水平裸眼井打撈鉆柱優(yōu)化研究與應(yīng)用

黃華祥 胡春勤 章桂庭 郭 煒 宋 濤 劉丹丹

（1.中海石油（中國）有限天津分公司，天津 300452；2.中國海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理分公司，天津 300452；3.中國石油華北分油田公司，河北任丘 062552）

水平裸眼井打撈鉆柱優(yōu)化研究與應(yīng)用

黃華祥1胡春勤2章桂庭1郭 煒3宋 濤3劉丹丹3

（1.中海石油（中國）有限天津分公司，天津 300452；2.中國海油能源發(fā)展監(jiān)督監(jiān)理分公司，天津 300452；3.中國石油華北分油田公司，河北任丘 062552）

打撈水平井裸眼段落魚管柱是一項高難度高風(fēng)險作業(yè)。水平段摩阻大，扭矩傳遞困難，震擊、倒扣、套銑等常規(guī)打撈鉆柱組合難以實現(xiàn)預(yù)期效果。針對以上問題，結(jié)合裸眼段地層巖性，在增加有效鉆壓、降低井筒摩阻、倒置震擊器組合、優(yōu)選打撈及套銑工具等多方面進(jìn)行了研究，對常規(guī)打撈鉆柱進(jìn)行了優(yōu)化。NB35-2-B29hst1井打撈實踐證實，優(yōu)化后的鉆柱組合大大提高了水平裸眼井打撈實效，降低了作業(yè)風(fēng)險，可為同類井打撈作業(yè)提供有益的借鑒。

水平井；裸眼；打撈作業(yè)；鉆柱優(yōu)化

隨著水平井鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，大位移水平井、多分支水平井在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了擴(kuò)大油氣層泄露面積，采用裸眼完井的水平井逐年增多。由于水平井自身特點的限制，打撈解卡工作成為其井下作業(yè)的難點。

水平井工作鉆柱或井下工具遇卡原因、類型不同，采用的打撈解卡的工藝也不盡相同?？c以上自由段通常采用爆炸松扣或切割等方式處理，卡點以下則根據(jù)各自情況進(jìn)行震擊、倒扣、切割、套銑（磨銑）等方式處理，這就需要不同的打撈鉆柱組合［1-4］。在缺乏配套打撈工具的情況下，常規(guī)打撈工具應(yīng)用在水平井中不能充分發(fā)揮其功效［5］，尤其是難以實現(xiàn)工具的安全性。這也促使一些打撈工程師結(jié)合現(xiàn)場實際，設(shè)計加工出若干特制的水平井打撈工具，在一些井況特殊的水平井中嘗試應(yīng)用成功［6］，但這些特制工具并沒有在國內(nèi)各油田普及。

1 常規(guī)打撈鉆柱的局限性

常規(guī)打撈鉆柱之所以在水平井中應(yīng)用受限，最主要的原因是無法克服鉆柱與水平井井筒接觸而產(chǎn)生的迭加摩阻。軸向的摩阻降低了施加鉆壓的有效性，鉆柱徑向?qū)鼙诘膲毫Γㄒ卜Q“鐘擺力”）導(dǎo)致了鉆柱旋轉(zhuǎn)的高扭矩，降低了扭矩自上而下傳遞的效率，同時直接考驗著鉆柱本身的抗扭強(qiáng)度、轉(zhuǎn)盤或頂驅(qū)的設(shè)備能力。

常規(guī)水平井井型一般為“J”型，自上而下為直井段、造斜段、穩(wěn)斜段、增斜段、水平段5部分組成，以確保井眼軌跡的圓滑性。隨著斜深增加，井斜增大，同一鉆柱的“鐘擺力”增大，進(jìn)入水平段內(nèi)的鉆柱與管壁低邊完全接觸［7］。下鉆過程中推動水平段鉆柱前進(jìn)的動力，完全依靠中和點之下、水平段以上鉆柱的軸向壓力，當(dāng)軸向壓力增大時，中和點將上移（變淺），其下部鉆柱相應(yīng)變長，以此方式調(diào)整鉆壓的增加。

2 打撈鉆柱組合優(yōu)化研究

2.1 倒裝鉆柱

由于鉆鋌在鉆柱中起到增加鉆壓的作用，在常規(guī)鉆進(jìn)時放于加重鉆桿以下，測試儀器或鉆頭以上，使下部鉆具組合有較大的剛度，保持鉆頭工作穩(wěn)定，有利于克服井斜問題。但在水平井打撈鉆柱組合中，若鉆鋌安置于水平段則其重量失去了增加鉆壓的作用，所以將鉆鋌上移放置至穩(wěn)斜段，井斜在65°左右，鉆柱設(shè)計時確保中和點位于鉆鋌長度范圍內(nèi)，其下接加重鉆桿或普通鉆桿至水平段，減少了與井眼內(nèi)壁的接觸面積，底部接打撈或套銑工具。倒裝鉆柱充分利用穩(wěn)斜段鉆具尤其是鉆鋌重量來增加軸向壓力，相應(yīng)地減小了水平段的軸向摩阻［8］。

