水平井多級(jí)滑套鉆銑和沖砂工藝的研究與應(yīng)用

摘要：介紹試驗(yàn)作業(yè)井結(jié)構(gòu)和井況，進(jìn)行綜合技術(shù)分析，剖析工藝難點(diǎn)和對(duì)策及施工難點(diǎn)。HH37P19井鉆銑工藝的成功實(shí)施，將為連續(xù)油管在水平井后期開發(fā)中提供廣闊的作業(yè)空間。解除了油氣通道障礙，為下步油氣開發(fā)和正確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層提供了前提條件；同時(shí)證明了連續(xù)油管在水平井進(jìn)行鉆銑的可行性。通過合理配置鉆銑工具，選取適合的鉆銑介質(zhì)，優(yōu)化施工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)水平段中多級(jí)滑套鉆銑及沖砂作業(yè)一次性完成。

關(guān)鍵詞：水平井 多級(jí)滑套鉆銑 沖砂

水平井與多級(jí)分段壓裂工藝的突破為超低滲油藏的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，但這類工藝常見的問題是很多井排液期間難以將壓裂小球返出，加上投球滑套內(nèi)徑逐級(jí)縮小的設(shè)計(jì)，一旦地層出砂，將導(dǎo)致降產(chǎn)或停產(chǎn)。我們研究“水平井多級(jí)滑套鉆銑和沖砂工藝”后，在紅河37平19井，首次在我國(guó)采用連續(xù)油管水平井多級(jí)滑套鉆銑工藝試驗(yàn)，成功鉆除水平段9級(jí)投球滑套，實(shí)現(xiàn)水平段沖砂距離545m，該工藝的成功實(shí)施，使該井原油產(chǎn)量由1t/d提升至6t/d，并為該類型井的后期處理尋到有效途徑。

1 作業(yè)井結(jié)構(gòu)和井況

1.1 作業(yè)井結(jié)構(gòu) HH37P19井采用該技術(shù)實(shí)施12段壓裂改造并投產(chǎn)，井筒結(jié)構(gòu)及壓裂施工如圖1所示，井內(nèi)有1級(jí)壓差滑套及11級(jí)投球滑套，因壓裂過程中所投入的11枚小球均未能在放噴及投產(chǎn)過程中返出地面，因此無法采用連續(xù)油管或常規(guī)油管沖砂工藝對(duì)該井實(shí)施處理，采取連續(xù)油管鉆銑工藝將小球及滑套掃除，同時(shí)將水平段砂體沖出，是較好的方法。

圖1 HH37P19井井筒結(jié)構(gòu)及壓裂施工圖

1.2 作業(yè)井況

該井在鉆進(jìn)水平段過程中溢流，共產(chǎn)原油40t，鉆遇砂巖總長(zhǎng)度為775m，鉆遇油氣顯示605.5m，錄井、測(cè)井資料顯示較好，同區(qū)鄰井紅河37平20井日產(chǎn)液15.2t/d、日產(chǎn)油5.5 t/d、含水63%、動(dòng)液面1700m（沉沒度約100m），而紅河37平19井日產(chǎn)液12t/d、日產(chǎn)油1t/d、含水91%，生產(chǎn)曲線見圖2，動(dòng)液面已降至1803m（泵掛位置）。分析認(rèn)為紅河37平19井目前的產(chǎn)油能力不是真實(shí)地層產(chǎn)能，可能是壓裂后返排速度過快，在水平段某段出砂產(chǎn)生砂堵，致使前幾段不出液，需進(jìn)行井筒處理，提高該井產(chǎn)量。

2 技術(shù)分析

2.1 1.75"連續(xù)油管下入分析 連續(xù)油管下入模擬分析，通過CEBROUS軟件對(duì)連續(xù)油管鉆銑管柱在HH37P19井中進(jìn)行鉆銑作業(yè)進(jìn)行下入模擬見圖3，從圖中可以看出，下入懸重（黑）在3200m前未與自鎖極限（綠）相交，認(rèn)為該深度可以完成1.75"連續(xù)油管下入。

圖3 1.75"連續(xù)油管下入模擬圖

2.2 施工參數(shù)分析

參數(shù)計(jì)算：

V臨界=2.73■

式中：V臨界——沖砂時(shí)攜砂液臨界速度（m/s），d ——砂粒直徑（mm），ρ砂——砂粒密度（kg/m3），ρ液——攜砂液密度（kg/m3）。

進(jìn)而可以求出沖砂的最小排量：

Qmin=V臨界×A

式中：Qmin——沖砂要求的最低排量（m3/s），A——沖砂液上返流動(dòng)截面積即環(huán)空截面積（m2）。

壓裂砂的粒徑在0.45mm-0.9mm，要保證砂粒能返出地面。垂直段液流的速度為砂粒沉降速度的2倍，水平段液流的速度為砂粒沉降速度的10倍，這需要在泵壓不超高的情況下，盡可能地加大排量，通過對(duì)不同粘度的臨界攜砂排量和相應(yīng)施工狀態(tài)下的壓力進(jìn)行計(jì)算見表1，從表1看出，選取粘度為20mPa.s的胍膠液作為鉆銑液，能較好地減小摩阻，降低施工泵壓，提高施工排量。

