通過質(zhì)量攻關(guān)縮短礫石充填完井施工時(shí)間

劉言理

中國(guó)石油大港油田分公司 石油工程研究院 （天津 300280）

0 引言

大港油田疏松砂巖油藏比例較大，主要集中在灘海、羊三木、孔店、港東、港西等油田的館陶、東營(yíng)、沙河街及部分明化地層。以上區(qū)塊地層砂含有大量粉細(xì)砂，且分選性差、均勻性差，獨(dú)立篩管完井不足以起到長(zhǎng)期有效防砂的作用，急需采用礫石充填完井工藝，以充分保證防砂效果。

礫石充填完井是在篩管與裸眼地層或者篩管與油層套管之間充填擋砂礫石，起到先期防砂的作用。該工藝施工過程中利用泵車將液體和礫石一起泵入井中，最終礫石留在篩管外，液體從油套環(huán)空返回地面。同時(shí)，礫石充填完井在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中遇到了沖管吊卡設(shè)計(jì)不合理、井內(nèi)有沉砂段、人工加砂效率低、對(duì)接信號(hào)不明顯等問題，為此開展了質(zhì)量攻關(guān)活動(dòng)[1-3]。

1 現(xiàn)狀調(diào)查與目標(biāo)設(shè)定

2014—2016年，礫石充填完井工藝在大港油田施工由10井次增加到20井次，單井平均礫石充填完井施工時(shí)間由92 h增加到108 h，單井平均生產(chǎn)成本由11.04萬(wàn)元增加到12.96萬(wàn)元，嚴(yán)重制約著工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用。為降低礫石充填完井施工時(shí)間，成立了質(zhì)量攻關(guān)小組，通過對(duì)影響因素進(jìn)行分析，確定了要因并改進(jìn)，以期縮短施工時(shí)間、降低成本。攻關(guān)小組對(duì)影響礫石充填完井施工時(shí)間的主要原因進(jìn)行了分析統(tǒng)計(jì)[4-6]，結(jié)果見表1。

由表1可以看出，影響礫石充填完井施工時(shí)間的主要因素是“下對(duì)接管柱時(shí)間”和“礫石充填時(shí)間”，這兩個(gè)因素占時(shí)比達(dá)80.76%，是重點(diǎn)改進(jìn)的不良因素[7]。同時(shí)通過對(duì)施工井進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，模擬施工流程并結(jié)合部分地面試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可縮短施工時(shí)間36 h，水平井礫石充填完井施工時(shí)間可降低到72 h，因此小組將目標(biāo)設(shè)定為72 h。

2 原因分析與確認(rèn)

小組成功開展頭腦風(fēng)暴會(huì)議，運(yùn)用關(guān)聯(lián)圖法分析末端因子。針對(duì)下對(duì)接管柱時(shí)間長(zhǎng)和礫石充填時(shí)間長(zhǎng)兩個(gè)癥結(jié)問題，通過人、機(jī)、料、法、環(huán)進(jìn)行了逐項(xiàng)分析，找出了8條末端因素，如圖1所示。針對(duì)末端因素進(jìn)行分析得到要因，確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)為延長(zhǎng)施工時(shí)間占要求下對(duì)接管柱時(shí)間比例超過30%，具體見表2。

表1 影響礫石充填完井施工時(shí)間因素分析

圖1 確定末端因素關(guān)聯(lián)圖

3 對(duì)策制定與實(shí)施

3.1 對(duì)策制定

1）沖管吊卡設(shè)計(jì)不合理。針對(duì)要因一制定了兩種對(duì)策：對(duì)策一，設(shè)計(jì)一體式吊卡；對(duì)策二，設(shè)計(jì)組合式吊卡。小組成員對(duì)兩種對(duì)策進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比及吊卡本體材料分析，選用本體材料42CrMo鋼的一體式吊卡，即優(yōu)選對(duì)策一。

2）井內(nèi)有沉砂段。針對(duì)要因二設(shè)計(jì)了3條對(duì)策：對(duì)策一，通井時(shí)反洗井至出口無(wú)砂；對(duì)策二，管柱串末端導(dǎo)向裝置由不可沖砂型改為側(cè)向沖砂導(dǎo)向裝置；對(duì)策三，管柱串末端導(dǎo)向裝置由不可沖砂型改為底部沖砂導(dǎo)向裝置。對(duì)策一不能實(shí)現(xiàn)任意時(shí)刻井內(nèi)沒有沉砂段，將對(duì)策二、對(duì)策三在試驗(yàn)井內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，管柱下放過程中同時(shí)模擬地層出砂，3種對(duì)策每種下放10次管柱。試驗(yàn)結(jié)果表明，底部沖砂導(dǎo)向裝置效果較好。