2.2 安裝不同尺寸減扭接頭

FM系列鉆柱式防磨減扭接頭由高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼加工制造，采用硬質(zhì)合金摩擦副，井液開式潤滑，上下接頭留有充足的位置打鉗，安裝拆卸方便。選擇適當(dāng)個數(shù)和適宜位置連接在鉆柱之中，鉆柱和不旋轉(zhuǎn)防磨外套相互轉(zhuǎn)動，且摩擦副的摩擦系數(shù)非常低，大幅度地降低了鉆柱扭矩；而不旋轉(zhuǎn)防磨外套和套管內(nèi)壁不產(chǎn)生高速的相對轉(zhuǎn)動，從而避免了鉆柱旋轉(zhuǎn)對套管的磨損，延長了彼此的使用壽命。

2.3 倒置震擊器組合

在常規(guī)打撈鉆柱組合中，震擊器組合一般為上擊器+下?lián)羝鳎冶M量離打撈工具較近，便于有效地傳遞上擊力實現(xiàn)解卡。而在水平井打撈作業(yè)中，因震擊器置于水平段難以復(fù)位，即使加上頂驅(qū)的重量也不能復(fù)位，從而不得不將其放置距落魚較遠(yuǎn)，這就減弱了對落魚的震擊效果。在現(xiàn)場實踐中，首次嘗試了倒置震擊器組合，即將下?lián)羝髦糜谏蠐羝饕陨希ㄟ^下?lián)羝鞯南聯(lián)袅κ股蠐羝鲝?fù)位，從而圓滿地解決了水平段內(nèi)上擊器復(fù)位的難題，使打撈上擊器對落魚近距離的上擊效果得以完全發(fā)揮。

2.4 優(yōu)選打撈與套銑工具

優(yōu)選打撈與套銑工具主要是為了規(guī)避一些安全風(fēng)險，例如打撈工具無法脫手、銑鞋憋扭斷脫、套銑管鉆柱發(fā)生二次卡鉆等。在水平段打撈設(shè)計中考慮了水平套管段和水平裸眼段的差異，裸眼段較水平套管段選擇工具尺寸宜小一些，只要滿足要求即可，避免機(jī)械破壞裸眼井壁的穩(wěn)定性而發(fā)生黏卡或沉砂卡鉆。

2.5 利用裸眼段巖性差異優(yōu)化鉆具

水平井打撈鉆具出套管鞋進(jìn)入裸眼段后，若有測井巖性解釋資料，則應(yīng)充分利用巖性差異優(yōu)化底部打撈鉆具組合。裸眼段砂巖其孔隙度和滲透率較裸眼段泥巖要高，修井液漏失量增大，易發(fā)生壓差卡鉆，易使用小尺寸工具；采用防水敏修井液的裸眼段致密泥巖井壁相對穩(wěn)定，可以連接較大尺寸的打撈工具。

3 現(xiàn)場應(yīng)用實例

NB35-2-B29hst1是一口裸眼雙分支水平井，主井眼?215.9 mm，采用?139.7 mm MeshRite優(yōu)質(zhì)篩管（140 μm）礫石充填（16/30目）防砂完井。裸眼段斜深 1 665.0～1 938.0 m，垂深 941.32～943.44 m，?244.5 mm套管鞋深1 663.43 m，防砂封隔器頂深1 614.43 m，最大井斜92.6°，對應(yīng)斜深 1 898.54 m，最大狗腿度6.48 （°）/30 m，對應(yīng)斜深1 646.06 m。該井經(jīng)過第一輪次250 ℃多元熱流體吞吐，下泵生產(chǎn)約3個月開始大量出砂導(dǎo)致停產(chǎn)。

為了找出熱采井出砂原因，對該井進(jìn)行了為期一個月的大修作業(yè)。這也是首次嘗試在水平裸眼熱采井打撈礫石充填的優(yōu)質(zhì)篩管，相比勝利油田水平井防砂管柱的打撈［12］，井況更復(fù)雜，風(fēng)險更高，難度更大。

