水平井大通徑可撈式免鉆塞篩管完井技術(shù)應(yīng)用

曲慶利，關(guān) 月，聶上振，袁照永，楊延征，魏海菊

（大港油田公司石油工程研究院，天津300280）

水平井大通徑可撈式免鉆塞篩管完井技術(shù)應(yīng)用

曲慶利，關(guān) 月，聶上振，袁照永，楊延征，魏海菊

（大港油田公司石油工程研究院，天津300280）

近年來(lái)，水平井上部固井下部篩管完井技術(shù)在國(guó)內(nèi)油田得到廣泛應(yīng)用。但是，在后期試油作業(yè)中存在問題，即，鉆塞時(shí)間較長(zhǎng)，并且鉆塞過(guò)程對(duì)套管造成不同程度損傷，降低油井壽命甚至報(bào)廢。為避免上述問題，開展了可撈式免鉆塞完井技術(shù)研究，但僅限于177.8 mm（7英寸）管柱，不能滿足139.7 mm（5?2英寸）管柱需求。介紹了適用于139.7（5?2英寸）管柱的水平井大通徑可撈式免鉆塞篩管完井技術(shù)，管柱包含注水泥器可撈式內(nèi)滑套、承壓盲板等，撈塞操作簡(jiǎn)便，管柱通徑大?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得較好效果，具有應(yīng)用前景。

水平井；可撈；免鉆塞；篩管；完井

水平井技術(shù)是開采復(fù)雜油藏、提高開發(fā)效益的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，2008年世界范圍內(nèi)鉆水平井總數(shù)已經(jīng)超過(guò)5萬(wàn)口［1］。近年，大港油田水平井應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，配套技術(shù)水平不斷提高，實(shí)施效果穩(wěn)步提高。截止2013年底共實(shí)施各類水平井228口井，水平井井?dāng)?shù)占油田總井?dāng)?shù)3%，年產(chǎn)量占8.3%［2］，是大港油田穩(wěn)定并提高單井產(chǎn)量的重點(diǎn)技術(shù)之一。

水平井完井質(zhì)量直接影響水平井產(chǎn)量、油藏動(dòng)用率和開發(fā)效果。目前，水平井的完井方式主要有裸眼篩管完井和固井射孔完井［3-4］。相對(duì)于固井射孔完井，水平井裸眼篩管完井產(chǎn)量高、儲(chǔ)層傷害小，已逐漸成為國(guó)內(nèi)外水平井的主要完井方式［5-6］。2006年至今，大港油田水平井篩管完井?dāng)?shù)超過(guò)90%，其中主要采用的是上部固井下部篩管完井技術(shù)，該技術(shù)可使油層具有較大的裸露面積，可封隔上部復(fù)雜地層，同時(shí)避免水泥漿對(duì)油層的損害，具有建井成本低，油井產(chǎn)能高等優(yōu)點(diǎn)。隨著該項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，常規(guī)分級(jí)固井完井技術(shù)的一些問題逐漸暴露出來(lái)，主要表現(xiàn)為鉆塞施工時(shí)間較長(zhǎng)、對(duì)分級(jí)箍及附近套管造成的損傷也會(huì)造成油井壽命的下降。近幾年，國(guó)內(nèi)開展了免鉆塞完井工藝技術(shù)研究，但僅限于177.8 mm（7英寸）管柱，尚不能滿足廣泛應(yīng)用的139.7 mm（5?2英寸）管柱需求。本文介紹了滿足139.7 mm（5?2英寸）管柱要求的免鉆塞篩管完井工藝技術(shù)，完善并推動(dòng)了水平井篩管完井技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 免鉆塞完井技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 內(nèi)插管法免鉆完井技術(shù)

目前，國(guó)外已開發(fā)出多種免鉆分級(jí)固井工藝，主要為內(nèi)插管法。2009年前，國(guó)內(nèi)免鉆塞施工工藝技術(shù)還處在試驗(yàn)研究階段，主要采用的也是內(nèi)插管法免鉆完井，其主要工藝過(guò)程有6步：

