連續(xù)油管沖砂解堵工藝在超高壓深井中的應(yīng)用

何銀達(dá)， 張玫浩， 秦德友， 趙 鵬， 黨永彬， 吳云才

(塔里木油田分公司天然氣事業(yè)部)

連續(xù)油管技術(shù)應(yīng)用于油田生產(chǎn)，以其靈活、高效、安全的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)一些常規(guī)技術(shù)難于處理的問題，運(yùn)用連續(xù)油管技術(shù)可迎刃而解。例如超高壓氣井出砂、管柱堵塞，常規(guī)沖砂作業(yè)需要先壓井后作業(yè)，勢(shì)必會(huì)造成地層的傷害；而且作業(yè)工序復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)高、作業(yè)周期長(zhǎng)、成本高昂，將大大延緩油氣井投產(chǎn)的時(shí)間，不利于生產(chǎn)指標(biāo)的完成和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

目前塔里木油田使用連續(xù)油管井下作業(yè)，主要集中在氣舉、打水泥塞、低壓井沖砂解堵等，超高壓深井連續(xù)油管沖砂解堵作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大、經(jīng)驗(yàn)少，必須綜合井況，在連續(xù)油管受力分析、井控安全、沖砂液性能、工具選擇等方面進(jìn)行分析論證，充分發(fā)揮連續(xù)油管作業(yè)高效、安全、低成本的優(yōu)勢(shì)。

一、基本概況

迪那氣田位于塔里木盆地迪那2號(hào)構(gòu)造，氣藏埋深達(dá)5 318 m，壓力系數(shù)2.06～2.26，屬異常高壓系統(tǒng)；20℃凝析油平均密度0.795 g/cm3，地層水為CaCl2水型，密度1.01～1.05 g/cm3，礦化度大約10×104mg/L。

近年來，隨著氣田的深入開發(fā)，多口井出現(xiàn)生產(chǎn)管柱嚴(yán)重堵塞導(dǎo)致關(guān)井的情況。例如迪那3井，2009年6月投產(chǎn)至2010年8月，油壓從84 MPa下降至53 MPa，此后該井兩年內(nèi)2次實(shí)施油管穿孔作業(yè)，增加地層流體滲流通道，油壓上漲明顯。2014年11月井口取樣閥門被砂堵死。2016年3月下入?42 mm通井導(dǎo)錐在3 627 m處遇阻無法通過(可能存在油管變形)，最終因油壓過低關(guān)井。

若要恢復(fù)該井生產(chǎn)，可采用鉆機(jī)大修或連續(xù)油管沖砂解堵工藝。由于鉆機(jī)大修成本高、作業(yè)周期長(zhǎng)、不利產(chǎn)層保護(hù)，決定采用連續(xù)油管進(jìn)行作業(yè)。

二、連續(xù)油管沖砂解堵難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析

(1)連續(xù)油管沖砂解堵為帶壓作業(yè)，該井為超高壓氣井(關(guān)井井口壓力70.3 MPa)，作業(yè)中面臨著很高的井控風(fēng)險(xiǎn)。

(2)連續(xù)油管長(zhǎng)時(shí)間、承受高壓作業(yè)，極易產(chǎn)生疲勞損傷；深井負(fù)荷重(人工井底5 208 m)，易超出連續(xù)油管強(qiáng)度承受范圍。

(3)該井生產(chǎn)管柱異物堵塞情況不明，也可能存在油管變形；而且從井口取樣閥門的砂樣分析，存在細(xì)砂及粉砂，沖砂中保持沖砂液清潔干凈、避免惡性循環(huán)是難題，以上這些都可能導(dǎo)致連續(xù)油管在沖砂解堵中卡鉆。

三、方案論證

1.防噴措施

(1)將低壓井使用的單防噴器組加單防噴盒組合更換為雙防噴器組加雙防噴盒組合(防噴器從上至下安裝有全封、剪切、卡瓦及半封閘板)；將連續(xù)油管沖洗工具的單活瓣式單向閥更換為雙活瓣式單向閥，以提高安全系數(shù)。

