負壓射孔與防漏失一體化工藝技術(shù)

王向東，王 輝，張 勇，施明華，周大志

(中石化勝利油田分公司，山東 東營 257237)

引 言

勝利海上埕島油田東斜坡位于埕島油田主體東北部，東營組油藏具有埋藏深、油藏溫度高、孔隙度及滲透率低等特點，儲層平均孔隙度為13.3%～17.4%，平均滲透率為44×10－3μm2。由于依靠天然能量彈性開采，無注水能量補充，地層能量衰減較快，地層虧空嚴重[1－7]。為保證東營組低滲油藏的長效開發(fā)，研制了超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝管柱，使用超深穿透彈射孔，增大近井地帶泄油面積，提高油井產(chǎn)量[8－10];同時通過射孔+防漏失閥一趟施工，避免作業(yè)或生產(chǎn)過程中外來流體接觸地層，提高了油層保護水平，在試驗及現(xiàn)場應(yīng)用中取得了較好效果。

1 超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝技術(shù)

1.1 管柱結(jié)構(gòu)

圖1 射孔留槍防漏失一體化管柱

射孔槍管串主要由射孔槍、壓力起爆器、沉砂緩沖器、減震器、壓力開孔裝置和射孔封隔器組成(圖1)，自下而上依次連接。壓力開孔裝置設(shè)有泄油孔，安裝在壓力開孔裝置中的導(dǎo)壓管與位于射孔封隔器上方的旁通連通。旁通的上部通過油管自下而上依次連接防漏失閥和懸掛丟手封隔器。旁通中的導(dǎo)壓管與位于射孔封隔器下方的壓力開孔裝置連通，可將射孔封隔器上方油套環(huán)空中的液體壓力通過旁通的進液孔和導(dǎo)壓管傳遞到下方的壓力開孔裝置中，打開泄油孔，使射孔封隔器下方的油套環(huán)空與其上方的油套環(huán)空連通，形成負壓射孔。同時防漏失閥又可防止完井液進入射孔封隔器下方的油層。該管柱從懸掛丟手封隔器處丟開，將其以下的防漏失閥和射孔槍管串全部留在井下。防漏失閥是防止液體下行的單向閥，來自油層的液體可以將防漏失閥的閥球頂開上行，而來自上方油管中的完井液只能將閥球與閥座閉合，完井液不能通過。

懸掛丟手封隔器(圖2)的丟手機構(gòu)主要包括丟手頭、上連接管、球座中心管和下中心管，上連接管的上部外圓設(shè)有螺紋與球座中心管連接。為了簡便操作，容易倒扣，懸掛丟手封隔器在丟手時，無需上提找出管柱的懸重中和點，就可以倒扣丟手;上連接管進液孔兩側(cè)的管體上裝有密封圈，防止帶壓液體從上連接管與下中心管之間的環(huán)空泄露，導(dǎo)致射孔槍引爆失敗;為防止懸掛丟手封隔器提前丟手，在懸掛丟手封隔器的液壓缸與上套筒之間裝有防轉(zhuǎn)銷釘。

圖2 懸掛丟手封隔器結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

負壓射孔是指井底液柱壓力低于儲層壓力條件下的射孔，由于油管內(nèi)外負壓差的存在，可使地層流體產(chǎn)生一個反向回流，沖洗射孔孔眼，避免孔眼堵塞和射孔液對儲層的損害，同時還可減輕壓實作業(yè)程度。一體化管柱應(yīng)用專用射孔丟槍封隔器、井下防漏失閥與超深穿透射孔槍串結(jié)合，使用油管傳輸，實現(xiàn)2個工具的一趟下入，同時實現(xiàn)大負壓射孔及井液防漏失，實現(xiàn)井液與油層的徹底隔離，最終達到保護油層的目的。

工作原理為:工具管串通過油管連接下入油井中，管柱下到射孔井段后正轉(zhuǎn)管柱，下放加壓使射孔封隔器坐封于套管內(nèi)，使其封隔密閉油套環(huán)空。通過油管與套管之間的環(huán)空打壓，使壓力通過旁通傳至導(dǎo)壓管，經(jīng)泄油孔傳壓至壓力起爆器將射孔槍引爆。油層返出流體上行，經(jīng)泄油孔與導(dǎo)壓管之間的環(huán)空，流經(jīng)防漏失閥和懸掛丟手封隔器及油管，最終流至地面。放噴求產(chǎn)后，在油管內(nèi)投鋼球，將懸掛丟手封隔器分階梯打壓坐封，然后正轉(zhuǎn)油管，將懸掛丟手封隔器的丟手機構(gòu)與下部連接的管柱脫離，將下部連接的工具和射孔管串留于井內(nèi)，最后下入電泵完井管柱完成施工。

2.3 主要工具技術(shù)參數(shù)

