水力深穿透鉆孔技術(shù)在江蘇油田的應(yīng)用及分析

馬建杰，唐海軍，保汝紅，戴 鑫

(1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司工程技術(shù)服務(wù)中心，江蘇 江都 225264)

水力深穿透鉆孔技術(shù)在江蘇油田的應(yīng)用及分析

馬建杰1，唐海軍1，保汝紅2，戴 鑫1

(1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司工程技術(shù)服務(wù)中心，江蘇 江都 225264)

水力深穿透射孔技術(shù)是利用高壓水射流鉆孔的方式形成清潔孔道，改善近井地帶滲流狀態(tài)的一種水平鉆孔技術(shù)。分析該技術(shù)的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上提出選井選層的原則，將該技術(shù)應(yīng)用于江蘇油田Z201-14井作業(yè)施工，分析施工中出現(xiàn)的問題，并提出改進建議。

深穿透 鉆孔 選層原則 問題分析

水力深穿透鉆孔技術(shù)是適用于砂巖油藏高滲、低產(chǎn)井油層和低滲、高壓油層改造的高效技術(shù)手段之一。國外早在20世紀(jì)40年代已應(yīng)用水力噴射技術(shù)進行油水井射孔，早期的水力射孔主要以噴嘴固定和套管對稱割縫等形式來實現(xiàn)[1]，從20世紀(jì)80年代中期開始，水力深穿透鉆孔技術(shù)先后在美國、加拿大逐步應(yīng)用。經(jīng)過30多年發(fā)展，該技術(shù)已較為成熟，是一種適用于解除油藏污染、提高油井產(chǎn)量、增加水井注入量的簡單有效的新工藝技術(shù)(圖1)。

1 技術(shù)機理及特點

水力深穿透技術(shù)采用油管將鉆孔工具下至油層深度，通過地面打壓控制井下工具液壓缸，在高壓作用下，沖頭在套管及水泥環(huán)上沖孔，然后鉆孔軟管從中空的沖頭中伸出，噴射高壓水射流在地層中，切割出直徑約30 mm，深度2～5 m的不閉合孔道來增加地層導(dǎo)流能力，改造地層。每鉆完1個孔后，依次回收軟管、沖頭，解封錨定器，然后上提管柱，繼續(xù)開始鉆第2個孔，每趟管柱可鉆5～6個孔。

圖1 水力深穿透鉆孔工具示意圖

水力深穿透鉆孔技術(shù)由于孔眼導(dǎo)流能力高，定位準(zhǔn)確，對于薄油層只需打少量孔即可達到普通射孔彈射多孔的效果，特別適合于薄油層完井。與常規(guī)射孔完井相比，常規(guī)射孔依靠射孔彈的能量對油層的強制擠壓作用形成孔眼，存在壓實帶，滲透率大大降低(局部滲透率最大降低70%)，影響油井產(chǎn)量，而高壓水力深穿透鉆孔技術(shù)具有以下優(yōu)點：(1)孔道規(guī)則、清潔、不易閉合，有效期長；(2)孔道長2～5 m，可穿越油層污染帶；(3)消除常規(guī)射孔對套管和水泥環(huán)破壞的危險；(4)排放物無化學(xué)劑、無毒、無害；(5)采用加防膨劑的清水作介質(zhì)，對地層傷害??；(6)在目標(biāo)層內(nèi)易準(zhǔn)確定位(尤其對1～2m的薄層)；(7)以柔和的方式實現(xiàn)油層的深穿透鉆孔，有效減少地層油流阻力和壓降。

2 技術(shù)適應(yīng)性及選井選層的原則

通過對高壓水射流鉆孔原理及增產(chǎn)機理分析，參考國內(nèi)外技術(shù)文獻資料[2～7]，結(jié)合江蘇油田地質(zhì)條件并考慮到技術(shù)實施后的增油增注效果，油井的選井要滿足以下條件：

