非常規(guī)水平井多段鉆塞完井工藝在河南油田泌頁HF1井的應用

郭 耘，潘朝軍 （中石化河南油田分公司井下作業(yè)處，河南南陽473132）

非常規(guī)水平井多段鉆塞完井工藝在河南油田泌頁HF1井的應用

郭 耘，潘朝軍 （中石化河南油田分公司井下作業(yè)處，河南南陽473132）

河南油田泌頁HF1井是部署在南襄盆地泌陽凹陷深凹區(qū)的一口以主探頁巖油為目的的水平預探井。介紹了該井在鉆橋塞施工中，如何選定鉆橋塞完井方案（包括：鉆塞施工泵壓的確定、鉆塞施工鉆壓的確定、鉆塞施工時液體的選擇、鉆橋塞工具組合）及鉆塞施工的詳細步驟。通過選擇帶壓施工裝置，配套鉆橋塞工具，設定施工參數(shù)，歷時4d，僅用1只鉆頭就實現(xiàn)了在1042m水平段，鉆橋塞14個，沖砂鉆進達170.93m，開創(chuàng)了非常規(guī)鉆橋塞的新記錄。

非常規(guī)水平井；帶壓施工裝置；多段鉆塞；鉆具組合；鉆橋塞

1 河南油田泌頁HF1井概況

泌頁HF1井位于河南省唐河縣王集鄉(xiāng)呂莊村東500m處，是部署在南襄盆地泌陽凹陷深凹區(qū)的一口以主探頁巖油為目的的水平預探井［1］，2011年4月23日開鉆，2011年11月17日完鉆，2011年12月10日完井。完鉆井深3722.0m，完鉆垂深2432.11m，完鉆層位核三段Ⅲ油組。采用射孔方式完井。地面海拔131.28m，補心海拔138.78m，人工井底3651.02m，聯(lián)入7.10m。泌頁HF1井井身結構數(shù)據(jù)見表1。

表1 泌頁HF1井井身結構數(shù)據(jù)表

1.1 壓裂施工數(shù)據(jù)

泌頁HF1井于2011年12月27日至2012年1月8日，歷時13d完成了下入14級電纜橋塞，壓裂15段的大型施工任務，累計泵注入井液22129m3，累計加砂799.6t。圖1為泌頁HF1井壓裂后的井身結構示意圖。

1.2 試油放噴情況

2 非常規(guī)水平井多段鉆橋塞完井工藝應用

2.1 鉆橋塞完井方案選定

為了保證鉆橋塞時便于碎屑返排，最好的辦法是在鉆塞之前，讓套管保持有一定的壓力。為了保證非常規(guī)壓裂后鉆塞施工的成功，進行了多次論證分析并和貝克休斯公司技術服務人員一起制定了一套比較詳細的方案。①由于水平段長達1000多米，電纜橋塞多達14個，在壓裂過程中不可避免地會在橋塞上部沉積一定量的砂子，為了保證鉆塞后使橋塞上的碎屑和砂子返出地面，決定利用地層的自身能量，當壓裂后套壓下降到2MPa時開始鉆塞施工；②為了保證鉆塞施工的順利進行，采用帶壓施工裝置［2］。

1）鉆塞施工泵壓的確定 根據(jù)鉆塞工具型號、井下套管內徑，初步確定排量為200、320、500L／min，并要求在井口試驗對應各種排量的壓力。

2）鉆塞施工泵壓的確定 施工泵壓的高低，決定著施工的成敗?？刂票脡哼^低，不能使砂子返出地面，容易形成砂堵；控制泵壓過高，容易損壞井下螺桿鉆，造成新的井下事故。施工泵壓設定在15MPa。

3）鉆塞施工鉆壓的確定 由于下入的螺桿鉆直徑僅為73mm，整個鉆塞過程都是在水平段，一方面井太深鉆壓不太容易控制，另一方面鉆壓若太大，容易使螺桿鉆堵塞，造成螺桿鉆上部油管反轉，使油管脫扣。因此，鉆塞時鉆壓應控制在5～10kN。

4）鉆塞施工時液體的選擇期 該井壓裂主要使用的滑溜水、線性膠，這些液體與地層的配伍性都得到了認可，壓裂后放噴時有大量的返出液。如何利用這些返出液，也進行了詳細分析。由于橋塞較多，在鉆塞時也需要大量液體，根據(jù)鉆塞方案的要求，對返出液進行了測試，最終決定使用返出液進行鉆塞；再配制300m3的線性膠，粘度要達到40mPa·s，每鉆完一個橋塞后，再用新配制的液體15～20m3，頂替到井底。利用這些高粘度液體將井底的碎粒攜帶到地面，確保不造成卡鉆事故。

5）鉆橋塞工具組合 該鉆具組合主要有磨鞋、液壓馬達、雙循環(huán)接頭（帶球座、4個剪釘、帶破裂盤）、液壓應急丟手工具（帶球座、3個剪釘）、雙單向閥和雙向震擊器組成。

圖1 泌頁HF1壓裂后井身結構示意圖

2.2 鉆橋塞施工

鉆橋塞施工步驟如下：

1）安裝帶壓作業(yè)井口。

2）布置壓裂車、擺放儲液罐及循環(huán)管線?？紤]到該次施工橋塞多達14個，為了確保在鉆塞過程中不出現(xiàn)因施工泵壓不穩(wěn)定造成的卡鉆或使鉆具落井事故，采用2臺2000型壓裂車并聯(lián)施工。由于壓裂車上的定壓裝置安全準確可靠，在該次施工中發(fā)揮了巨大作用。