1） 將設(shè)計(jì)管串下入到位置。

2） 脹封水泥承托封隔器。

3） 上提或下放管柱，利用機(jī)械或液壓方式打開分級(jí)注水泥器。

4） 固井，投鉆桿膠塞，頂替。

5） 活動(dòng)管柱，關(guān)閉分級(jí)箍。

6） 提出小鉆桿，施工完成。

優(yōu)點(diǎn)：

1） 套管下入過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外連通，有利于套管串下入。

2） 不用灌漿，可減少下入過(guò)程中泥漿對(duì)油層傷害，并減少施工周期。

缺點(diǎn)：

1） 內(nèi)管小膠塞頂替不徹底，鉆桿內(nèi)留水泥塞問題難以徹底解決。

2） 內(nèi)管注水泥難以實(shí)現(xiàn)大排量施工，可能降低固井質(zhì)量。

3） 從下套管到再下內(nèi)管，有較長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法實(shí)現(xiàn)泥漿循環(huán)，井壁存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

4） 內(nèi)管注水泥工藝實(shí)施時(shí)，存在插旗桿風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 可撈式免鉆塞篩管完井技術(shù)

近幾年國(guó)內(nèi)相繼開展了可撈式免鉆塞篩管完井工藝技術(shù)研究，相關(guān)研究主要針對(duì)177.8 mm（7英寸）管柱完井配套工具。目前，各油田完井套管中絕大多數(shù)采用139.7 mm（5?2英寸）套管完井，177.8 mm（7英寸）管柱完井工藝技術(shù)存在一定局限，無(wú)法滿足技術(shù)需求，主要體現(xiàn)為：

1） 撈出內(nèi)塞后，免鉆部分管柱內(nèi)通徑小于120 mm，無(wú)法滿足139.7 mm（5?2英寸）管柱常規(guī)試油作業(yè)的工具下入。

2） 原有177.8 mm（7英寸）管柱配套工藝技術(shù)改進(jìn)后，內(nèi)通徑接近120 mm，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅度降低，使得工藝穩(wěn)定性較差。

2 大通徑可撈式免鉆塞工藝技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 工藝技術(shù)研發(fā)思路

針對(duì)內(nèi)插管法完井技術(shù)和免鉆塞篩管完井技術(shù)存在的問題，提出了上部固井下部篩管完井無(wú)內(nèi)管免鉆塞技術(shù)要求：

1） 采用無(wú)內(nèi)管固井方式，具有成本低、工藝成熟、施工風(fēng)險(xiǎn)小優(yōu)點(diǎn)。

2） 采用一體化設(shè)計(jì)，確保一次打撈就可以完成施工。

3） 免鉆部分內(nèi)通徑達(dá)到120 mm，滿足139.7 mm（5?2 英寸）管柱常規(guī)試油作業(yè)要求。

4） 固井附件采用可鉆性材料設(shè)計(jì)，確保在撈內(nèi)塞施工不成功的前提下，利用常規(guī)作業(yè)進(jìn)行鉆塞完井。

2.2 工具結(jié)構(gòu)

以廣泛應(yīng)用的139.7 mm（5?2英寸）完井管柱為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，主要由3大部分組成，包括分級(jí)箍總成、封隔器總成、打撈附件總成，實(shí)現(xiàn)了分級(jí)箍、泥漿封隔器、盲板的一體化設(shè)計(jì)。其中，打撈附件總成在固井施工完成后可以由專用的打撈工具打撈出來(lái)，也可以采用常規(guī)鉆頭進(jìn)行鉆塞施工。打撈出相關(guān)固井附件后，管柱只留下封隔器總成和分級(jí)箍總成，內(nèi)通徑達(dá)到120 mm，工具結(jié)構(gòu)如圖1。

