隔水管重置技術(shù)在海上油田的研究與應(yīng)用

周小童(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)

1 項目研究背景及意義

隨著海上油田開發(fā)進(jìn)入中后期，老油田挖潛成為油田開采的有效措施，然而老油田挖潛面臨著井槽資源緊缺等難題，一般來說海上采油平臺有許多槽口，一個槽口對應(yīng)一口井，當(dāng)其中某些井產(chǎn)量低甚至無油可采的時候，為保證采油平臺的產(chǎn)油量，我們通常首選的解決辦法是利用采油平臺剩余的空槽口新打一口井，對油田剩余油進(jìn)行開采。然而，新槽口總有利用完的時候，這個時候需要考慮外掛槽口或者新建平臺來滿足鉆井需求，但是往往需要大量的投資而不得不放棄，這時我們必須考慮重新利用老槽口進(jìn)行側(cè)鉆。老槽口側(cè)鉆是解決老井產(chǎn)量低，提高老油田挖潛效率的最直接有效的方式，因此如何高效地利用老槽口成為近幾年來調(diào)整井作業(yè)工作的重點。

文章研究的隔水管重置技術(shù)是老槽口再利用的創(chuàng)新應(yīng)用，隔水管重置技術(shù)能一次性整體切割老井套管，下入帶有預(yù)開窗斜向工具的新隔水管，后續(xù)無須單獨(dú)開窗就可以鉆出新井，從而高效地完成對老槽口的棄置和再生，重新盤活一個槽口，繼續(xù)為老油田服務(wù)，其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益巨大。就像對老槽口實施精準(zhǔn)外科手術(shù)，實現(xiàn)老井骨髓移植再造，從而產(chǎn)生一口新井。

2 技術(shù)簡介

隔水管重置技術(shù)定義：將原井眼按棄置規(guī)范進(jìn)行封堵后，磨料射流水下整體切割回收一定深度的套管(包含：隔水管、技術(shù)套管、生產(chǎn)套管等)，在底部剩余套管串上下入并座掛帶有預(yù)開窗斜向工具的新隔水管的技術(shù)叫做隔水管重置技術(shù)。隔水管重置技術(shù)作為老槽口再利用的創(chuàng)新技術(shù)，具體包括以下幾個技術(shù)亮點。

2.1 磨料射流水下切割技術(shù)[1]

磨料射流水下切割技術(shù)的原理是以高壓射流來切割水下多層套管柱，具體是水流經(jīng)高壓泵和混砂單元后混入磨料的高壓水漿經(jīng)過特殊裝置送至水下套管內(nèi)部，高壓水漿由管內(nèi)向外噴射進(jìn)行多層套管管柱的切割，從而達(dá)到老槽口棄置的要求，如圖1。目前切割能力已經(jīng)達(dá)到切斷水下油井套管柱直徑7寸至30寸的多層套管管柱，如圖2。

圖1 磨料射流水下切割原理圖

圖2 磨料射流水下切割效果圖

磨料可以分為天然磨料和人造磨料兩大類，磨料選擇主要根據(jù)一下幾個參數(shù)：粒徑、純度、形狀、濁度和氯離子含量。其中粒徑為主要選擇依據(jù)，根據(jù)使用噴嘴直徑的不同，選擇不同目數(shù)的噴嘴，以降低噴嘴堵塞情況的發(fā)生概率，粒徑應(yīng)滿足三個顆粒并排通過時寬度小于噴嘴直徑，這樣就不容易造成噴嘴堵塞。例如，噴嘴直徑是1.00mm，那么磨料最大的粒徑應(yīng)該在333μm左右，即80目磨料。通過大量的試驗比選方法，確定出不同工況下磨料材質(zhì)和目數(shù)的最優(yōu)選擇。例如套管外切割使用100#棕剛玉效果最佳。在超強(qiáng)的切割能力下，針對不同尺寸下的被切割對象，計算切割固定壓力下所需要的進(jìn)給速度、水流量、磨料消耗等，能高效完成切割作業(yè)。

2.2 多層套管拔樁力研究

磨料射流切割完成后，要回收切割完套管管柱，拔樁力的大小除了管柱自身重量外還包括井眼直徑、擴(kuò)大率、水深、套管頭高度、套管頭重量、水泥漿密度以及井身結(jié)構(gòu)參數(shù)(套管外徑、套管磅級、套管下入深度、水泥返高)等多種因素共同決定。海上施工過程中上拔阻力計算使用如下公式計算拔樁力，計算結(jié)果與實測結(jié)果比較相符。

式中：Qut為極限上拔力(t)；W為管柱重量，包括導(dǎo)管、套管和水泥環(huán)的有效重度(t)；σ為導(dǎo)管的抗拉強(qiáng)度(t/m2)；A0為導(dǎo)管未切割的面積(m2)；A為切割位置以上土圓柱體表面積(m2)；Su為土的不排水抗剪強(qiáng)度(t/m2)。

