上部注水泥固井下部精密復(fù)合篩管完井技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉言理 聶上振（大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

上部注水泥固井下部精密復(fù)合篩管完井技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉言理 聶上振（大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

目前常用的水平井完井技術(shù)無法兼顧實現(xiàn)水平段氣、水層的有效封堵以及水平段油層的有效開發(fā)。本文分析了水平井完井工作中存在的油層防砂、封隔器脹封以及完井工具要求等技術(shù)難點，通過優(yōu)化完井管柱結(jié)構(gòu)和對完井管柱進(jìn)一步研究，有效解決了在水平井完井工作中存在的困難，并在現(xiàn)場完井施工中得以成功應(yīng)用。該技術(shù)有力地提高了油田采收率和開發(fā)效果，對國內(nèi)其它油田水平井完井工作也具有指導(dǎo)和借鑒意義。

水平井；上部注水泥；精密復(fù)合篩管；完井

隨著復(fù)雜結(jié)構(gòu)性油藏開采難度的加大，對相應(yīng)的完井技術(shù)也提出了很高的要求，在施工過程中不僅要滿足防砂的要求，同時又要封堵住水平段的水層和氣層，以達(dá)到井眼的充分利用［1］。裸眼完井技術(shù)適用于單一均質(zhì)油層，要求水平段為泥巖夾層，受水、氣層等影響較小，該技術(shù)在水、氣的有效封堵方面有待改善［2］。管外封隔器加篩管完井盡管封住了水層和氣層，但是受封隔器壽命以及井下復(fù)雜情況的影響，開采一段時間后，油層和水層容易互竄，影響油井開采效果［3，4］，需要一種既能防砂又能封住水層和氣層的完井方式，為此，開展了上部注水泥固井下部精密復(fù)合篩管完井技術(shù)研究。

1　技術(shù)思路及技術(shù)要點

（1）技術(shù)思路 水平井上部注水泥下部篩管完井技術(shù)是注水泥固井技術(shù)、篩管完井技術(shù)的綜合體。該技術(shù)在油層對應(yīng)位置下入篩管，在篩管頂部進(jìn)行注水泥作業(yè)，在有效封堵上部水層的同時又減少了水泥對油層的污染，在篩管頂部下入裸眼封隔器，實現(xiàn)油層的有效隔離，以滿足油井開采的要求。

（2）技術(shù)要點及難點 ①完井管柱既要滿足油層防砂的要求，又要能夠在篩管上部注水泥。②對工具、管柱要求較為嚴(yán)格，特別是分級注水泥器下方封隔器的順利脹封。③設(shè)計完井工具的尺寸和結(jié)構(gòu)時，在保證管柱能順利進(jìn)入井內(nèi)的同時，還要考慮注水泥工藝的可實現(xiàn)性。

2　完井管柱設(shè)計

引鞋+精密復(fù)合篩管+洗井閥+精密復(fù)合篩管+套管串+精密復(fù)合篩管+段套管+盲板+短套管（加剛性扶正器）+裸眼封隔器+段套管（加剛性扶正器）+裸眼封隔器+段套管（加剛性扶正器）+分級注水泥器+套管串至井口。

3　主要完井工具

上部注水泥固井下部精密復(fù)合篩管完井技術(shù)用到的工具主要有分級注水泥器、裸眼封隔器、精密復(fù)合篩管、洗井閥、引鞋等。在施工之前，對對應(yīng)的完井工具進(jìn)行詳細(xì)的檢查，保證施工過程能順利地進(jìn)行。

（1）DCFZ-A型5 1/2″分級注水泥器 分級注水泥器是實現(xiàn)上部注水泥固井下部篩管完井工藝的重要工具，一般和裸眼封隔器聯(lián)合使用。分級注水泥器在注水泥時提供了套管內(nèi)外連接的通道，注水泥結(jié)束后自動關(guān)閉注水泥孔。

①結(jié)構(gòu)。DCFZ-A型5 1/2″分級注水泥器主要由注水泥器本體、盲板短節(jié)和關(guān)閉塞組成。

②技術(shù)指標(biāo)?？傞L度930mm，最大外徑168mm，打開壓力16-18MPa，關(guān)閉壓力7MPa。

③工作原理。下完套管，灌滿泥漿，憋壓16～18MPa，打開剪釘剪切，打開塞坐下行露出循環(huán)孔，建立循環(huán)，然后可進(jìn)行注水泥作業(yè)。

當(dāng)關(guān)閉塞到達(dá)關(guān)閉塞座時，進(jìn)行打壓，剪斷塞座和關(guān)閉套之間的剪釘，關(guān)閉塞繼續(xù)下走。關(guān)閉套、打開塞座、擋環(huán)、關(guān)閉塞座向下運(yùn)動至下接頭處，將循環(huán)孔關(guān)閉。關(guān)閉套上有防止關(guān)閉套返回的機(jī)構(gòu)，這樣就能對關(guān)閉套實現(xiàn)永久關(guān)閉。

（2）BDK140裸眼封隔器 裸眼封隔器是采用膨脹膠筒為密封元件，以組合閥系控制坐封的永久式管外封隔器，用于復(fù)雜油氣井完井工程中，以實現(xiàn)注水泥器上下部分的封隔，提高固井完井質(zhì)量。

①結(jié)構(gòu)。裸眼封隔器主要由閥接頭、膠筒、中心管、短節(jié)、接箍等組成。

②技術(shù)性能指標(biāo)。總長度3850mm，膠筒長度3000mm，最大外徑190mm，公稱直徑140mm，開啟閥打開壓力11MPa，限壓閥關(guān)閉壓力9MPa。