2.3 工作原理

按完井設(shè)計(jì)配接完井管柱，下入井筒。井口套管正加壓，充分脹封封隔器，繼續(xù)升壓打開分級(jí)箍，固井。投入膠塞，碰壓，關(guān)閉分級(jí)箍。關(guān)井候凝。下?lián)苾?nèi)塞專用工具，撈住分級(jí)箍關(guān)閉裝置及盲板等固井附件，上提管柱即可實(shí)施打撈?？蓳剖焦叹考O(shè)計(jì)有合理的卸壓通道，確保上提打撈管柱過(guò)程中泄流通暢，避免地層壓力的異常波動(dòng)。若無(wú)法順利打撈，該工具屬可鉆材料，可進(jìn)行常規(guī)鉆塞完井。

圖1 可撈式免鉆分級(jí)注水泥封隔工具

2.4 工具特點(diǎn)

1） 精準(zhǔn)的流道設(shè)計(jì)，確保膠筒可靠工作。技術(shù)指標(biāo)符合SY／T 6222—1996標(biāo)準(zhǔn)要求。

2） 液壓方式開啟滑套，關(guān)閉滑套設(shè)置鎖塊限位，避免注水泥過(guò)程中意外關(guān)閉。全部技術(shù)指標(biāo)符合SY／T 5150—2000標(biāo)準(zhǔn)要求。

3） 盲板、封隔器、分級(jí)箍一體化設(shè)計(jì)，盲板上移至封隔器上部，并和可撈式固井附件相連，縮短打撈部件的長(zhǎng)度，提高打撈成功率。

4） 可撈式固井部件設(shè)計(jì)有合理的卸壓通道，確保上提打撈管柱過(guò)程中泄流通暢，避免地層壓力的異常波動(dòng)。

5） 可鉆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保打撈不成功時(shí)可以進(jìn)行常規(guī)鉆塞完井。

2.5 主要技術(shù)指標(biāo)（如表1）

表1 主要技術(shù)指標(biāo)

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

水平井可撈式免鉆塞分級(jí)注水泥篩管完井技術(shù)已成功應(yīng)用于板68-29 H、板64-33 H等11口井，最大下井深度2 828 m，最大打撈附加載荷400 k N。采用免除鉆塞技術(shù)，避免了由于鉆塞帶來(lái)的一系列問題。該技術(shù)為提高完井質(zhì)量、縮短施工周期、降低完井成本起到了積極推動(dòng)作用。整個(gè)套管柱的內(nèi)通徑一致，為后續(xù)施工的正常展開提供了先決條件。

3.1 典型井情況

板68-29H井是大港板橋油田板64斷塊的一口水平井，目的層館三3油組，儲(chǔ)層出砂嚴(yán)重，完井主體工藝采用上部固井下部篩管完井。

該井完鉆井深2 283 m，水平段長(zhǎng)度為205 m，最大井斜93.30°，可撈式免鉆分級(jí)注水泥封隔裝置處的井斜為86.80°。

完井管柱組合：?139.7 mm引鞋＋?139.7 mm精密復(fù)合篩管1根＋?139.7 mm洗井閥＋?139.7 mm精密復(fù)合篩管串＋?139.7 mm短套管＋?180 mm可撈式分級(jí)注水泥封隔裝置＋?139.7 mm短套管＋?139.7 mm套管串（至井口）。如圖2。

圖2 完井管柱示意

3.2 施工工藝步驟

1） 下完井管串 按完井設(shè)計(jì)下入引鞋、洗井閥，篩管串，可撈式分級(jí)注水泥封隔裝置及套管至井口。

2） 脹封封隔器并打開分級(jí)箍 按設(shè)計(jì)要求，井口套管正打壓，充分脹封封隔器，繼續(xù)升壓打開分級(jí)箍，建立固井循環(huán)通道。

