雙向洗井裝置在恩平油田的應(yīng)用

江華，韋紅術(shù)，張俊斌(中海石油(中國)有限公司深圳分公司深水工程技術(shù)中心，廣東 深圳 518067)

近年來，國內(nèi)外針對水平井防砂完井工藝技術(shù)和洗井工藝進行了大量研究。2011年，沈琛等[1]對膨脹篩管在大慶油田中的應(yīng)用進行了研究，指出其相對于普通篩管更有利于增大泄油面積提高產(chǎn)量的特點；黃愛芹等[2]對自動連續(xù)灌漿裝置進行了研究，利用連通器結(jié)構(gòu)原理實現(xiàn)了鉆井過程中的自動連續(xù)灌漿；2013年，王立蘋等[3]對海上油田防砂完井注水井反洗工藝和工具進行了相關(guān)研究，并結(jié)合現(xiàn)場實踐提高了水驅(qū)開發(fā)效果；2014年，何成偉等[4]對繞絲篩管防砂施工過程中管柱、座封、套損等產(chǎn)生的原因進行了分析，并提出相應(yīng)預防措施；李大建等[5]對低壓水平井沖砂工藝進行了研究，指出了目前常規(guī)沖砂工藝技術(shù)的不足，同時設(shè)計了新型井筒高效沖砂工藝；張好林等[6]對水平井沖砂洗井主要工具進行了論述，并指出沖砂洗井發(fā)展主要集中在沖砂與壓力一體化等方面；2017年，劉言理[7]設(shè)計了一種可沖礫石充填裝置，實現(xiàn)沖防一體化完井，保證了防砂完井質(zhì)量；2018年，杜衛(wèi)剛[8]對泥質(zhì)粉砂巖油氣藏防砂技術(shù)進行了分析，提出了泥質(zhì)粉砂巖地層防砂工藝及配套措施的選擇方式。

雖然目前國內(nèi)外針對水平井完井工藝及洗井工藝進行了大量研究，但是針對于完井時下篩管過程中的洗井灌漿技術(shù)缺乏進一步論證，同時對雙向洗井裝置的使用也缺乏相應(yīng)的應(yīng)用論證。為此，筆者結(jié)合恩平油田完井方式(采用模塊鉆機進行完井；水平井采用裸眼完井，下入優(yōu)質(zhì)篩管防砂、ICD控水篩管和打孔管支撐井壁這3種完井方式；定向井采用套管射孔，下入優(yōu)質(zhì)篩管+礫石充填防砂、不防砂分層開采管柱完井；工作液采用隱形酸完井液體系，水平段采用與鉆井液相配套的破膠液破膠)對該油田完井灌漿工藝進行進一步研究。圍繞“節(jié)能增效”這一主題，優(yōu)化鉆完井設(shè)計，優(yōu)選先進工藝及工具，細化方案及作業(yè)程序，提高工作效率。在水平井的下部完井作業(yè)中，選擇使用STARSE新型完井工具雙向洗井裝置，將引鞋、洗井密封筒、短盲管及限壓自動灌漿閥有機結(jié)合，不但使完井管柱下入過程實現(xiàn)自動灌漿功能，而且為完井管柱安全、高效、環(huán)保的下放至設(shè)計深度提供有力保障，彌補了傳統(tǒng)完井工藝的不足。

1 傳統(tǒng)裸眼完井工藝

1.1 傳統(tǒng)的裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的裸眼篩管防砂下部完井管柱包括頂部封隔器、篩管、管外封隔器、洗井密封筒、短盲管和雙閥引鞋[9，10],結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 對應(yīng)的完井施工程序