表1 1.75"連續(xù)油管不同沖砂液及排量對(duì)應(yīng)的井口壓力表

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根據(jù)下入模擬及計(jì)算的參數(shù)，對(duì)照連續(xù)油管相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表2，從表中能夠看出，使用1.75"連續(xù)油管實(shí)施鉆銑作業(yè)，能夠在抗拉、抗壓等方面滿足施工要求，唯一不足之處在于1.75"連續(xù)油管的有效長(zhǎng)度只有2950m，無法完成后2個(gè)投球滑套的鉆銑工作。

表2 1.75"連續(xù)油管參數(shù)表

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3 工藝難點(diǎn)和對(duì)策及施工分析

3.1 工藝難點(diǎn)

①配合泵車的選擇：連續(xù)油管摩阻及工具壓降會(huì)導(dǎo)致施工泵壓較高，加上鉆銑單個(gè)滑套周期較長(zhǎng)，若要多級(jí)滑套連續(xù)施工，配合泵車的高壓連續(xù)作業(yè)能力很重要。

②管柱砂埋的風(fēng)險(xiǎn)：若實(shí)現(xiàn)鉆銑+沖砂作業(yè)同時(shí)完成，就無法實(shí)現(xiàn)反循環(huán)沖砂（油管泵入連續(xù)油管返出），水平井正循環(huán)沖砂管柱砂埋風(fēng)險(xiǎn)較大。

③鉆銑鉆壓的合理控制：既要保證施工鉆壓不能超過工具組合中工具最小加壓負(fù)荷，又要確保施加鉆壓能夠有效鉆銑滑套。

④工具的優(yōu)選是鉆銑成功的關(guān)鍵，也在很大程度上決定了鉆銑施工的效率和成功率。

3.2 技術(shù)對(duì)策

①常規(guī)的固井車常會(huì)因無法承受高泵壓下的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)高溫，而配備壓裂車除成本較高外，還會(huì)因排量較低的原因使壓裂車無法完成自鎖。目前有種千型泵車，可以完成高泵壓、低排量下的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，成為連續(xù)油管作業(yè)配合車的首選。

②如果要避免連續(xù)油管被砂埋，需做好以下幾點(diǎn)工作：一是要選擇有降阻及攜砂能力的沖砂液，為更高的施工排量提供條件；二是要根據(jù)泵壓及連續(xù)油管操作手的經(jīng)驗(yàn)來判斷出砂量，從而合理控制沖砂時(shí)連續(xù)油管的下入速度；三是沖砂到位后要充分循環(huán)，沖砂結(jié)束后待工具上提至安全位置后方可停泵；四是沖砂至每個(gè)滑套部位時(shí)，要密切關(guān)注返出情況，如果返出口排量減少或失返，要立即快速上提連續(xù)油管至安全井段。

③鉆銑鉆壓控制需要連續(xù)油管操作手有豐富的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，可以將每次所需加壓控制在0.5t以內(nèi)，并能有效觀察到鉆壓的回升。

④磨銑頭必須符合刀片式設(shè)計(jì)，合金質(zhì)量要過關(guān)，確保一個(gè)磨銑頭可以完成2-3級(jí)滑套的鉆銑作業(yè)；此外，馬達(dá)的使用壽命及排量范圍對(duì)鉆銑施工也很重要。

3.3 施工分析

①滑套前壓裂小球與滑套間的相互滑動(dòng)，為鉆銑施工帶來很大難度，造成鉆銑各滑套時(shí)長(zhǎng)各異；

②鉆銑液經(jīng)井內(nèi)循環(huán)后，粘度下降，使得減阻效果減弱，這是導(dǎo)致后期泵壓過高的主要原因；

③鉆銑液攜砂能力足夠好，返出排量足夠高，可以同時(shí)完成鉆銑及沖砂作業(yè)；

④沖砂作業(yè)靠近每個(gè)滑套時(shí)，要格外注意觀察返出排量，如出現(xiàn)排量降低或失返現(xiàn)象，應(yīng)立即上提油管至安全井段。

4 結(jié)束語(yǔ)

①HH37P19井鉆銑工藝的成功實(shí)施，將為連續(xù)油管在水平井后期開發(fā)中提供廣闊的作業(yè)空間。

②HH37P19井成功實(shí)施鉆銑作業(yè)，解除了油氣通道障礙，為下步油氣開發(fā)和正確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層提供了前提條件；同時(shí)證明了連續(xù)油管在水平井進(jìn)行鉆銑的可行性。

③連續(xù)油管操作人員可以憑經(jīng)驗(yàn)判斷井筒內(nèi)砂量的多少，進(jìn)而根據(jù)返出口的砂量判斷井內(nèi)砂體是否完全返出。

④通過合理配置鉆銑工具，選取適合的鉆銑介質(zhì)，優(yōu)化施工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)水平段中多級(jí)滑套鉆銑及沖砂作業(yè)一次性完成。

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作者簡(jiǎn)介：章偉，男，工程師，大學(xué)本科，主要從事連續(xù)油管及不壓井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工藝研究。