3） 固井 采用常規(guī)固井水泥頭。施工前將膠塞放入固井水泥頭內(nèi)，按泵注程序進(jìn)行固井。

4） 碰壓 關(guān)閉分級(jí)箍當(dāng)膠塞下行至分級(jí)箍位置，突然升高，碰壓至15～20 MPa，關(guān)閉分級(jí)箍。

5） 侯凝 打開水泥車放壓閥門，觀察水泥漿無(wú)倒返，關(guān)井候凝。

6） 測(cè)固井質(zhì)量 測(cè)聲幅。

7） 撈固井附件 下?lián)苾?nèi)塞專用工具，撈分級(jí)箍關(guān)閉裝置及盲板等固井附件。

8） 通井并下生產(chǎn)管柱 下通井管柱到井底后起出，本井采用的是無(wú)固相有機(jī)鹽鉆井液體系，直接下生產(chǎn)管柱投產(chǎn)。

3.3 時(shí)效與效益分析

板68-29 H井的時(shí)效分析結(jié)果如表2。

表2 板68-29H井撈內(nèi)塞免鉆與常規(guī)鉆塞時(shí)效對(duì)比

效益分析：

1） 采用可撈式免鉆塞完井技術(shù)較常規(guī)鉆塞工藝可節(jié)約完井時(shí)間近20 h。

2） 該技術(shù)可大幅提高水平井使用壽命，同時(shí)降低水平井后期修井費(fèi)用。

3） 采用免鉆塞完井技術(shù)，除降低完井、修井費(fèi)用外，縮短投產(chǎn)周期所增加的產(chǎn)量是該技術(shù)的主要效益來(lái)源。

4 結(jié)論

1） 針對(duì)常規(guī)分級(jí)固井、內(nèi)插管法完井存在的問題及目前可撈式免鉆塞分級(jí)固井技術(shù)的局限性，開發(fā)了大通徑可撈式免鉆塞工藝技術(shù)。

2） 實(shí)現(xiàn)了分級(jí)箍、盲板、封隔器的一體化設(shè)計(jì)，提高了工藝穩(wěn)定性。

3） 該工藝技術(shù)施工操作簡(jiǎn)便、成熟度高，滿足施工需求，具有應(yīng)用前景。

［1］ 余金陵，王紹先，彭志剛，等.水平井篩管分段完井技術(shù)研究與應(yīng)用［C］／／王元基.水平井油田開發(fā)技術(shù)文集.北京：石油工業(yè)出版社，2010：441-446.

［2］ 大港油田開發(fā)處.大港油田開發(fā)年報(bào)［Z］.天津：2013.

［3］ 袁進(jìn)平，齊奉忠.國(guó)內(nèi)完井技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向建議［J］.鉆采工藝，2007，30（3）：3-6.

［4］ 吳月先，鐘水清，徐永高，等.中國(guó)水平井技術(shù)實(shí)力現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37（3）：33-36.

［5］ 楊海波，余金陵，魏新芳，等.水平井免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2011，33（3）：28-30.

［6］ 劉猛，董本京，張友義.水平井分段完井技術(shù)及完井管柱方案［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40（1）：28-32.

Large Drift Diameter Salvageable and Non-Drilling Plug Screen Completion Technology Application in Horizontal Wells

QU Qing-li，GUAN Yue，NIE Shang-zhen，YUAN Zhao-yong，YANG Yan-zheng，WEI Hai-ju
（Petroleum Engineering Research Institute，Dagang Oilfield Company，Tianjin 300280，China）

horizontal well；salvageable；non-drilling plug；screen；completion

TE925.307

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2014.12.014

1001-3482（2014）12-0055-04

2014-06-30

曲慶利（1973-），男，山東蓬萊人，工程師，現(xiàn)從事特殊工藝井完井技術(shù)研究。

Abstract：At present the key technology to improve development efficiency is horizontal well technology.In recent years，cementing hanging screen completion technology in horizontal well is the main representative in the domestic.With the wide application of the technology，late operation of testing for oil gradually exposed some problems，which are the long time of drilling plug，the damage near the multiple stage cementer and casing，which can cause the loss of the well life or even scrapped.In recent years，to avoid the problems，salvageable and non-drilling plug completion technology application has been carried out inland.But the technology is restricted to apply in 177.8 mm（7″pipe），and cannot satisfy the requirements of widespread use in 139.7 mm（5?2″pipe）.This article introduces large drift diameter salvageable and non-drilling plug screen completion technology applied in 139.7 mm（5?2″pipe）in horizontal wells，which unify inner sliding sleeve of cementer and blind board.This technology is easy to fish out，and can achieve large drift diameter.It has gained a better effect in field application，and has a broad application prospect.