2.3 隔水管一體化技術(shù)(可調(diào)節(jié)導(dǎo)向錐+預(yù)開口斜向工具)[2]

由于老槽口的套管管柱在泥面以下位置被整體切割并拔出棄置，為解決重入導(dǎo)管下入后的定位問題以及滿足后期可側(cè)鉆功能，該項技術(shù)研究了：可調(diào)節(jié)導(dǎo)向錐，如圖3；預(yù)開窗斜向工具，如圖4。兩者結(jié)合形成隔水管一體化設(shè)計，如圖5。不但解決了重入導(dǎo)管定位問題，同時解決了導(dǎo)管偏心插入與原井眼吻合的問題，也解決了新下入隔水管如何側(cè)鉆的問題。根據(jù)現(xiàn)場回收的套管偏向情況，導(dǎo)向錐可軸向和徑向調(diào)節(jié)，以確保斜向工具與原井眼套管偏心方位一致，達(dá)到完美吻合，如圖6。

圖3 可調(diào)節(jié)導(dǎo)向錐

圖4 預(yù)開窗斜向工具

圖5 隔水管一體化設(shè)計

圖6 導(dǎo)向錐插入定位

2.4 無接箍隔水管和無接箍表層套管

調(diào)整井經(jīng)常使用修井機(jī)作業(yè)，修井機(jī)鉆盤通孔尺寸和隔水管導(dǎo)向孔尺寸是限制重入隔水管通過性的關(guān)鍵因素，本項目合理設(shè)計了無接箍隔水管，可以保證重入隔水管的通過性，同時也設(shè)計出薄接箍表層套管，保證了其在重入隔水管內(nèi)的通過性，為后續(xù)側(cè)鉆作業(yè)奠定基礎(chǔ)，如圖7。

圖7 無接箍隔水管

3 海上油田首次應(yīng)用

老井E9因為地層出砂導(dǎo)致產(chǎn)量低，多次修井效果不好，應(yīng)地質(zhì)油藏要求利用其老槽口側(cè)鉆新井，開采油田剩余油。

3.1 老井E9井身結(jié)構(gòu)情況

老井E9的井身結(jié)構(gòu)，如圖8。

圖8 E9井身結(jié)構(gòu)

3.2 現(xiàn)場作業(yè)情況

3.2.1 磨料射流水下切割作業(yè)

磨料射流組裝切割工具，切割工具吊裝到位，在泥面以下4.5m一次性切割7寸+9-5/8寸+13-3/8寸+24寸套管管柱，如圖9。

圖9 E9井磨料射流水下切割過程

3.2.2 可調(diào)節(jié)導(dǎo)向錐現(xiàn)場組裝調(diào)整

回收最底端套管，根據(jù)提升劃線標(biāo)示，察看切割斷面偏心狀態(tài)，并相應(yīng)調(diào)整斜向器導(dǎo)向錐位置偏移160mm，如圖10。

圖10 可調(diào)節(jié)導(dǎo)向錐現(xiàn)場組裝調(diào)整

3.2.3 下一體化隔水管至預(yù)定位置

在使用隔水管下入預(yù)開口斜向工具前，根據(jù)設(shè)計的側(cè)鉆方位確認(rèn)斜向器開口方位。依次下入預(yù)開口斜向器+24寸隔水管7根，如圖11。

圖11 E9井重入隔水管過程

3.2.4 隔水管重入完成情況

如圖12，通過該技術(shù)的應(yīng)用該井槽完全可滿足新井的作業(yè)。

圖12 E9井隔水管重置后效果圖

4 運(yùn)用前景及意義

該井隔水管重置作業(yè)與鄰井的2口常規(guī)磨銑開窗作業(yè)對比，分別節(jié)省126.5小時和89.5小時。單井平均節(jié)約作業(yè)工期108小時=4.5天，按照綜合日費(fèi)80萬/天，可直接節(jié)省開支360萬元。在作業(yè)效率，工期方面，隔水管重置技術(shù)的應(yīng)用相比于常規(guī)的老槽口棄置技術(shù)如：套銑、磨銑，打撈技術(shù)節(jié)省大量工期。隔水管重置技術(shù)的應(yīng)用滿足降本增效宗旨，解決了老油田深度挖潛階段，槽口資源緊缺，無法充分布署調(diào)整井的問題，開辟了調(diào)整井老槽口再利用的新通道。放眼四海，隔水管重置技術(shù)將有廣泛的應(yīng)用前景。保守估算，預(yù)計海上油田每年約有10到20口井應(yīng)用此技術(shù)，因為該項技術(shù)的應(yīng)用極大提高了老槽口再利用的效率，同時減少了巨額的新槽口和新平臺的建造費(fèi)用，成為海上油田“深度挖潛”、“穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)”的有效措施。