2.3.1 射孔丟槍封隔器

(1)射孔丟槍封隔器坐封方式為液壓坐封，解封方式為上提管柱，膠筒耐溫為160℃，工作壓力不大于35 MPa，丟手方式為投球打壓或正轉(zhuǎn)管柱方式。

(2)技術(shù)特點:增加了封隔器膠筒的密封機構(gòu)，保證油套管不連通，提高負壓射孔成功率;增加防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，保證PT封隔器在前期正轉(zhuǎn)坐封時不會使射孔丟槍封隔器提前跟隨其旋轉(zhuǎn)坐封;增加了帶倒扣器的丟手方式，丟手時無需記錄指重表讀數(shù)，管柱加壓70～80 kN后可直接丟手成功，施工簡單，可靠性強。

2.3.2 井下防漏失閥

井下防漏失閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由上軸承、下軸承、上連接管、中心管、防轉(zhuǎn)銷釘、“O”型圈、液壓缸、伸縮彈簧等組成(圖3)。整體采取316不銹鋼材質(zhì)，選取特殊材質(zhì)加工伸縮彈簧，連通處采用大水眼設(shè)計，耐溫為160℃，高溫下能夠在設(shè)置壓力下完成開關(guān)動作。

圖3 防漏失閥結(jié)構(gòu)

2.3.3 射孔槍管串

結(jié)合一體化工藝管柱的特點，在管柱的組合及性能上進行了優(yōu)化和完善，主要表現(xiàn)在:使用了延時起爆技術(shù)，在射孔器起爆信號檢測時不受壓力波動影響，判斷準確，并能保證壓力開孔裝置在射孔器起爆前實現(xiàn)開孔，油套連通形成負壓;使用了縱向+橫向減震器組合，有效減少射孔器起爆時震動對上部管串、儀器的影響;主要射孔技術(shù)參數(shù):射孔彈射孔深度為1200 mm，孔徑為12 mm，設(shè)置油管負壓值為15～25 MPa。

3 現(xiàn)場實例分析

該一體化工藝技術(shù)自2013年首次試驗成功以來，已在各類中低滲油藏連續(xù)成功實施6井次，現(xiàn)場施工成功率為100%，累計產(chǎn)油12000 t。

以埕北812A－5井為例。該井儲層巖性主要為長石巖屑砂巖，石英含量為41% ～45%，粒度中值為0.17～0.33 mm，滲透率較低，為107×10－3μm2，孔隙度為20%。地層壓降約為6.5 MPa，壓力系數(shù)約為0.8091。該井壓力系數(shù)低，洗井時會發(fā)生漏失現(xiàn)象，對儲層造成傷害;射孔井段薄，給射孔準確性帶來了難度;該井投產(chǎn)作業(yè)前鉆井泥漿已浸泡井筒超過60 d，油層近井地帶存在一定程度的泥餅污染。

結(jié)合該井油藏實際情況，選擇實施了超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝技術(shù)。施工中，一體化管柱由油管輸送下至預(yù)定位置后，通過電測校深，調(diào)配管柱至射孔器正對射孔油層井段后，首先下部射孔封隔器正轉(zhuǎn)，坐封于套管內(nèi)，封隔密閉油套環(huán)空;之后再通過油套管環(huán)空打壓，完成射孔器的負壓起爆射孔(油管負壓為25 MPa)，地層上返出液后，通過油嘴進行放噴，放噴結(jié)束后，油管內(nèi)投入鋼球打壓，將懸掛丟手封隔器分級坐封，完成油套環(huán)空的二次密封;最后通過正轉(zhuǎn)管柱實現(xiàn)懸掛丟手封隔器的丟手，將丟手管串留于井內(nèi)，再對井下防漏失閥進行開啟壓力驗證(開啟壓力設(shè)置為21 MPa)，在低于防漏失閥開啟壓力值下對井筒進行反循環(huán)洗壓井，最后起出丟手管柱，下入電泵完井管柱完井。該井僅用時6 d完成全部投產(chǎn)作業(yè)，相比鄰井同類型油井投產(chǎn)作業(yè)節(jié)約工期2 d，可節(jié)約平臺費用48×104元。該井作業(yè)后5 mm油嘴生產(chǎn)，日產(chǎn)油為75 t/d，生產(chǎn)300 d后日產(chǎn)油一直穩(wěn)定在70 t/d。

4 結(jié)論

(1)超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝技術(shù)有效解決了海上中低滲油田壓力系數(shù)低、入井液易漏失污染儲層的難題，不但可以實現(xiàn)入井液零漏失，保護儲層物性，還有效縮短施工周期，大幅降低洗井藥劑的使用量，經(jīng)濟效益十分顯著。

(2)140型高溫超深穿透射孔彈射孔穿深達1200 mm，穿透近井鉆井及作業(yè)污染帶能力強，有效增加了儲層泄油面積，有利于實現(xiàn)油井高產(chǎn)。

(3)該工藝技術(shù)的實施在國內(nèi)尚屬首創(chuàng)，不同于國外射孔后將射孔槍直接釋放落于井內(nèi)的丟槍工藝;此外，應(yīng)用雙級封隔器懸掛于套管內(nèi)，大幅降低了下次打撈槍身時的施工難度及生產(chǎn)期間的井控風險，對于陸上油田開發(fā)也有著重要的借鑒意義。

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