稠油水平井鉆磨技術(shù)改進與應(yīng)用

陳依南

摘 要：由于水平井井身結(jié)構(gòu)特殊，水平面內(nèi)方位角起伏變化，摩阻較大，常規(guī)直井鉆磨技術(shù)難以滿足水平井鉆磨要求，導(dǎo)致水平井鉆磨效率低。該文從水平井鉆磨工藝技術(shù)的特點入手，對水平井鉆磨技術(shù)進行了研究說明，對于提高水平井修井技術(shù)水平具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：水平井鉆磨；改進；應(yīng)用

引言

曙光油田以稠油開發(fā)為主，針對稠油水平井出水問題，研發(fā)了化學(xué)分段堵水技術(shù)，能夠有效解決水平井開發(fā)后期堵水難題，但是封堵后堵劑會在水平段形成一定長度的堵塞段。該堵塞段成分復(fù)雜，軟硬分布不均，粘稠易堵塞鉆磨工具，返排困難，硬度高類似于水泥塞，常規(guī)沖砂無法有效實施，需要實施水平井鉆磨施工后才能注汽。由于水平井井身結(jié)構(gòu)特殊，水平面內(nèi)方位角起伏變化，摩阻較大，常規(guī)直井鉆磨技術(shù)難以滿足水平井鉆磨要求，導(dǎo)致水平井鉆磨效率低。因此采取措施，提高水平井鉆磨效率，是目前的當(dāng)務(wù)之急。

1 存在問題分析

（1）采用直井鉆磨管柱結(jié)構(gòu)：由于鉆頭壽命較短，起管更換鉆頭多達5次；由于Φ100mm螺桿鉆提供的最大扭矩僅為1.6KN？m，效率低并且易堵塞；由于扶正塊效果不理想，存在鉆壓施加困難，并且損傷工具及套管等問題。

（2）采用常規(guī)鉆磨循環(huán)方式：作業(yè)現(xiàn)場采用一臺水泥車進行打壓循環(huán)。由于排量不足，循環(huán)不徹底，不能盡快將碎屑上返至地面，共下入沖砂管柱沖砂4次；由于環(huán)空容積大，碎屑上返速度小，接單根停泵后易造成卡鉆。

（3）采用常規(guī)鉆磨施工參數(shù)：由于水平井鉆磨工藝在油田處于實驗摸索階段，作業(yè)現(xiàn)場只能采用常規(guī)鉆磨參數(shù)，致使施工效率低、施工周期長。

2 主要研究內(nèi)容

2.1鉆磨工具-四項研制

2.1.1研制大扭矩螺桿鉆具

螺桿鉆具由傳動軸總成、萬向軸總成、馬達總成和旁通閥總成四大部分組成。螺桿馬達是鉆具的主要部件，螺桿馬達的性能參數(shù)是螺桿鉆具的主要性能參數(shù)。根據(jù)理論公式得出：螺桿鉆具扭矩與馬達壓降成正比，螺桿鉆具轉(zhuǎn)速與馬達流量成正比，所以提高馬達壓降就能增大扭矩，提高馬達流量就能提高轉(zhuǎn)速。根據(jù)這一工作原理，把Φ100mm螺桿鉆改為Φ120mm螺桿鉆，把馬達級數(shù)由3級增大到5級，扭矩由1.6KN·m增大到4.7KN·m，扭矩增大兩倍。

2.1.2 研制專用高效磨銑工具

針對特殊磨銑對象，一是引進質(zhì)量較好的合金材料，提高工具耐磨性和使用壽命；二是改善工具結(jié)構(gòu)，合理布局磨銑齒、水眼、合金位置，通過多次室內(nèi)和現(xiàn)場試驗，將三刮刀或平底磨鞋改為六棱鉆頭，進一步提高鉆進速率。該鉆頭側(cè)面是圓柱體六棱，鉆頭底面半球形，鋪焊碳化鎢并帶有相應(yīng)利刃，中間三個15mm水眼，缸體最大外徑150mm。它具有保護套管、便于排砂、進尺快、強度高、便于加壓的優(yōu)點。