對應(yīng)的完井施工程序如下：鉆水平裸眼段→短起下鉆，通井循環(huán)→替無固相鉆開液→沖洗防噴器→下刮管工具，刮洗封隔器坐封位置；清洗套管至返出干凈→起鉆→組裝防砂外管柱→組裝內(nèi)管柱→探底配管→連接頂部封隔器總成及坐封工具→測上提、下放懸重→循環(huán)功能測試→下鉆至設(shè)計位置，期間用地面泵定深、定量向鉆具內(nèi)灌鉆開液。由于底部是單向閥引鞋，下鉆期間井內(nèi)鉆井液無法進入鉆桿內(nèi)，一般每下5～10柱鉆桿需灌滿一次→替完井液、替破膠液、破膠、洗井→投球、坐封頂部封隔器、驗封、脫手、剪切球座→起出送入鉆具及內(nèi)管柱。

1.3 現(xiàn)有技術(shù)存在問題分析

1)送防砂管柱期間，每5～10柱鉆桿灌滿一次，耽誤大量的鉆機時間，作業(yè)效率不高。

2)送篩管下鉆時間較長，裸眼空置時間長，增加了井眼縮徑、卡鉆等風險。

3)送鉆作業(yè)時間長，增加近井地帶外來液體滲入深度，造成近井地帶污染。

4)在裸眼長度長的情況下，一方面當管柱進入裸眼內(nèi)如灌漿不及時，會造成管柱下放期間環(huán)空壓差較大，可能會導致封隔器意外丟手；另一方面，灌漿時管柱停留時間長，容易造成粘卡，增加作業(yè)風險。

5)灌漿操作期間，不可避免的出現(xiàn)泥漿外溢，造成泥漿損失和井口鉆臺區(qū)域的環(huán)境污染。

2 新型裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)

為了解決現(xiàn)有技術(shù)上存在的問題，STARSE公司研發(fā)成功一種可根據(jù)洗井作業(yè)的需要，方便地實現(xiàn)了自動連續(xù)灌漿和正、反循環(huán)洗井功能的設(shè)備雙向洗井裝置及其工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中影響作業(yè)時效且容易污染周圍環(huán)境的問題。雙向洗井裝置包括送入鉆具和防砂管柱，防砂管柱通過頂部封隔器及坐封工具與送入鉆具連接，且通過送入鉆具送入井筒內(nèi)，防砂管柱包括外管柱和內(nèi)管柱，內(nèi)管柱設(shè)置在外管柱的管腔內(nèi)，外管柱與所述井筒內(nèi)壁間形成環(huán)空。正循環(huán)時，從地面泵組→送入鉆具→頂部封隔器→沖管→插入密封→浮鞋→環(huán)空→井口。反循環(huán)時，從地面泵組→環(huán)空→浮鞋→插入密封→沖管→頂部封隔器→送入鉆具→井口。

圖2 新型裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖

新型裸眼篩管防砂下部完井管柱包括頂部封隔器、篩管、管外封隔器和雙向洗井裝置,結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

2.1 雙向洗井裝置結(jié)構(gòu)特征

STARSE雙向洗井裝置主要由內(nèi)置密封筒、閥芯(單向閥)和彈簧組件、扶正模塊及噴射頭組成,示意圖如圖3所示，配套插入密封裝置示意圖如圖4所示，配套一體化設(shè)備如圖5所示。利用彈簧的彈力將洗井閥芯緊緊地壓在密封面上，使洗井閥通道封死。洗井時通過機械或液壓打開球閥，兩側(cè)的循環(huán)通道被打通。洗井結(jié)束后閥芯在彈簧力的作用下自行關(guān)閉，封閉洗井通道。底部引鞋結(jié)構(gòu)，帶有向下噴射式?jīng)_洗孔，以利于沖洗可能遇到的砂橋或其他堵塞物，可靠的回壓密封機構(gòu)，使得水泥漿或泥漿流過阻力小，回壓彈簧和閥體設(shè)計先進，具有耐高溫和長時間大排量循環(huán)沖蝕能力。

圖3 STARSE雙向洗井裝置示意圖 圖4 配套插入密封裝置示意圖 圖5 配套一體化設(shè)備

2.2 雙向洗井工藝技術(shù)特點

1)結(jié)合水平井完井工藝，雙向洗井裝置采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，洗井裝置帶有內(nèi)置密封筒和球面密封，閥座采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證不被泥砂堵塞，保證關(guān)閉后的密封效果，確保防砂安全。

