水平井篩管疏通加固修井技術(shù)

劉云

【摘 要】稠油、特稠油、超稠油熱采水平井在注汽開采中水平段套管、篩管損壞較嚴(yán)重。通過分析稠油熱采水平井特點、修復(fù)難點，有針對性的研制了新型工具和工藝方法。形成了沖砂、打印、試壓找漏、疏通、篩管加固等工藝步驟。摸索出水平井大修施工合理的技術(shù)參數(shù)；開發(fā)出用于熱采水平井的打印工具、扶正降摩阻工具、疏通工具、試壓工具等，形成了稠油熱采水平井篩管疏通加固施工一套新的技術(shù)方法和操作規(guī)范，為于該類井的復(fù)產(chǎn)提供技術(shù)手段。

【關(guān)鍵詞】水平井；沖砂；打印；疏通；下篩管加固

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0227-01

稠油、特稠油、超稠油開發(fā)都需要注高溫、高壓蒸汽開采；因此很多井在熱應(yīng)力作用下，油層篩管出現(xiàn)破損、錯斷、撕裂等現(xiàn)象較為嚴(yán)重。篩管破損后地層大量出砂，造成埋藏油層或卡泵等油井故障。采用篩管疏通技術(shù)，使植入小一級篩管手段得以實現(xiàn)，加固后的水平段井眼抗擠毀能力提高，防砂能力增強。三年來實施了三十多口井，成功率85%以上，恢復(fù)產(chǎn)油量10多萬噸。

一、遼河油田水平井現(xiàn)狀和特征

遼河油田水平井?dāng)?shù)量多、種類多，套管種類差異大、井深差異大、油藏類型差異大、原油性質(zhì)差異大。根據(jù)水平井摸底結(jié)果顯示，調(diào)查的822口井中，各種原因關(guān)停井為172口，占20.9；其中，水淹井65口，低產(chǎn)低效井50口，其它原因57口，分別占8.0%，6.0 %，6.9%。主要特征如下：

（1）多數(shù)為篩管完井。從裸眼礫石充填篩管完井、金屬纖維篩管完井發(fā)展到激光割縫篩管完井，近幾年基本上采用的是激光割縫篩管工藝。

（2）熱采水平井的井身結(jié)構(gòu)類型較多，根據(jù)區(qū)塊工藝的不同，所采用的井身結(jié)構(gòu)也不同，一般中曲率以上井較多。

（3）多數(shù)為砂巖地層，交結(jié)疏松，成巖性差，易出砂；原油粘度高，有的區(qū)塊原油在地層或井筒內(nèi)不能流動；儲層壓力系數(shù)低，作業(yè)中易漏失。

（4）蒸汽吞吐開采或汽驅(qū)開采，溫度一般在300℃左右。作業(yè)中鄰井注汽易出現(xiàn)汽竄井噴。受熱應(yīng)力影響，隔熱封隔器以下套管、篩管受損嚴(yán)重。

二、水平井篩管損壞原因及修復(fù)技術(shù)難點

（一）篩管損壞原因分析

稠油水平井存在著地層膠結(jié)疏松、采油井段長、地層出砂較重、油質(zhì)稠等特點，在開采過程中頻繁注汽、起下管柱作業(yè)，使得套管、篩管損壞，以及井下落物等事故較多。易出現(xiàn)套管、篩管錯斷、撕裂、油層套管、篩管接箍脫扣、套管、篩管孔洞等現(xiàn)象。

（二）水平井篩管疏通技術(shù)難點分析

（1）鉆柱在水平段受摩擦力的影響嚴(yán)重。

鉆壓難以掌握，地面顯示鉆柱的懸重與實際懸重相差較大，難以判斷工具受力狀態(tài)；提升負(fù)荷損失大，受摩擦力影響，地面施加的拉力很難傳遞到水平段的魚頂位置，因拉力損耗大，不能最大限度的傳遞到卡點上；扭矩傳遞困難，磨銑轉(zhuǎn)速受限制；鉆柱中和點準(zhǔn)確掌握，造成多次起下鉆也無法在恰當(dāng)位置倒出鉆具。

（2）井眼斜度大，打印鉛模沿程受損，破壞印跡，使魚頂印痕難以判斷。長水平段尾端鉆壓消耗殆盡，難以形成印記。

（3）熱采水平井疏通加固前后需要對篩管以上套管驗證密封性。Ф244.0mm套管需要密封的空間大，封隔器膠筒承受的載荷成倍增加。在大斜度段、水平段靠鉆柱重量，壓縮式封隔器的軸向坐封載荷難以施加，密封性不能保證。通常的擴張式封隔器坐封后，難以環(huán)空加壓和密封性驗證，如果地層漏失嚴(yán)重封隔器解封困難。

三、大修工具和施工技術(shù)參數(shù)研究與應(yīng)用

（一）鉆柱降摩阻扶正器

降低鉆柱與井壁摩擦阻力是水平井修井首先要解決問題。設(shè)計開發(fā)的扶正器工具，扶正器軸向滑動體能夠在鉆柱上下過程中與套管壁接觸，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而減少了鉆柱與井壁的摩阻。在鉆柱旋轉(zhuǎn)磨銑過程中，它的軸心隨支撐鉆柱旋轉(zhuǎn)，徑向旋轉(zhuǎn)套支撐在套管壁上不動，降磨阻扶正器經(jīng)現(xiàn)場試驗測得平均降低上提磨擦阻力43.2 % ，提高鉆柱加壓力41.2 % ；減少反轉(zhuǎn)圈數(shù)55 %。

