渤中油田大位移套管完井作業(yè)難點(diǎn)及技術(shù)措施

劉曉賓，劉 峰，徐 鯤，和鵬飛

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

渤海油田的開(kāi)發(fā)，通常采用海上平臺(tái)集中開(kāi)發(fā)的方式進(jìn)行，通過(guò)在海底安裝導(dǎo)管架，并依次布置采油井口，也方便后期采油平臺(tái)集中管理和油氣處理、運(yùn)輸。為了盡量擴(kuò)大開(kāi)采面積，大多數(shù)井實(shí)施為定向井，部分井實(shí)施為大位移井，以保證油井目的層涵蓋盡可能大的儲(chǔ)層面積。渤中油田屬于此類油田，部分井實(shí)施為大位移套管井。

大位移井的實(shí)施，能夠?qū)崿F(xiàn)油井對(duì)千米之外的儲(chǔ)層進(jìn)行開(kāi)采。但是，隨之而來(lái)的是施工難度的增加，為了保證盡可能大的水平位移，往往通過(guò)淺層造斜、深部地層大井斜穩(wěn)斜的方式。因此通常具有連續(xù)造斜段垂深較淺、連續(xù)造斜段狗腿貼近極限值、深部地層穩(wěn)斜段長(zhǎng)等特點(diǎn)。在完井作業(yè)中，存在井眼清潔難度大、目的層易出砂垮塌、生產(chǎn)管柱電纜易磨損、啟泵易過(guò)載等難題。

1 概況

渤中油田儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖與泥巖不等厚互層，砂巖巖性以中、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖為主。砂巖含量15.8 %～32.3 %，平均孔隙度16.9 %，平均滲透率273.1 mD，儲(chǔ)層物性中孔、中滲。地面原油為中質(zhì)原油，具有膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量中等、含蠟量高、含硫量低等特點(diǎn)。

在該區(qū)塊實(shí)施的大位移井，具有井斜大、穩(wěn)斜段長(zhǎng)等特點(diǎn)，目的層的井斜往往接近水平段，鉆完井作業(yè)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)定向井。針對(duì)大位移井的特點(diǎn)研發(fā)配套技術(shù)，并制定相應(yīng)的作業(yè)措施，避免完井作業(yè)出現(xiàn)復(fù)雜情況，保證渤中油田的高效開(kāi)發(fā)和作業(yè)安全[1-4]。

2 大位移套管完井作業(yè)難點(diǎn)

大位移套管井由于井斜大、穩(wěn)斜段長(zhǎng)，井底雜質(zhì)及泥漿中的加重材料在井底沉積，井筒清潔的流速遠(yuǎn)高于常規(guī)井；井底雜質(zhì)返出不完全，容易造成后續(xù)管柱阻卡、污染儲(chǔ)層等問(wèn)題。同時(shí)，儲(chǔ)層段井斜大，射孔后容易出現(xiàn)地層出砂、高邊炮眼垮塌，從而引起砂埋管柱、礫石充填起砂橋、地層垮塌等一系列問(wèn)題。最后，下入生產(chǎn)管柱摩阻增大，管線磨損風(fēng)險(xiǎn)高，電泵下入位置井斜大也容易造成啟泵困難。

2.1 井筒清潔難度高

按照流體攜帶固相雜質(zhì)的分析數(shù)據(jù)，對(duì)于井斜大于55°的井，井底雜質(zhì)極易在下井壁形成巖屑床，且不易清除。如果攜砂速度不能將井底雜質(zhì)攜帶出井筒，停泵后，井底雜質(zhì)在井底沉積，容易在鉆臺(tái)接箍處堆積成臺(tái)肩或形成砂橋，在下入射孔管柱、防砂管柱時(shí)容易產(chǎn)生阻卡，影響作業(yè)的成功率。尤其對(duì)于復(fù)合套管井，由于套管尺寸的變化，容易使巖屑在套管變徑位置堆積形成砂橋，下入后續(xù)作業(yè)管柱時(shí)產(chǎn)生阻卡。

