枪串与井筒摩擦因数，无因次；
[0042]
f0——第1个分析单元电缆上端拉力，n。
[0043]
q——电缆线密度，kg/m；
[0044]
lj——第j个分析单元电缆长度，m；
[0045]
p
jk
——井口压力，n；
[0046]
μc——电缆与井筒内壁摩擦系数，无因次。
[0047]
计算出临界排量后，计算模块比较采集到的实际泵送排量与临界排量的关系。如果泵送液实际排量小于临界排量，则通过控制系统提高泵送液排量；如果泵送液实际排量远大于临界排量，则通过控制系统适当降低泵送液排量。通过实时采集枪串运行参数、实时计算临界排量和实时控制施工排量，使施工排量保持在一个合适的范围内，保证射孔枪串顺利通过造斜段。
[0048]
典型水平井泵送射孔时枪串的组合见图1。射孔枪串主要由电缆头、加重杆、磁性定位器、射孔枪、桥塞工具和桥塞五部分组成，其中加重杆是确保枪串在垂直段顺利下放井内的工具，各部件尺寸如表1所示。
[0049]
表1射孔枪枪串各部分的尺寸
[0050][0051][0052]
枪串与套管的配合尺寸见表2。
[0053]
表2枪串与套管的配合尺寸
[0054][0055]
泵注过程中射孔枪串在造斜段的受力如图2所示。
[0056]
具体的实施例：
[0057]
(1)基础参数
[0058]
实施例井斜深3564.6m，垂深2050.3m。采用的泵送液为清水，密度为998kg/m3，套管尺寸为121.36mm，套管内壁摩擦因数为0.25，泵送液粘度为0.9mpa
·
s，电缆线密度为0.28kg/m，电缆与井口内摩擦因数0.2，枪串总长度为12.38m，质量为370.7kg，施工工具器材尺寸如下表所示，表中其他包括ccl、点夹头、转化接头、坐封连接套筒等辅助器材。
[0059]
表3施工射孔枪与套管及桥塞工具尺寸
[0060]
名称外径(m)长度(m)质量(kg)电缆头0.0360.631.5加重杆0.0893.3475.0射孔枪0.0891.8278.0坐封装置0.0921.9386.2桥塞0.111.3320.6其他0.0893.33109.4
[0061]
(2)计算结果
[0062]
运用造斜段临界排量计算模型，计算造斜段井斜角为30
°
时电缆下放速度分别为10m/min、15m/min、20m/min、25m/min、30m/min、35m/min、40m/min所对应的临界排量。施工时需要确保实际排量不低于计算的临界排量。
[0063]
表4临界排量计算结果
[0064]
电缆下放速度(m/min)10152025303540临界排量(m3/min)2.042.082.122.172.202.242.27
[0065]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。