水平井選擇性篩管完井技術(shù)研究

田啟忠，伊偉鍇，張建 劉建新，張瑞霞（ 中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營(yíng)257000）

1 概述

在疏松砂巖油藏中，完井方式主要以裸眼礫石充填或篩管完井為主[1]，水平井完井方式對(duì)水平井產(chǎn)能效益產(chǎn)生直接的影響，裸眼篩管完井因成本低、污染小、單井產(chǎn)量高而逐漸成為疏松砂巖水平井主要完井方式。但是通過(guò)對(duì)近幾年水平井的完井技術(shù)和生產(chǎn)效果分析，發(fā)現(xiàn)存在邊底水的水平井，缺乏長(zhǎng)期有效的分段完井技術(shù)，造成水平井水平段動(dòng)用程度不均、穩(wěn)產(chǎn)期短、含水上升快等問(wèn)題，因此如何調(diào)整生產(chǎn)壓差，實(shí)現(xiàn)均勻供液，延緩底水錐進(jìn)是當(dāng)務(wù)之急。

目前已經(jīng)采用的是裸眼封隔器分段完井，在完井階段下入裸眼封隔器，然后下入內(nèi)管工具對(duì)封隔器用完井液實(shí)施脹封[2]，起到分段生產(chǎn)的目的。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)成熟，操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。適用于油層段有泥巖夾層的、非熱采的水平井 （見(jiàn)圖1）。

圖1 水平井裸眼封隔器分段完井示意圖

為了延長(zhǎng)封隔器的使用壽命，解決封隔器的失效問(wèn)題，采用水泥漿充填裸眼封隔器技術(shù)；為了解決完井液充填封隔器壽命短、雙管注水泥工藝施工復(fù)雜、完井費(fèi)用高的問(wèn)題，采用單管水泥充填裸眼封隔器分段完井技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)單一井眼條件下多層或多段選擇性完井、延長(zhǎng)水平井穩(wěn)產(chǎn)期、提高水平井單井產(chǎn)能的目的。

2 選擇性篩管完井配套技術(shù)

水平井水泥充填封隔器分段完井技術(shù)是裸眼水平段采用篩管完井，不同層位使用水泥充填裸眼封隔器進(jìn)行分段，可以減緩底水錐進(jìn)，延長(zhǎng)穩(wěn)油生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)可為后期卡、堵水作業(yè)提供條件[3]。單管注水泥充填封隔器分段完井工藝只需下入2次管柱，第1次下入完井管柱，對(duì)篩管段以上部分進(jìn)行注水泥固井，完井鉆塞后，下入第2次管柱，即洗井、注水泥管柱組合，通過(guò)定位器定位，然后注水泥脹封篩管段的裸眼封隔器，并實(shí)現(xiàn)反洗井。

2.1 單管注水泥充填封隔器分段完井工藝管柱

1）完井管柱組合，參見(jiàn)圖2，以分兩段為例：洗井閥＋濾砂管＋定位套＋套管短節(jié)＋長(zhǎng)膠筒裸眼封隔器＋套管短節(jié)＋濾砂管＋套管短節(jié)＋盲板短節(jié)＋裸眼封隔器＋套管短節(jié)＋分級(jí)箍＋套管 （到井口）。

