對水平井段砂卡形態(tài)的新認識

曲景斌 寶 慧

（1. 長城鉆探工程有限公司壓裂公司鉆修工藝研究所，遼寧盤錦 124107；2. 長城鉆探工程有限公司地質(zhì)工藝研究所，遼寧盤錦 124107）

對水平井段砂卡形態(tài)的新認識

曲景斌1寶 慧2

（1. 長城鉆探工程有限公司壓裂公司鉆修工藝研究所，遼寧盤錦 124107；2. 長城鉆探工程有限公司地質(zhì)工藝研究所，遼寧盤錦 124107）

針對水平井沖砂難度大、風險大、水平段管柱砂卡難以打撈的觀點，分析了砂在水平井段與直井段所處的不同形態(tài)，闡述了砂在井筒內(nèi)所處的空間形態(tài)、受力狀態(tài)。通過水平段砂卡管柱處理實例，得出了水平段砂卡管柱處理難度低于直井砂卡的認識以及水平段沖砂技術風險小于直井砂卡風險的觀點。提出了新的水平井段沖砂、解卡作業(yè)思維方式，使該技術更加簡單化，提高了施工效率，降低了修井成本。

水平段管柱；砂卡形態(tài)；處理方法

人們普遍認為水平井段砂滑脫易形成砂床，較直井段更易卡鉆，處理起來更難。近年來各油田對水平井沖砂采取了各種措施，如采用連續(xù)油管沖砂技術、連續(xù)管柱沖砂技術，使沖砂成本成倍增加。筆者通過研究與實踐，認為水平段與直井段沉砂形態(tài)不同［1］，沖砂方法無需那樣復雜，處理卡鉆技術難度更小?；谶@個理念，建議在水平井段實施修井、措施作業(yè)時，應根據(jù)具體情況采取相應技術措施，無需采用更為復雜技術手段處理砂卡。

1 水平段與直井段砂卡形態(tài)分析

本文闡述的問題僅限于在套管、篩管完井的井眼內(nèi)或地層較為堅硬不易坍塌的井眼的修井作業(yè)。

（1） 砂在直井段與水平段所處的空間形態(tài)不同，形成的卡阻機理不同。在直井段由于套管處于垂直狀態(tài)，砂受重力影響向下沉積，在套管直徑范圍內(nèi)，沉砂沿井筒軸線逐步向上堆積，形成砂柱或砂橋，見圖1。同樣的地層，同樣受重力影響，在水平段，由于井眼處于水平狀態(tài)，客觀上使堆積空間加大，砂沿整個水平段井筒軸線分散沉積，處于松散狀態(tài)，在井筒內(nèi)形成砂床或不緊密的砂段。見圖1。

（2）砂在直井段與水平段對井內(nèi)管柱所產(chǎn)生的自鎖力不同，卡鉆程度差異大。在直井段沖砂、磨/鉆/銑作業(yè)中，當流速減緩或停止流動時，砂受自身重力影響向下滑脫，開始沉積，同時受井內(nèi)液體流動的動力影響，提高了沉積速度，增加了砂體的致密性，砂堆積在管柱周圍，當上提管柱時，由于砂與管壁之間摩擦力的作用，砂與套管壁、油管壁之間產(chǎn)生了一個自鎖力，產(chǎn)生自鎖力后，管柱大力上提會使摩擦力增大，摩擦力增大則自鎖力增大，上提負荷越大，被卡越嚴重［1］。見圖 2。

圖1 砂在直井段和水平段所處的空間形態(tài)

圖2 砂在直井段受力情況

砂在水平段井眼中滑脫距離很短（套管直徑），易沉積，但主要以砂床形態(tài)或一段不致密的砂段形態(tài)出現(xiàn)，砂床上部井眼存在一定的通道。如果存在砂段，砂在重力作用下，這個砂段一旦受到外部流體或力的影響，就會向兩側(cè)分散而出現(xiàn)松動或通道，難以出現(xiàn)牢固的自鎖力。見圖3。