3）組裝鉆具。按照組合圖組裝鉆具，并在井口試驗，確保下入井中后能正常鉆進。

4）下鉆。由于采用了帶壓施工［3］，所以剛開始下鉆的速度不會太快。當下入管柱的重量大于懸重時，要控制下鉆速度不能超過10m／min。在經(jīng)過井內有限制的地方，下放速度應減小到5m／min。如造斜點和狗腿度大的井段，每下入400m做下放上提測試，并記錄懸重、下放速度。

5）下鉆到水平段的時候做上提下放測試。

6）在下到橋塞坐封深度以上15m時停止下放，做上提下放拉力測試，記錄上提下放懸重指示表的讀數(shù)。

7）開泵到440L／min慢慢下放探到第1個橋塞的深度，緩慢加鉆壓去輕微地探橋塞，加上壓后會看到泵壓有適當增高，以增加0.5～2MPa最好。該次鉆塞時，正常鉆進時泵壓為7MPa，設定的保護泵壓為15MPa，在磨銑橋塞的過程中隨時會有可能憋馬達憋泵，每當泵壓增加超過正常循環(huán)壓力時，操作手要上提管柱5m，讓磨鞋離開井底。然后再開泵下探鉆塞。

8）穩(wěn)定鉆壓慢慢磨銑直到機械鉆速增加并可以下放，這表明這個橋塞的卡瓦已被磨掉并可以移動。

9）鉆完一個橋塞后整柱上提下放劃眼洗井3次，然后繼續(xù)下放去探第2個橋塞。

10）頂替20m3粘度為40mPa·s的線性膠，循環(huán)時要保持鉆具活動。

11）在鉆完2個橋塞后，做一次短程起下鉆。

12）在循環(huán)時注意收集出口返出的碎屑，并及時清理。

13）重復以上步驟6）至步驟12）至最后一個橋塞被鉆掉。

14）所有的橋塞都被磨掉后，繼續(xù)下入鉆具，開泵循環(huán)鉆至人工井底，以保證產(chǎn)層沒有被堵住，然后循環(huán)洗井。

15）起鉆過程中要控制速度，防止磨銑出的大塊碎屑卡鉆。

16）起出鉆塞管柱，帶壓下入完井生產(chǎn)管柱，完井生產(chǎn)。

該次鉆塞從2012年1月30日21∶00到2月2日8∶00，歷時4d，僅用1只鉆頭就鉆了14個橋塞，沖砂鉆進達170.93m，開創(chuàng)了非常規(guī)鉆橋塞的新記錄。

3 結論與認識

1）對于開采頁巖油氣的非常規(guī)水平井，多段塞鉆塞完井工藝技術采用帶壓作業(yè)施工是可行的，在確定好鉆塞帶壓作業(yè)參數(shù)后，能夠完全滿足鉆塞工藝管柱的需要和下完井管柱的需要。

2）采用原井壓裂返排液作為鉆塞的循環(huán)液，有效地降低了鉆塞施工成本；同時，還避免了油層污染，保護了地層。

3）采用保持有一定自噴能力的帶壓鉆塞沖砂作業(yè)技術，即便于碎屑返排，又避免了鉆塞過程中在地面泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，發(fā)生井下事故。

4）鉆塞使用的泵應有定壓自動停機裝置，確保井下工具安全。在該井施工時，正常鉆塞時泵壓為8MPa，自動停機保護壓力設定為15MPa，在實際操作過中，只要鉆壓稍微多一點，自動保護就發(fā)揮作用，立即停泵，真正起到了保護井下工具的作用。

5）下入井中的工具有多套安全保護措施，既能下得去，又能起得出，真正做到了萬無一失。

［1］王建寵.推進頁巖油氣開發(fā)打造資源接替陣地［J］.中國石化，2011，18（10）：24～25.

［2］謝永金，曹立明.新型不壓井作業(yè)設備的研究［J］.石油機械，2007，35（9）：161～164.

［3］陳濤平，胡靖邦.石油工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.218～235.

［編輯］ 蕭 雨

103 Application of Unconventional Horizontal Well Completion Technology of Multi－section Cement－plug Drilling in Well HF1of Biyang Shale Reservoir of Henan Oilfield

GUO Yun，PAN Chao－jun

（First Authors Address：Downhole Operation Company，Henan Oilfield Company，SINOPEC，Nanyang473132，Henan，China）

The Well HF1of Biyang shale reservoir of Henan Oilfield，located in deep region of Biyang Depression of South Xiangfan Basin，was a horizontal preliminary prospecting well for the purpose of exploring oil from shale.The article introduced how to choose the completion program of bridge plug drilling，which included determining pump pressure，weight on bit，drilling fluid，drill string assembly，and detail procedure during the operation of drilling bridge plug in this well.It has created a new record on bridge plug drilling of unconventional horizontal well，continuously fourteen bridge plugs are drilled for accomplish sand washing and drilling for 170.93min 1042mhorizontal section by using only one bit in four days by means of optimizing operation equipment under pressure，drill string assembly and operation parameter.

unconventional horizontal well；operation equipment under pressure；multi－section cement－plug drilling；bottom－h(huán)ole assembly；bridge plug drilling

book=83,ebook=83

TE257

A

1000－9752（2012）07－0103－03

2012－05－11

郭耘（1964－），男，1987年江漢石油學院畢業(yè)，工程碩士，高級工程師，現(xiàn)主要從事油田井下作業(yè)技術研究工作。