圖2 水泥充填封隔器篩管分段完井示意圖

2）洗井、脹封管柱組合，參見(jiàn)圖3：密封插管＋膠塞捕捉器＋反洗閥＋定位器＋油管短節(jié)＋組合注入工具＋油管＋洗井封隔器＋油管 （到井口）。

圖3 單管注水泥管柱組合示意圖

2.2 單管注水泥工作原理

通過(guò)注水泥管柱上的定位器和完井管柱的定位套配合定位，確保組合注入工具對(duì)準(zhǔn)完井管柱的長(zhǎng)膠筒裸眼封隔器。當(dāng)密封插管插入洗井閥 （如圖4）時(shí)，洗井閥被打開(kāi)，洗井脹封管柱通過(guò)洗井閥與油層間產(chǎn)生連通，可形成一個(gè)循環(huán)通道，實(shí)現(xiàn)反洗井工藝過(guò)程。投入刮塞座和領(lǐng)漿，刮塞到位后，內(nèi)管便形成密封空間，膨脹單管注水泥總成中的卡封封隔器，然后通過(guò)注水泥總成中的注水泥通道注入水泥 （如圖5）。然后油管泄壓，解封管內(nèi)封隔器；然后打開(kāi)反洗井閥，大排量洗出管內(nèi)多余水泥；最后正打壓打掉刮塞座，起出注水泥管柱。

2.3 單管注水泥技術(shù)特點(diǎn)

1）酸洗/注水泥脹封一次管柱完成，施工工藝簡(jiǎn)單。

圖4 單管注水泥分段完井反洗井原理示意圖

圖5 單管注水泥分段完井注水泥原理示意圖

2）使用定位器和定位短節(jié)配合，管柱一次到位，可實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱作業(yè)。3）使用領(lǐng)漿膠塞引導(dǎo)水泥漿，能夠準(zhǔn)確地控制注入水泥量。

2.4 配套工具研制

2.4.1 單管注水泥總成

1）工具結(jié)構(gòu) 工具結(jié)構(gòu)包括上接頭、膠筒壓帽、膠筒、中心管、中間壓帽、座封活塞、中間接頭、彈簧、注入活塞、下接頭等 （如圖6）。

圖6 單管注水泥總成結(jié)構(gòu)示意圖

2）工作原理 洗井結(jié)束注水泥時(shí)，投入領(lǐng)漿膠塞，膠塞到位后，形成密封空間，由于中間的循環(huán)孔在彈簧的作用下具有節(jié)流作用，因此液體先進(jìn)入兩端的膠筒，膠筒膨脹后壓力達(dá)到設(shè)定值，液體上頂彈簧打開(kāi)循環(huán)孔，由于循環(huán)孔兩端被膠筒封堵，水泥漿便進(jìn)入裸眼封隔器膠筒，完成水泥漿膨脹裸眼封隔器工藝。

3）技術(shù)指標(biāo) 單管注水泥總成技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 單管注水泥總成技術(shù)指標(biāo)

2.4.2 注水泥專(zhuān)用洗井閥

1）工具結(jié)構(gòu) 注水泥專(zhuān)用洗井閥主要結(jié)構(gòu)包括：上接頭、接箍、打開(kāi)套、內(nèi)筒、外筒、彈簧、堵頭、引鞋、接箍、密封套、插管。該結(jié)構(gòu)不同于其他常規(guī)洗井閥結(jié)構(gòu)，在充分實(shí)現(xiàn)洗井過(guò)程的同時(shí)，大大提高了密封效果，滿(mǎn)足了脹封過(guò)程的需要。

2）工作原理 在洗井過(guò)程中，插管插入洗井閥，打開(kāi)套在插管的作用下下行，露出內(nèi)筒循環(huán)孔，洗井閥內(nèi)外產(chǎn)生連通，建立循環(huán)通道，實(shí)現(xiàn)洗井工藝過(guò)程。洗井完畢后，插管提出，打開(kāi)套在彈簧的作用下復(fù)位，打開(kāi)套關(guān)閉循環(huán)孔，洗井閥內(nèi)外不再連通，滿(mǎn)足脹封、防砂工藝的要求。

3）技術(shù)指標(biāo) 注水泥專(zhuān)用洗井閥技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

2.4.3 膠塞捕捉器

1）工具結(jié)構(gòu) 主要包括上接頭、活塞、剪釘、中心管、連接套、膠塞座、下接頭等 （如圖7）。

圖7 膠塞捕捉器結(jié)構(gòu)示意圖

表2 注水泥專(zhuān)用洗井閥技術(shù)指標(biāo)