表2 要因確認(rèn)表

3）敞口漏斗加砂效率低。針對(duì)要因三設(shè)計(jì)了兩種對(duì)策，兩種加砂方式均為自動(dòng)加砂方式，保證加砂效率和施工質(zhì)量。對(duì)策一，自備吊加砂；對(duì)策二，混砂車加砂。比較分析后認(rèn)為：自備吊加砂施工過程利用砂子自身重力自動(dòng)加砂，安全性高；砂子直接裝在自備吊車上，設(shè)備一體化，裝運(yùn)施工快捷，實(shí)用性強(qiáng)。因此優(yōu)選對(duì)策二。

4）對(duì)接信號(hào)不明顯。針對(duì)要因四設(shè)計(jì)了兩種對(duì)策：對(duì)策一，對(duì)接裝置采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)；對(duì)策二：對(duì)接裝置采用插管機(jī)構(gòu)。將對(duì)接裝置設(shè)計(jì)成帶有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)的形式以及插管機(jī)構(gòu)。在試驗(yàn)井中進(jìn)行對(duì)接試驗(yàn)，每種對(duì)策對(duì)接20次。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)接裝置采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)對(duì)接效果好，地面壓力表波動(dòng)信號(hào)明顯。

3.2 對(duì)策實(shí)施

1）研發(fā)一體式吊卡。根據(jù)吊卡設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致吊卡安裝時(shí)間過長(zhǎng)、吊卡一次安裝成功率不高、起下沖管工序增加等問題，研發(fā)設(shè)計(jì)了新型的一體式吊卡（圖2），實(shí)現(xiàn)沖管快速安裝、入井。

圖2 新型一體式吊卡

2）研制底部沖砂導(dǎo)向裝置。針對(duì)原導(dǎo)向裝置遇到井內(nèi)有沉砂段無(wú)法進(jìn)行沖砂繼續(xù)下放管柱的問題，研發(fā)了底部沖砂導(dǎo)向裝置（圖3），確保管柱可邊沖砂邊下入。

圖3 改進(jìn)前后導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3）采用自備吊加砂。針對(duì)原人工加砂過程中，砂比不可控、加砂速度慢、加砂不連續(xù)、砂漿不均勻、容易導(dǎo)致管線堵塞等問題，采用自備吊加砂，研發(fā)設(shè)計(jì)了可調(diào)式自動(dòng)加砂漏斗裝置，如圖4所示。

圖4 改進(jìn)前后加砂示意圖

4）對(duì)接裝置采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)。針對(duì)對(duì)接裝置在對(duì)接過程中對(duì)接信號(hào)不明顯的問題，在對(duì)接裝置上設(shè)計(jì)了導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)，如圖5所示。

圖5 密封機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)示意圖

4 實(shí)施效果

本次質(zhì)量攻關(guān)活動(dòng)共施工礫石充填完井5口，平均水平井礫石充填完井施工時(shí)間68 h，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。小組實(shí)現(xiàn)了將水平井礫石充填完井施工時(shí)間由108 h降低到72 h的預(yù)期目標(biāo)，小組質(zhì)量攻關(guān)活動(dòng)取得了良好的效果，單井平均縮短施工時(shí)間40 h。按照水平井礫石充填完井施工時(shí)費(fèi)0.12萬(wàn)元計(jì)算，小組創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)效益為：0.12×40×5=24萬(wàn)元，節(jié)約施工時(shí)間：40×5=200 h。

表3 礫石充填完井施工時(shí)間統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過開展質(zhì)量攻關(guān)活動(dòng)，達(dá)到了縮短礫石充填完井施工時(shí)間的目的。并且研制了一體式吊卡、底部沖砂導(dǎo)向裝置等新型工具，對(duì)加砂工藝和管柱對(duì)接工藝進(jìn)行了改進(jìn)，確保了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果和施工效率，為大港油田提質(zhì)增效、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。