2.1 油藏條件

(1)地層能量充足：優(yōu)先考慮油水井有層間注采對應(yīng)情況、連通關(guān)系好的井，油層壓力水平在0.7以上；(2)剩余油富集；(3)堵塞或傷害的儲層：由于傷害或堵塞嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)量下降或注入困難，泄油面積小，近井地帶"瓶頸"效應(yīng)突出，油藏能量難以充分釋放的低滲油氣層；或者鉆井、完井、采油、作業(yè)、注水等過程中，某些措施不當(dāng)，造成近井底地帶污染堵塞，導(dǎo)致產(chǎn)量降低的油井或注水量減少的水井；(4)選擇垂向滲透率較好，各向差異不顯著的地層；(5)參考油、水井作業(yè)史，避免選擇地層物性差，壓裂酸化后無效的井。

2.2 井筒條件

(1)可用于固井質(zhì)量不好或離水層較近的薄夾層，采取壓裂等措施進行分層改造易造成竄層的油水井；(2)套管沒有明顯套變，保證導(dǎo)向造斜器順利通過，作業(yè)管柱干凈無油污。

3 江蘇油田Z201-14井鉆孔工藝及 現(xiàn)場實施

3.1 Z201-14井水力深穿透鉆孔工藝設(shè)計

江蘇油田Z201-14井為Z油田Z201斷塊的油井，該井井深2 875 m，平均孔隙度18.3%，平均空氣滲透率47.7×10-3μm2，屬于中孔、低滲油藏。該井生產(chǎn)情況見表1。

表1 油井生產(chǎn)狀況

結(jié)合儲層物性、厚度及產(chǎn)能預(yù)測，設(shè)計鉆孔數(shù)為10孔，孔深2.5 m。布孔設(shè)計見表2。

表2 Z201-14井布孔表

3.2 現(xiàn)場施工過程

對井筒通井、試壓、洗井、刮削后，下入鉆孔工具管柱，下電纜校深、調(diào)整深度、坐封錨定器，開始打壓鉆孔。

第1孔：深度2 830.0 m，鉆孔60 min，施工壓力55 MPa，排量95 L/min，鉆孔過程正常，鉆孔深度2.5 m，回收正常；

第2孔：深度2 800.5 m，鉆孔60 min，施工壓力55 MPa，排量93 L/min，鉆孔過程正常，鉆孔深度2.5 m，回收正常；

第3孔：深度2 661.5 m，鉆孔65 min，施工壓力55 MPa，排量93 L/min，鉆孔過程正常，鉆孔深度2.5 m，回收管柱無法上提，重新打壓回收數(shù)次，仍然未回收?；顒庸苤?d未解卡，采用爆炸切割，切割后起出上部管柱，然后下震擊器解卡，起出工具。施工過程壓力排量見圖2。

圖2 施工壓力排量曲線

4 管柱遇卡原因分析

針對該井在施工中出現(xiàn)的問題，拆卸起出的井下工具，發(fā)現(xiàn)射孔管已全部收回到管柱內(nèi)，而沖頭未能回收到管柱內(nèi)導(dǎo)致沖頭卡在套管上。分析管柱遇卡主要有以下原因：

(1)水質(zhì)差引起過濾系統(tǒng)污染損壞、水路堵塞，控制系統(tǒng)失效，沖頭不能收回。拆卸起出井筒的工具，發(fā)現(xiàn)頂端的控制水路過濾器表面污染嚴(yán)重，過濾器上半部有堆積和破損現(xiàn)象，控制水路不暢，直致失效，并造成下級過濾器因堵塞膨脹而穿孔，同時導(dǎo)致控制水路中單向閥堵塞，不能復(fù)位。