圖3 砂在水平段受力情況

2 水平段砂卡管柱處理方法

由于水平段管柱、工具被卡難以形成自鎖力，可采取振動或旋轉(zhuǎn)倒扣方式實現(xiàn)解卡，盡可能不采用復雜、有風險的套銑方法處理。處理水平段砂卡管柱應主要采用以下方法：

（1）振動解卡法。在靠近遇卡位置連接震擊器、振動器等，對遇卡管柱進行震擊，使管柱產(chǎn)生振動，造成堆積致密的砂段松動，砂沿管柱軸向分散，解除卡阻。這種方法適用于被卡管柱與套管間隙較大的井。

（2）大力上提法。受重力影響，砂在水平段的沉積與落魚呈水平狀態(tài)排列，難以出現(xiàn)牢固的自鎖力，可采用井下增力技術，將增力工具下至接近于水平段位置打撈，提升力直接作用在落魚上，給落魚施加一個水平方向的拉力，在砂沒有形成自鎖的條件下可以一次性撈出落井管柱，避免了常規(guī)打撈時井的曲率產(chǎn)生的摩擦阻力和鉆柱重力的影響。其優(yōu)點是節(jié)省時間，降低成本。

（3）分段倒扣法。在大力上提法不能解卡的情況下，對于水平段較長、沉砂量較大的井，應采用分段倒扣方法，邊沖砂邊倒扣，直至全部倒出。通過倒扣轉(zhuǎn)動的干擾能夠?qū)⑸岸纹茐牡?，分段倒出管柱。其?yōu)點是安全可靠、成功率高，缺點是較大力上提法效率低，但比套銑效率高［2］。

3 應用實例

近年來完成不同類型水平井砂卡管柱打撈12口，成功率91%，功效高于直井打撈。

3.1 沈630-H913井

倒扣打撈實例。打撈被卡水平井分段噴射壓裂管柱。井身結構：?177.80 mm×3 488.86 m技術套管+?127.00 mm×3 424.84～4 290.0 m油層篩管。被卡管柱：?73 mm加厚倒角油管×39根+4號噴槍+?73 mm加厚倒角油管×6根+?73 mm平式油管短節(jié)×1根+?73 mm加厚倒角油管×14根+3號噴槍+?73 mm加厚倒角油管×17根+2號噴槍+?73 mm加厚倒角油管×7根+1號噴槍+球座+?73 mm加厚倒角油管×1根+篩管+引鞋。井眼軌跡：井深3 153 m處 65.06°、井深3 250 m 處 67.38°，最大井斜 4 198.15 m×90.98°，3 559 m以下為水平段，AB長500.09 m，井眼狗腿度較小但有兩處硬彎，分別位于造斜點及A點處，篩管長846.91 m。

大修打撈情況：該井壓裂后放噴起管時發(fā)現(xiàn)井內(nèi)管柱被卡。2011年10月上旬大修。由于落魚長，外徑較大，不適于大力上提打撈。采用了公錐、倒扣撈矛等常規(guī)工具進行倒扣打撈，下工具20次，打撈成功13次，撈出砂埋管柱671 m，打撈成功率81.25%，用時15 d撈出全部落物（圖4）。施工參數(shù)：鉆壓20～30 kN；倒扣圈數(shù)18～20圈；高黏粉體暫堵劑和高溫穩(wěn)定劑調(diào)配循環(huán)液，黏度75 s，密度1.0 g/cm3。該井打撈始終采用活動、倒扣方法，堅持不使用套銑管，以免發(fā)生卡鉆事故。

圖4 沈630-H913井撈獲的噴槍等

3.2 曙4-H109井

井身結構：?177.80 mm×1 354.29 m套管+?127.00 mm×1 304.95～1 570.73 m套管；井內(nèi)落魚：?73.00 mm油管帶?90 mm導錐，深度1 560 m。上修原因：小修施工中沖砂管柱被卡。