2)過流面積大，滿足大排量循環(huán)洗井，利于井眼清潔，可正反循環(huán)洗井，增加了在裸眼內(nèi)遇阻的處理措施。

3)底部圓弧導向頭結(jié)構(gòu)，方便下入，保留和改進了傳統(tǒng)浮鞋的沖洗功能。

4)雙向洗井裝置在洗井插入密封插入后打開，可實現(xiàn)正反循環(huán)洗井及連續(xù)自動灌漿功能，降低了井控風險，避免了因不連續(xù)灌漿造成封隔器意外脫手的風險。

5)雙向洗井完井工藝簡化了人工灌漿作業(yè)程序，減少了鉆完井液的損失，降低了環(huán)境污染。下鉆過程中，鉆完井液經(jīng)該裝置的底部進入鉆具，減少了鉆完井液中固相對篩管污染。

6)減少了裸眼暴露時間，降低了因井眼縮徑等復雜情況導致管柱下入的風險，同時減少了鉆完井液對儲層的損害，提高了油井完善程度。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

雙向洗井裝置在恩平油田群鉆完井開發(fā)一期項目現(xiàn)場作業(yè)中，下部完井管柱均順利下放至設(shè)計深度，單向閥打開和關(guān)閉密封功能可靠，投產(chǎn)后生產(chǎn)正常。節(jié)約時效方面，恩平項目共計32口水平井使用雙向洗井裝置(完井方式統(tǒng)計表見表1)，平均井深3438m，裸眼段平均長度為512m，自動灌漿功能使每口井節(jié)省人工灌漿時間約為3.5h，32口井共計節(jié)省作業(yè)時間約為112h。

以A8H井為例：該井為水平開發(fā)井，完鉆井深為2968m，裸眼長度411m，采用新型無固相的弱凝膠體系(PRD泥漿體系)，6in優(yōu)質(zhì)篩管進行裸眼防砂完井，防砂管串底部連接雙向洗井裝置，實現(xiàn)自動灌漿功能，節(jié)約人工灌漿時間(每10柱灌一次，每次20min)約3.5h，作業(yè)時效顯著提高。

表1 完井方式統(tǒng)計表

4 結(jié)論與認識

1)針對于采用篩管防砂完井方式進行完井的水平井均可采用雙向洗井裝置，同時結(jié)合配套洗井工藝可實現(xiàn)正、反循環(huán)洗井，滿足完井防砂工藝和作業(yè)安全需要，利于異常復雜情況下措施的順利實施。

2)雙向洗井裝置及洗井工藝能實現(xiàn)連續(xù)自動灌液功能，在灌漿過程中具有簡化作業(yè)程序，節(jié)省作業(yè)時間等優(yōu)點；自動灌液時，液體不經(jīng)過篩管，避免污染篩管；內(nèi)外管柱結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)場操作方便；減少裸眼空置時間，減小了完井管柱粘卡、下不到位的潛在風險，降低了出現(xiàn)復雜情況的概率，現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)濟效益明顯。

3)雙向洗井裝置在恩平油田群鉆完井開發(fā)一期項目現(xiàn)場作業(yè)中，下部完井管柱均順利下放至設(shè)計深度，單向閥打開和關(guān)閉密封功能可靠，單井灌漿時間節(jié)約3.5h左右，顯著提高作業(yè)時效，增加經(jīng)濟效益，充分貫徹了“節(jié)能增效”的指導思想，具有良好的推廣前景。

[參考文獻]

[1]沈琛,寧學濤,朱海波,等.膨脹篩管防砂技術(shù)研究[J].石油鉆采工藝,2011,33(1):102～104.

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[9] 萬仁傅.現(xiàn)代完井工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[10] 《海上油氣田完井手冊》編委會.海上油氣田完井手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.