圖3 起出工具的過濾裝置堵塞破損情況

分析原因主要是工藝施工前洗井時井筒未徹底清洗干凈，工具下井時井液中含有大量油泥等堵塞過濾系統(tǒng)。

(2)沖頭回收失敗后，采用大力上提來剪斷沖頭，但是由于工具設(shè)計的沖頭剪斷強度過大，導(dǎo)致遇卡后大力上拔仍剪不斷沖頭。

5 改進措施

針對在施工中出現(xiàn)的控制系統(tǒng)污染、管柱遇卡等問題，提出了以下改進措施：

(1)控制系統(tǒng)的改進：選擇新的過濾器型號，將原先塑料內(nèi)芯改為耐壓抗變形的金屬管內(nèi)芯；增加過濾面積，將控制系統(tǒng)原先1 m的過濾器增加長度到3 m，修改單向閥設(shè)計，增加彈簧復(fù)位力和過流間隙。

(2)回收系統(tǒng)的改進：設(shè)計專用高壓強制回收系統(tǒng)，在油管串末端采用滑閥結(jié)構(gòu)，獨立引出和控制一條水路直通工具沖頭回收的液壓缸內(nèi)腔，可以在任何情況下，投球開啟滑閥，實現(xiàn)高壓回收沖頭。

(2)沖頭的改進：原設(shè)計沖頭的剪斷力由15～20 t減至10～12 t；增加沖頭片層數(shù)量，增大剪切機會。

6 結(jié)論

(1)水力深穿透鉆孔工藝對解除地層污染，解堵增產(chǎn)、增注，改善近井地帶滲流狀況具有很好的作用，但該技術(shù)對工作液要求較高，要求是無固相的清水，必須對油管內(nèi)壁及井筒清洗徹底，否則有可能會堵塞過濾系統(tǒng)而導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。

(2)針對施工中出現(xiàn)的問題，從控制系統(tǒng)及工具結(jié)構(gòu)方面提出了改進措施，控制系統(tǒng)方面增加過濾面積以提高系統(tǒng)對工作液的過濾能力，改進濾網(wǎng)支撐材料的強度以支撐工作中的內(nèi)外壓差，防止變形；工具結(jié)構(gòu)方面從提高整套工具的各部件伸出及回收等動作的可靠性出發(fā)，設(shè)計單獨的控制水路或控制機構(gòu)，采用投球或滑套等方式實現(xiàn)，以保證施工的成功率。

[1] 張繼峰，劉忠和，朱再思，等.水力深穿透射孔技術(shù)最新發(fā)展及應(yīng)用[J].石油機械，2002，30(10)：68.

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[3] 倪文俊，許衛(wèi)國,王磊，等.水力深穿透射孔-酸化聯(lián)作復(fù)合增注技術(shù)[J].石油機械，2010，38(3):71.

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[5] 譚多鴻.水力深穿透射孔技術(shù)應(yīng)用效果預(yù)測[J].石油機械，2012，40(5):89.

[6] 傅光桃，陳志剛.水力深穿透射孔技術(shù)在錦州油田的應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2011,31(6):192.

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(編輯 吳一華)

Application of hydraulic jetting perforation technology in Jiangsu Oilfield

Ma Jianjie1， Tang Haijun1，Bao Ruhong2，Dai Xin1

(1.PetroleumEngineeringTechnologyResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，YangZhou225009,China； 2.TheBoreholeOperationofJiangsuOilfield，JiangDu225264,China)

The hydraulic jetting perforation is a technology that adopts high-pressure water jet to open a non-polluting horizontal hole in the formation for improving permeability.This paper analyzes the advantage of this technology and presents the principle of choosing suitable formation.Aiming at the problems during the application of the technology in the z201-14 well,the improving proposals are offered .

hydraulic jetting perforation；drill；principle to choose suitable formation；problem analysis

2016-02-23；改回日期：2016-04-12。

馬建杰(1983—)高級工程師，畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，碩士研究生，現(xiàn)主要從事油氣開采方面的研究工作。電話：0514-87762408，13952532387，E-mail:majianjie.jsyt@sinopec.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.02.019

TE248

A