(2)現(xiàn)場(chǎng)配備足夠數(shù)量、合理密度的高密度鉆井液以及壓裂車組，在突發(fā)緊急情況下，可保證迅速將井壓穩(wěn)，確保井控安全。

2. 連續(xù)油管設(shè)備優(yōu)選

2.1 連續(xù)油管優(yōu)選

2.1.1 連續(xù)油管強(qiáng)度校核

以?50.8 mm-7000 m Tenaris公司HS-90-C連續(xù)油管為例進(jìn)行校核，參數(shù)見表1。

(1)連續(xù)油管的重力按連續(xù)油管下入的最大深度4 751 m計(jì)算為：F重力=24 135 kg。

(2)連續(xù)油管安全極限拉力:F極限拉力=35 626 kg(以80%安全系數(shù)考慮)。

表1 連續(xù)油管參數(shù)

(3)連續(xù)油管浮力:F浮力=3 382.9 kg。

(4)連續(xù)油管的摩擦力:F摩擦力=2 625.5 kg(考慮井內(nèi)壓力較高的情況下，防噴盒壓力加至7 MPa時(shí)，將增加250 kg的摩擦力)。

(5)摩阻附加拉力：當(dāng)沖砂施工排量在0.25 m3/min時(shí)，管內(nèi)流體的摩阻壓降約為25 MPa,其摩阻附加拉力為:F摩阻附加拉力=3 070 kg。

(6)上頂力:當(dāng)下深至4 751 m，管柱疏通后，根據(jù)地層壓力及沖砂液液柱壓力計(jì)算井口壓力為31.6 MPa，連續(xù)油管受到的上頂力F上頂力=6 405 kg。

以同樣的方法對(duì)?38.1 mm-7 000 m寶鋼公司CT-90連續(xù)油管校核后進(jìn)行比對(duì)，得出兩種規(guī)格連續(xù)油管綜合受力，見表2。

表2 連續(xù)油管綜合受力表

由綜合受力分析計(jì)算以上兩種連續(xù)油管受力均是安全的。

2.1.2 連續(xù)油管摩阻壓降測(cè)試

以0.20 m3/min的排量分別向以上兩種規(guī)格的連續(xù)油管(末端未安裝沖洗頭)注清水，測(cè)試得出?50.8 mm、?38.1 mm連續(xù)油管相應(yīng)的摩阻壓降為20、51 MPa。

綜上，兩種連續(xù)油管強(qiáng)度均符合要求，考慮到該井為超高壓氣井，控制回壓較高，所以從控制施工泵壓的角度出發(fā)，優(yōu)選?50.8 mm-7 000 m Tenaris連續(xù)油管。

2.2 輔助配置優(yōu)化

(1)從連續(xù)油管作業(yè)時(shí)間可能很長(zhǎng)考慮，為避免吊車連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間懸吊注入頭，帶來安全隱患，特別配置承載力達(dá)45 t、高15 m的注入頭塔架進(jìn)行作業(yè)。

(2)配置連續(xù)油管在線監(jiān)測(cè)儀，對(duì)連續(xù)油管壁厚、橢圓度、劃痕等缺陷情況進(jìn)行作業(yè)全程、實(shí)時(shí)無損檢測(cè)。

3．沖砂液

3.1 沖砂液體系

清水+0.45%稠化劑+12.5%NaCl+0.4%溫度穩(wěn)定劑，該體系要在抗鹽、抗高溫、攜砂能力等方面滿足施工要求。

3.2 沖砂液性能

(1)抗鹽性能見表3。

表3 沖砂液抗鹽性能測(cè)試

(2)抗高溫性能見表4。

表4 沖砂液在130℃流變測(cè)試不同時(shí)間點(diǎn)的黏度數(shù)據(jù)

(3)沖砂液的攜砂性能及排量確定。通過落球法沉降實(shí)驗(yàn)確定砂礫在沖砂液中的沉降速度，并計(jì)算不同排量下流體在連續(xù)油管與油管環(huán)空的上返速度，確定合理的排量，見表5。