2.1.3 研制液力加壓推進器

液力推進器是一種能將螺桿鉆具中的馬達壓降轉(zhuǎn)化為鉆壓的新型井下工具，液力推力器一般由上接頭、活塞、缸體和心軸組成。該工具類似于一個液體彈簧，隨著磨銑進程，始終給磨銑工具施加恒定的鉆壓，提高磨銑作業(yè)效率。它有利于克服摩阻，可以施加恒定鉆壓，起到減震的作用，從而提高鉆具的使用壽命。

2.1.4研制專用扶正器

將扶正塊改為水平井專用Φ146mm扶正器，保證能夠通過大井斜段及水平段；有利于鉆壓的施加，控制鉆頭居中。它有溝槽，便于排砂；螺旋設(shè)計，減少摩阻，不改變液流方向。

2.2地面設(shè)施-四項配套

2.2.1配套了連續(xù)沖砂裝置

該裝置利用連續(xù)沖砂換向閥、特制自封井口裝置及地面三通閥相互協(xié)作，實現(xiàn)接單根沖砂管柱時，不停泵連續(xù)作業(yè)。施工作業(yè)每接一根油管，需連接一根連續(xù)沖砂換向閥，可實現(xiàn)油管內(nèi)外液流方向轉(zhuǎn)換；特制自封井口可實現(xiàn)油管與套管的密封，與沖砂換向閥配合，實現(xiàn)油套管與地面之間液流換向；地面三通閥可控制地面液流方向的轉(zhuǎn)換。

2.2.2配套了大排量車組

針對大套管上返慢、排量不足的問題，我們采用了一臺700型或兩臺500型水泥車并聯(lián)循環(huán)，排量大，循環(huán)徹底干凈，一次鉆磨到底

2.2.3配套了電磁壓力表、電磁流量計

配套了電磁壓力表、電磁流量計，可將入井流體泵壓、排量直接顯示在遠程控制器上，可及時判斷井下鉆磨工具工作狀態(tài)。

2.2.4配套了過濾器

配套了過濾器，可將入井流體雜質(zhì)、臟物清除，降低轉(zhuǎn)子和定子的磨損，保證鉆具正常運轉(zhuǎn)，防堵塞。

2.3施工工藝

（1）下水平井鉆磨管柱。

（2）緩慢下探塞面，開泵循環(huán)正常后，下放鉆具至塞面。

（3）控制鉆壓20KN左右，泵壓2-10MPa，采用連續(xù)沖砂方式鉆磨至設(shè)計深度。

（4）鉆磨完畢后，徹底循環(huán)干凈后起出管柱，按相關(guān)方案要求進行下步施工。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

截至目前，稠油水平井鉆磨技術(shù)在曙光油田共實施9井次，成功率100%，累計鉆磨進尺2738米，平均鉆速由24米/天提升至45米/天，鉆磨效率提高88%。

現(xiàn)場實施9井次，階段增油5300噸，日產(chǎn)油45噸，預(yù)計周期結(jié)束可增油1.1萬噸，小修施工的同類井施工成本約80萬元，若轉(zhuǎn)大修水平井作業(yè)成本更高，而采用稠油水平井鉆磨技術(shù)平均單井成本約15萬元，單井節(jié)約成本65萬元，共節(jié)約作業(yè)成本585萬元。

4 結(jié)論及認識

（1）稠油水平井鉆磨技術(shù)通過對鉆磨管柱優(yōu)化、地面配套設(shè)施完善，施工參數(shù)優(yōu)選，使鉆磨效率提升顯著，實現(xiàn)了整體工藝創(chuàng)新。

（2）現(xiàn)場應(yīng)用表明，該技術(shù)可一趟鉆磨管柱完成長距離堵塞段鉆磨作業(yè)，具有縮短施工周期、節(jié)約作業(yè)成本、降低勞動強度等技術(shù)優(yōu)勢。

（3）該技術(shù)不僅解決化堵措施后水平井段灰塞鉆磨難題，而且標(biāo)志著遼河油田水平井修井技術(shù)的階段性進步，促進修井作業(yè)提質(zhì)提速提效發(fā)展。

參考文獻：

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