2）工作原理 膨脹裸眼封隔器前先投入膠塞，膠塞到達(dá)膠塞座時(shí)，形成上部密封空間，配合單管注水泥總成完成脹封工藝，在上部反洗閥的配合下，完成反洗井工藝，把多余的水泥漿洗出井筒，之后正打壓到設(shè)定值時(shí)，把活塞打掉，建立泄流通道，把管柱順利起出。

3）技術(shù)指標(biāo) 膠塞捕捉器技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 膠塞捕捉器技術(shù)指標(biāo)

3 現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用

項(xiàng)目開(kāi)展以來(lái)，共在勝利油田實(shí)施水平井選擇性篩管完井63井次，施工成功率100%，穩(wěn)油控水效果良好。

圖8為某區(qū)塊的水平井分段完井的管柱結(jié)構(gòu)，該區(qū)塊處于斷塊東南構(gòu)造高部、邊部區(qū)域，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)目的層為館陶組第1小層和第2小層，泥質(zhì)膠結(jié)，巖性疏松，儲(chǔ)層物性較差，屬稠油油藏。針對(duì)這一區(qū)塊油藏特性，決定實(shí)施水平井選擇性篩管完井方式，水平段利用濾砂管加裸眼封隔器分段完井，造斜段實(shí)施注水泥卡封水層等復(fù)雜層位，完井后，下入酸洗脹封一次管柱，實(shí)現(xiàn)酸洗、脹封一次管柱完成。

投產(chǎn)后，對(duì)該區(qū)塊生產(chǎn)情況進(jìn)行了跟蹤分析，把分段完井與未分段完井的水平井的生產(chǎn)情況進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：沒(méi)有實(shí)施分段完井的水平井平均綜合含水56.4%，平均日產(chǎn)油7.7t；實(shí)施分段完井的水平井平均綜合含水43.5%，平均日產(chǎn)油9.4t。實(shí)施分段完井的水平井比未實(shí)施分段完井的水平井平均含水降低了23%，平均日產(chǎn)油提高了22%，由此可見(jiàn)，水平井分段完井技術(shù)使水平段儲(chǔ)層供液更加均衡，延緩了含水的上升速度，起到了良好的穩(wěn)油控水效果。

4 結(jié)論

實(shí)踐證明，水平井油層段采用篩管分段完井，不僅是實(shí)現(xiàn)均衡采油、控水生產(chǎn)的有效手段，還是后期治理的重要條件和基礎(chǔ)。通過(guò)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：

1）通過(guò)開(kāi)展水平井選擇性篩管完井技術(shù)研究，形成了水泥充填裸眼封隔器分段完井技術(shù)。通過(guò)改進(jìn)裸眼封隔器，提高了其耐壓性能，配套了水泥充填裸眼封隔器的組合注入工具以及注水泥專(zhuān)用洗井閥、膠塞捕捉器等，形成了單管注水泥工藝和管柱，提高了篩管分段完井的可靠性和有效期。

2）完成了水平井選擇性篩管完井研究攻關(guān)和推廣應(yīng)用工作。根據(jù)油藏特點(diǎn)，在勝利油田的多個(gè)油區(qū)，推廣應(yīng)用水平井選擇性篩管完井技術(shù)63井次，施工成功率100%，投產(chǎn)后基本能實(shí)現(xiàn)控水穩(wěn)油生產(chǎn)，累計(jì)增油5.2×104t，為勝利油田的上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。

圖8 水平井分段篩管完井管柱示意圖

[1]萬(wàn)仁溥 .現(xiàn)代完井工程 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.67～68.

[2]吳奇 .井下作業(yè)工程師手冊(cè) [M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.92～93.

[3]彭漢修，田啟忠，李海濤 .側(cè)鉆水平井完井技術(shù)研究與應(yīng)用 [J].石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2011，33（2）：135～137.