表5 砂礫沉降及環(huán)空流動(dòng)速度表

根據(jù)沖砂施工要求，一般直井段要求環(huán)空上返速度是砂礫沉降末速度的2倍以上，即可將砂礫有效攜帶出井。從表5分析，此沖砂液在各排量下均可滿足攜砂要求。考慮到排量大則沖砂效率高，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作條件允許下，盡量提高排量[1]。

四、 施工簡(jiǎn)述

(1)安裝施工設(shè)備，并按規(guī)定試壓、檢測(cè)、調(diào)試合格。

(2)連續(xù)油管循環(huán)沖砂，?5 mm油嘴開井；工具組合:?54 mm雙活瓣式單向閥+?54 mm沖洗頭，沖砂井段3 612～3 734 m，進(jìn)尺122 m，回壓41.2～30.9 MPa，套壓61.9～57.6 MPa，泵壓38.0～33.7 MPa，排量0.20～0.27 m3/min，累計(jì)注入量226.0 m3，累計(jì)返出92.1 m3(除砂6 L)。

(3)長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)沖砂無進(jìn)尺，實(shí)施連續(xù)油管鉆磨沖砂；工具組合:?54 mm雙活瓣式單向閥+?54 mm液壓丟手+?54 mm螺桿馬達(dá)+?58 mm平底磨鞋，鉆磨井段3 068～3 736 m，進(jìn)尺668 m，回壓31.9～39.7 MPa，套壓56.1～63.2 MPa，泵壓56.5～59.4 MPa，鉆壓0.5～1 t，排量0.21～0.28 m3/min(期間上提下放多次在不同位置遇阻，累計(jì)除砂49 L)。

(4)長(zhǎng)時(shí)間鉆磨無進(jìn)尺，并且發(fā)現(xiàn)堵塞物含有垢。通過化驗(yàn)垢的成分，確定除垢劑配方，注入除垢劑8.7 m3，井深3 997 m，浸泡時(shí)間2 h。

(5)連續(xù)油管鉆磨沖砂(工具組合:?54 mm雙活瓣式單向閥+?54 mm液壓丟手+?54 mm螺桿馬達(dá)3.12 m+?62 mm平底磨鞋)，鉆磨井段3 720～4 687 m，進(jìn)尺967 m，回壓61.6～34.5 MPa，套壓67.7～54.5 MPa，泵壓43.3～58.5 MPa，排量0.20～0.28 m3/min(累計(jì)除砂52.7 L)。

五、效益評(píng)價(jià)

(1)應(yīng)用效果從表6可以看出，DN3井在應(yīng)用連續(xù)油管沖砂解堵后，油壓、產(chǎn)油量、產(chǎn)氣量均有明顯的增長(zhǎng)。

表6 DN3井沖砂前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

(2)經(jīng)濟(jì)效益：迪那3井成本448萬元，迪那2井(井況與3井類似，鉆機(jī)修井)成本2 193萬元，連續(xù)油管沖砂解堵相比鉆機(jī)修井可節(jié)約大量成本。

六、結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)技術(shù)人員創(chuàng)新性的將連續(xù)油管沖砂解堵工藝首次應(yīng)用于超高壓深井，在施工設(shè)備工具選擇、方案論證、現(xiàn)場(chǎng)把關(guān)等環(huán)節(jié)，思考周密、執(zhí)行到位、嚴(yán)控安全，最終使該工藝得以成功實(shí)施，在塔里木油田具有深遠(yuǎn)的意義。

(2)管柱結(jié)垢，如果僅采取連續(xù)油管沖砂解堵的措施，無法達(dá)到疏通管柱的目的。通過對(duì)堵塞物分析，對(duì)其結(jié)構(gòu)、成分有了充分認(rèn)識(shí)，并確定除垢劑材料配方，成功解決結(jié)垢難以清除的問題，并有效保護(hù)了井內(nèi)生產(chǎn)管柱，極大的提升了作業(yè)效率，也為迪那氣田類似井的作業(yè)提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1]楊德冰，陳建國(guó)，張文龍，等．連續(xù)油管沖砂參數(shù)優(yōu)化[J].工程技術(shù)，2010(24):41．