井筒清潔作業(yè)中，碎屑產(chǎn)生來(lái)源主要有五個(gè)：井口小型落物、套管內(nèi)壁附著物、固井過(guò)程中水泥殘留、鉆井過(guò)程中套管附件碎片、裸眼段返出碎屑，碎屑沉積部位多位于尾管掛頂部、井口等變徑部位（見(jiàn)圖1）。

2.2 地層出砂風(fēng)險(xiǎn)大

圖1 回收抗磨補(bǔ)芯時(shí)沖洗出的固相顆粒

渤中油田多為高孔中高滲疏松砂巖油藏，地層膠結(jié)強(qiáng)度差，在射孔揭開(kāi)儲(chǔ)層后，射孔液、完井液等外部流體侵入儲(chǔ)層，儲(chǔ)層砂體受外部流體浸泡后，應(yīng)力情況及膠結(jié)強(qiáng)度發(fā)生變化，對(duì)于大斜度井，在重力的作用下，地層極易出砂。

地層出砂后，原有孔隙結(jié)構(gòu)被破壞，炮眼垮塌，直接導(dǎo)致油井減產(chǎn)甚至無(wú)產(chǎn)出；若地層砂返出過(guò)多（見(jiàn)圖2），套管周圍地層虧空，容易造成儲(chǔ)層垮塌，造成套管變形或者破損，影響井筒完整性。

圖2 射孔后地層出砂并沖洗至地面

圖3 大位移套管井下入生產(chǎn)管柱時(shí)電纜磨損情況

2.3 生產(chǎn)管柱作業(yè)難點(diǎn)

對(duì)于大位移井，生產(chǎn)管柱下入過(guò)程中，由于重力影響，管柱貼近井眼低邊一側(cè)，因此油管外壁與單側(cè)套管內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦嚴(yán)重，隨生產(chǎn)管柱下入井內(nèi)的電纜、液控管線、電泵機(jī)組及工具等在摩擦的過(guò)程中，存在磨損較重造成電纜絕緣失效、線纜磨斷等風(fēng)險(xiǎn)（見(jiàn)圖3）。電泵機(jī)組下入位置井斜較大時(shí)，由于電潛泵的轉(zhuǎn)子不居中，容易造成啟泵易過(guò)載、初始電流高、電泵運(yùn)行摩阻大等問(wèn)題。

3 大位移套管完井適應(yīng)性技術(shù)措施

3.1 井筒清潔工藝

在完井作業(yè)時(shí)，通常下入一趟刮管洗井管柱進(jìn)行井眼清潔，保證井筒內(nèi)干凈后再進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。在刮管洗井作業(yè)時(shí)，環(huán)空返速越高，洗井效果越好，因此要盡可能的提高洗井排量并保證環(huán)空容積盡可能??；與此同時(shí)，采用新工具保證大井斜段的井筒清潔[5]。

3.1.1 活動(dòng)管柱破壞巖屑床 在刮管洗井作業(yè)時(shí)，保持洗井排量最大的同時(shí)，間歇上下活動(dòng)管柱，并緩慢正轉(zhuǎn)管柱，使管柱在井底處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，鉆桿在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中能夠破壞井底的巖屑床，期間由于流體擾動(dòng)造成的紊流效果，也能夠提高洗井效率，有效防止固相雜質(zhì)沉降。

3.1.2 采用新型井筒清潔工具 在刮管洗井作業(yè)中，懸浮顆?？梢噪S洗井液排出，但水泥殘?jiān)?、鐵屑等密度較高的固相顆粒，由于返速不足以攜帶出井口，容易在井底堆積，對(duì)后續(xù)作業(yè)產(chǎn)生影響。采用新型井筒清潔工具，在刮管洗井過(guò)程中，能夠?qū)⒕椎墓滔嚯s質(zhì)進(jìn)行收集（見(jiàn)圖4），避免部分固相顆粒在井底沉積，對(duì)后續(xù)下入管柱造成阻卡，保證后續(xù)作業(yè)的順利。