通過精心分析研究，先沖砂，后切割盲管、回收防砂封隔器，再分段切割篩管［13］，分段套銑篩管、分段震擊打撈篩管。在現(xiàn)場實施中，累計切割6趟8個切割點，成功率87.5%，安全套銑6趟，震擊打撈9趟，成功率70%。最后魚頂深度1 740.1 m。成功回收防砂封隔器，打撈出防砂管柱123.87 m，其中優(yōu)質(zhì)篩管88.92 m，進(jìn)入裸眼段76.67 m。

其中，在水平套管段內(nèi)打撈頂部封隔器BHA（自下而上）：專用回收工具+?88.9 mm G105鉆桿短節(jié)+打撈上擊器+下?lián)羝?（?88.9 mm G105鉆桿3根+?146 mm減扭接頭）×2組+?88.9 mm G105鉆桿（配長）+?165.1 mm G105鉆鋌（設(shè)置于65°上下穩(wěn)斜段）+?88.9 mm G105鉆桿；水平套管段內(nèi)套銑BHA（自下而上）：?206 mm平底套銑鞋+?206 mm套銑管×30～50 m+頂部接頭+?88.9 mm G105鉆桿短節(jié)+?165.1 mm上擊器+?165.1 mm下?lián)羝??168 mm 打撈杯 ×2+?88.9 mm G105 鉆桿短節(jié)+（?88.9 mm G105鉆桿×3根+?197 mm減扭接頭）×5～6組+?88.9 mm G105鉆桿（配長）+?165.1 mm G105鉆 鋌+?88.9 mm G105鉆 桿；水平裸眼段內(nèi)套銑BHA（自下而上）：?193.7 mm平底套銑鞋+?193.7 mm套銑管×20～30 m+頂部接頭+?88.9 mm G105鉆桿+?120.6 mm上擊器+?120.6 mm下?lián)羝??158.7 mm 打撈杯×2+?88.9 mm G105鉆桿短節(jié)+（?88.9 mm G105鉆桿×3根+?146 mm 減扭接頭）×8～10組+?88.9 mm G105鉆 桿（配 長）+?165.1 mm G105鉆 鋌+?88.9 mm G105鉆桿（裸眼段依次為45.6 m泥巖，7.7 m砂巖油層，9.2 m泥巖，3.4 m砂巖油層，9.6 m泥巖，177.5 m砂巖油層）。

因受原未回填水平分支影響，在裸眼段套銑打撈找不到魚頭——切割后的篩管，總是進(jìn)入第二分支井眼，決定終止該井后續(xù)打撈作業(yè)，轉(zhuǎn)為側(cè)鉆。

4 結(jié)論與建議

（1）水平井打撈鉆柱采用倒裝鉆具，結(jié)合減扭器起到了良好的減摩阻降扭矩的效果。

（2）倒置震擊器組合既可以提高震擊解卡的效果，又保障了震擊器的連續(xù)工作。

（3）根據(jù)裸眼地層巖性，有理有利地選擇適宜尺寸的打撈與套銑工具，能夠大大地降低裸眼段作業(yè)的安全風(fēng)險。

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（修改稿收到日期 2013-06-28）

Fishing string optimization study and application for openhole horizontal wells

HUANG Huaxiang1, HU Chunqin2, ZHANG Guiting1, GUO Wei3, SONG Tao3, LIU Dandan3
（1. CNOOC Tianjin Branch, Tianjin300452,China; 2. Energy Development Supervision&Technology Company,CNOOC,Tianjin300452, China;3. Huabei Oilfield Company,PetroChina,Renqiu062552,China）

Fishing work in horizontal wells is a high difficult and high risky operation. The horizontal section has large friction resistance and difficult torque transmission, so the conventional fishing string assembly of jarring, back off, and casing milling is hard to obtain expected results. According the problem above, combined with the lithology of openhole section, some aspects are studied, such as increasing effective drilling pressure, decreasing wellbore friction resistance, revering jarring assembly, and operimizing fishing and milling tools, resulting in optimization of the conventional fishing string. The fishing operation on Well NB35-2-B29hst1 proved that the optimized fishing string increased sharply the fishing efficiency of openhole horizontal wells and decreased operation risk, which could be a reference for fishing operations on similar wells.

horizontal well; openhole; fishing operation; string optimization

黃華祥，胡春勤，章桂庭，等. 水平裸眼井打撈鉆柱優(yōu)化研究與應(yīng)用［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：126-128.

TE358

：B

1000–7393（2013） 05–0126–03

黃華祥，1979年出生。2001年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），現(xiàn)主要從事油氣井大修再完井、增產(chǎn)措施作業(yè)等方面的研究，工程師。E-mail：huanghx@cnooc.com.cn。

〔編輯 朱 偉〕