2011年11月，采用滑塊撈矛、公錐、短魚頭打撈器等內(nèi)撈工具倒扣打撈，在井斜87°以下?lián)瞥?6根?73.00 mm油管及導錐。打撈鉆壓20～30 kN，每次倒扣11～12圈即可倒出油管1～3根；循環(huán)液為黏度45 s、密度1.0 kg/m3粉體暫堵劑，具有攜砂和防漏失性能。每次打撈前必須沖洗魚頂，撈獲后活動管柱，上提至安全負荷，如不能解卡則倒扣。

3.3 小22-H1井

打撈?127 mm套管尾管實例。地層巖性：粗面巖，巖性較為穩(wěn)定；套管及井身：?177.8 mm×?127 mm復合套管完井，?127 mm篩管× 3 054 ～3 369 m，懸掛點 2 919.26 m/井斜 60°，曲率半徑 150～200 m，水平段長307 m，完鉆井深3 376 m。施工目的：取出?127 mm尾管實施找堵水。

經(jīng)分析采用增力器打撈技術方案。 2011年7月，使用外徑?150 mm三缸液壓增力器，增力器卡點2 917.6 m，井斜度59.67°，施加在被撈物體上拉力接近水平狀態(tài)。打撈鉆柱結構為：可退式倒扣撈矛 ＋安全接頭＋液壓增力器+水力錨+扶正器+液面平衡閥＋扶正器＋?73 mm反扣斜坡鉆桿×3根＋扶正器+反扣斜坡鉆桿。撈矛撈獲后上提740 kN魚頭未動，啟動泵車，給增力器施加泵壓15～18 MPa，最高產(chǎn)生600 kN拉力直接作用在被撈物體上。當液缸走完一個行程后，停止打壓并泄壓，下放鉆壓使平衡閥打開，油套液面平衡，增力器錨瓦充分回收；重復打壓動作，每個行程被撈物上行0.32～0.49 m，共提升17.25 m后阻卡現(xiàn)象解除，鉆柱恢復原懸重，起出全部尾管（懸掛器＋?127 mm光管×14根＋?127 mm襯管×6根＋?127 mm光管×3根＋?127 mm襯管×23根＋引鞋），整個打撈用時20 h。

4 結論

分析了砂在水平井與直井井筒內(nèi)堆積形態(tài)和受力的差別，給出了處理水平段砂卡管柱方法：振動解卡法、大力上提法、分段倒扣法。通過實例驗證了其可行性，提出了水平井段不宜用套銑方法處理砂卡以及水平井打撈砂卡管柱其風險程度低于直井段打撈的觀點。

［1］ 漆安慎.力學［M］.2版.北京：高等教育出版社，2004.

［2］ 趙峰. 分支水平井技術在遼河油田潛山地層中的應用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：28-30.

（修改稿收到日期 2013-05-18）

New understanding on the morphology of sand setting in horizontal well section

QU Jingbin1, BAO Hui2
（1. Drilling&Repair Technology Research Institute of Fracturing Company,Great Wall Drilling Co.Ltd.,Panjin124107,China;2. Institute of Geological Technology,Great Wall Drilling Co.Ltd.,Panjin124107,China）

Aiming at the issues of high difficult, great risk of sand washing and not easy to treat sand setting in horizontal well section, the different morphologies of sand in horizontal well section and in vertical well section have been analyzed in this paper, and then the space form and stress state of sand in wellbore were illustrated in detail. Through the example of sand setting string processing in horizontal well section, we figured out that the sanding-in processing in horizontal well section is less difficult than that in vertical well section, and the risk of sand washing in horizontal well section is also lower than that of vertical section. Based on this, new sand washing and releasing stuck method was proposed, making the operation easier. The novel method not only greatly enhances the operation efficiency but also reduces the cost of well repairing.

horizontal well section string; morphology of sand setting; processing method

曲景斌，寶慧.對水平井段砂卡形態(tài)的新認識［J］.石油鉆采工藝，2013，35（4）：122-124.

TE358

：B

1000–7393（2013） 04–0122–03

曲景斌，1981年畢業(yè)于遼河石油學校采油專業(yè)，現(xiàn)從事油井大修、小修、試油技術等工作。電話：0427-7513806。

〔編輯 景 暖〕