③工作原理。在裸眼封隔器的下部連接盲板，使套管內(nèi)形成密封空間并開始憋壓，流體經(jīng)閥接頭的進(jìn)液孔進(jìn)入開啟閥，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時開啟閥上的銷釘被剪斷，開啟閥打開，流體流經(jīng)單流閥（徑向閥系）、限壓閥進(jìn)入中心管與膠筒內(nèi)的膨脹腔內(nèi)，使封隔器膨脹與井壁緊密接觸形成密封。當(dāng)膨脹腔內(nèi)的壓力達(dá)到限壓閥銷釘?shù)脑O(shè)定值時，銷釘剪斷，限壓閥動作，將進(jìn)液孔封閉，此時套管內(nèi)壓力的大小對膨脹腔內(nèi)的壓力無任何影響，實現(xiàn)安全坐封，井口放壓為零、開啟閥自動鎖緊，實現(xiàn)永久關(guān)閉。

4　現(xiàn)場應(yīng)用

（1）施工方案 從油井綜合情況分析，采用水平井上部注水泥固井下部篩管完井技術(shù)進(jìn)行完井。該完井技術(shù)省去了中間套管，減少了鉆井經(jīng)費；通過對篩管上部進(jìn)行注水泥固井，有效封隔了上部的復(fù)雜層位；油層下入防砂篩管，實現(xiàn)先期防砂；油層位置無需固井作業(yè)，降低對油層污染的同時保證了油層最大的滲流強(qiáng)度。對水平段依次下入篩管、裸眼封隔器、分級注水泥器和套管串，實現(xiàn)對出砂油層的有效預(yù)防，達(dá)到先期防砂的目的。篩管頂部下入兩個膨脹式封隔器和分級注水泥器，對篩管頂部進(jìn)行注水泥錢保證了封隔器的有效作用，在裸眼分割器底部直接懸掛整個篩管直到井底。

（2）完井施工過程 ①下入完井管柱。根據(jù)完井管柱設(shè)計組合，配接完井管柱并依次下入井中，盲板下入后，注意及時灌漿，保持液面在井口。套管下放速度控制在30～50s/根，平穩(wěn)下放到設(shè)計位置。下放管柱載荷下壓小于正常下放阻力50kN，上提不超過套管原懸重加正常上提阻力100kN。

②脹封封隔器、打開注水泥器。地面管線試壓。關(guān)立管上水閘門，壓力升至25MPa，穩(wěn)壓10min，壓降不大于0.5MPa為合格。按正循環(huán)方式連接管線，用固井車以100～200L/min小排量打壓，分別打壓7MPa、9MPa、11MPa，7MPa穩(wěn)壓3min，9MPa穩(wěn)壓5min，11MPa穩(wěn)壓5min，脹封兩級套管外封隔器。然后繼續(xù)升高壓力到16～18MPa，壓力突降，循環(huán)通道打開，實現(xiàn)正循環(huán)。待泥漿循環(huán)暢通后，以排量30～40L/s循環(huán)泥漿，直至泥漿性能滿足固井要求。

③固井、關(guān)閉分級注水泥器。連接套管水泥頭、地面管線及固井設(shè)備，管線試壓25MPa，保證不滲不漏。注水泥固井，按設(shè)計量泵入水泥漿。當(dāng)水泥漿完全泵入后，釋放頂替膠塞，頂替膠塞下行。當(dāng)膠塞下行至分級注水泥器位置時，壓力突然升高，碰壓至15～20MPa，關(guān)閉分級注水泥器。

④鉆塞。鉆塞通井：下入Ф118mm六棱鉆頭鉆塞，試探并記錄灰面位置，以鉆壓20～30kN，排量16～18L/s，轉(zhuǎn)速60～70RPM，鉆穿分級注水泥器和盲板，并在分級注水泥器和盲板處多次劃眼，保證管柱通過時無卡阻現(xiàn)象。然后一直通至洗井閥位置，并核實實探深度。

（3）效果分析 現(xiàn)場整個完井施工過程順利，分級注水泥器打開壓力為17MPa，關(guān)閉時碰壓壓力為7MPa，施工過程中各項數(shù)值都在允許范圍內(nèi)，分級注水泥器關(guān)閉孔關(guān)閉牢靠。從后期的測井?dāng)?shù)據(jù)也可得到該井的固井質(zhì)量完全合格。在投產(chǎn)初期，產(chǎn)量穩(wěn)定，取得了良好的效果。

5　結(jié)語

（1）上部注水泥固井下部精密復(fù)合篩管完井技術(shù)比以往的完井技術(shù)有了很大的提高，對上部的水層起到了有效的隔離效果，同時，油層采用篩管完井，不用注水泥，減少了對油層的污染。

（2）該技術(shù)在的現(xiàn)場應(yīng)用，均取得了較好的效果，達(dá)到了預(yù)期的目的，可以進(jìn)行推廣使用。

［1］劉業(yè)文.水平井篩管頂部注水泥完井事故與復(fù)雜情況分析［J］.西部探礦工程，2009，21（8）：69-71.

［2］王兆會，陳嘉陵，王新東.HW980水平井復(fù)雜情況的處理及分析［J］.石油鉆探技術(shù)，2006，34（3）：81-83.

［3］楊海波，余金陵，魏新芳.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.

［4］宋顯民，張立民，李良.水平井和側(cè)鉆水平井篩管頂部注水泥完井技術(shù)［J］.石油學(xué)報，2007，28（1）：119-121，126.

劉言理（1988-），男，漢族，山東棲霞人，研究生學(xué)歷，碩士學(xué)位，大港油田石油工程研究院助理工程師。