圖4 新型井筒清潔工具收集井底雜質(zhì)

3.2 屏蔽暫堵技術(shù)

大位移井疏松砂巖地層在射孔作業(yè)后，容易出現(xiàn)地層出砂。針對(duì)這種情況，為了減少完井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害，研發(fā)一種無(wú)固相成膜暫堵完井液。該完井液在滿足常規(guī)完井液不傷害儲(chǔ)層的特點(diǎn)外，添加一種可以自動(dòng)降解的纖維類添加劑，液體黏度高，懸浮性能好，并且能夠在炮眼表面形成一層致密薄膜封堵儲(chǔ)層，封堵效果遠(yuǎn)好于常規(guī)完井液（見(jiàn)圖5），能夠避免外部流體侵入儲(chǔ)層，也避免地層出砂，保證射孔和防砂作業(yè)時(shí)儲(chǔ)層的穩(wěn)定和井筒清潔，保證作業(yè)工具安全和循環(huán)通暢[6-8]。

圖5 暫堵型完井液與常規(guī)完井液巖心浸泡（30 s）情況對(duì)比

3.3 生產(chǎn)管柱精細(xì)下入技術(shù)

針對(duì)大位移井生產(chǎn)管柱下入難題，從兩方面進(jìn)行解決[9]。

對(duì)于電纜、管線磨損較重的問(wèn)題，在管柱下入時(shí)，根據(jù)井眼實(shí)鉆軌跡，結(jié)合起鉆時(shí)對(duì)鉆桿磨損位置的確認(rèn)，找出在起下鉆過(guò)程中磨損較重的一側(cè)，并與井口方位進(jìn)行對(duì)應(yīng)，在下入生產(chǎn)管柱時(shí)，將電纜、管線及工具接頭等易磨損的位置，遠(yuǎn)離易磨損的一側(cè)，避免在下入過(guò)程中對(duì)管線等的磨損損害。

對(duì)于電泵下入位置井斜較大的井，經(jīng)常存在啟泵投產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)過(guò)載的情況，主要原因是由于電泵轉(zhuǎn)子在井底偏向電泵一側(cè)，造成起始摩阻增大，從而造成啟動(dòng)電流高，引起啟泵過(guò)載。可以嘗試邊反循環(huán)邊啟泵，由于流體的沖洗作用，電泵轉(zhuǎn)子處于浮動(dòng)或者緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，啟泵的起始摩阻降低，更容易啟泵成功。如果仍無(wú)法順利啟泵，則嘗試使用工頻柜進(jìn)行啟泵，由于變頻柜初始啟動(dòng)電壓和頻率較低，提供的初始功率和初始扭矩較??；而工頻柜提供的初始電壓為額定電壓，初始功率和初始扭矩遠(yuǎn)大于變頻柜，更容易啟泵成功。另外，啟泵過(guò)載也與地層流體黏度有關(guān)，一般對(duì)高黏度、高含蠟原油，特別是稠油溫度降低以后，黏度急劇提高，從而造成啟泵過(guò)載，對(duì)于該種情況，一般嘗試用地?zé)崴蛘呦∮蛯?duì)電泵進(jìn)行沖洗，將電泵位置的高黏度原油清洗出來(lái)后，再進(jìn)行啟泵作業(yè)。

4 結(jié)論

為了適應(yīng)渤中油田高效開(kāi)發(fā)需要，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，探索出一套適用于渤中油田大位移套管完井作業(yè)的技術(shù)措施，避免了大位移和大井斜產(chǎn)生的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，有效的防止了地層出砂和儲(chǔ)層傷害，保證現(xiàn)場(chǎng)完井作業(yè)的安全高效。

該技術(shù)對(duì)常規(guī)大位移套管完井具有普遍適用性，為其他區(qū)域類似井作業(yè)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒，具有廣泛的推廣價(jià)值。