（二）套（篩）管打印檢測工具

通過分析鉛模的印痕形狀，可以比較清楚地反映出魚頂?shù)某叽绾托螤?、套管變形狀況等，進(jìn)而確定下一步措施。常規(guī)鉛模胎體裸露、鉛體長，起下時易在造斜段、水平段造成嚴(yán)重磨損、脫落，印記易被破壞。為了解決這些問題，研制了液壓伸縮式鉛模端面打印器和套（篩）管壁破損打印器。

（三）套（篩）管磨銑疏通工具

研制了Ф177.8mm篩管疏通系列鉆銑、磨銑工具。水平井磨銑、沖砂過程中碎屑、砂的上返速度非常重要，在保證泵的排量和上返速度的前提下還不能將泵壓提的過高?，F(xiàn)場取得的數(shù)據(jù)顯示，泵壓控制在8.0MPa 時，泵排量能達(dá)到800-1200 l/min，在這樣的參數(shù)下打通道，能滿足井液攜帶鉆屑，平穩(wěn)鉆進(jìn)。二是布齒方式、結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，磨銑工具在造斜段以下緊貼套管底部工作，其鑲嵌的硬質(zhì)合金最多不能大于工具本體外徑，這樣既能起到領(lǐng)眼、扶正作用，又可以對變形部分加以磨銑。三是提高了鉆銑速度10-20%。

（四）打撈解卡技術(shù)

液壓增力器的改進(jìn)在原增力器的基礎(chǔ)上經(jīng)過兩次改進(jìn)形成了現(xiàn)有的液壓增力工具。

液壓可退式撈矛，水平段打撈時如果撈獲后不能解卡，需要退出打撈工具。該工具可通過液壓方式退出打撈矛，實現(xiàn)解卡功能。避免通過鉆柱動作實現(xiàn)脫手。

鉆柱液壓安全接頭，鉆桿在大斜度井段和水平段實施旋轉(zhuǎn)磨銑作業(yè)時，當(dāng)鉆具一旦出現(xiàn)遇卡，使用常規(guī)的機械式安全接頭難以順利實現(xiàn)脫手；研制的“水平井鉆柱液壓安全接頭”通過鉆桿內(nèi)打壓的方式實現(xiàn)脫手，不需要鉆具動作的操作來實現(xiàn)脫手。與油管液壓安全接頭相比，其具有傳遞高扭矩的功能。

四、水平井大修施工的體會和認(rèn)識

（一）水平井大修鉆柱組合要遵循的設(shè)計原則：

水平井鉆柱遵循“避免或減小對套管的損壞” 的原則。水平井鉆柱遵循“下得進(jìn)、起得出” 的原則。水平井鉆柱遵循“在滿足施工要求的前提下結(jié)構(gòu)越簡單越好” 的原則。

（二）水平井打撈遵循的原則

水平井打撈應(yīng)遵循“下得去、抓得住、起得出、有退路”的原則。要保證工具、鉆柱能夠順利地通過造斜段、水平段，并保證其技術(shù)性能不變。對于曲率較大、井眼較小的井，工具下井前要認(rèn)真地研究井斜數(shù)據(jù)、井眼軌跡，分析計算大直徑工具能否自由通過。打撈過程中如果遇卡，應(yīng)能夠有一個足夠的解卡力解卡；如果不能解卡要確保能順利退出，萬不得已，才能從安全接頭退出。盡量避免發(fā)生新的落物。打撈工具的中心線要與落物的的中心線基本一致，易于撈獲。

（三）水平井打通道（鉆、磨、銑）作業(yè)遵循的原則

水平井鉆、磨、銑作業(yè)需要鉆柱在90°甚至大于90°的井眼內(nèi)旋轉(zhuǎn)作業(yè)，參數(shù)選擇不合理會造成鉆柱損壞或套管損壞，應(yīng)遵循“高排量、低轉(zhuǎn)數(shù)、控制反扭矩、不損壞套管”的原則。鉆、磨、銑過程中循環(huán)液的排量對碎屑、砂的攜帶能力至關(guān)重要。鉆、磨、銑過程中控制轉(zhuǎn)數(shù)以確保地面和井下的安全，也是非常必要的。根據(jù)井況，在鉆柱與曲率較大的位置、水平段、鉆頭上部安裝降磨阻扶正器是減少反扭矩的有效手段之一。水平井井眼軌跡復(fù)雜，鉆磨銑工具極易將造斜段或水平段套管損壞或開出套管，造成大的技術(shù)事故。因此，對于磨銑工具的要求十分嚴(yán)格。在選擇磨銑工具時首先要考慮能否傷害到套管，只有在不破壞套管的前提下，才能考慮它的其它功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉喜林 難動用儲量開發(fā)稠油開采技術(shù) 北京：石油工業(yè)出版社 2005.

[2]汪志明.油氣井流體力學(xué)與工程 北京：石油工業(yè)出版社 2008.