連續(xù)油管作業(yè)在深部煤系氣井壓裂返排砂堵中的應(yīng)用

任 鴿

（山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048204）

柳林石西區(qū)塊位于河?xùn)|煤田中段西部，行政區(qū)劃隸屬于柳林縣的石西鄉(xiāng)、薛村鎮(zhèn)及高家溝鄉(xiāng)管轄。該區(qū)煤儲(chǔ)層埋藏較深，一般在1500 m 左右[1]，且地層中存在砂巖氣，煤系氣開發(fā)難度較大。在壓裂過程中，在井中油管內(nèi)容易出現(xiàn)砂堵，給壓裂液返排及后期排采帶來一定的困難。目前，處理壓裂液返排砂堵問題常采用常規(guī)修井作業(yè)，該方法存在工序繁多、作業(yè)難度大、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高[2]的特點(diǎn)。為解決這一問題，經(jīng)過充分調(diào)研及現(xiàn)場(chǎng)分析，提出在深部煤系氣開發(fā)中采用連續(xù)油管作業(yè)解堵的方法，并在石西區(qū)塊井場(chǎng)進(jìn)行實(shí)踐，取得了良好的應(yīng)用效果。

連續(xù)油管是用低碳合金鋼制作的管材，有很好的撓性，又稱撓性油管[3]，一卷連續(xù)油管可長(zhǎng)達(dá)幾千米。其具有作業(yè)時(shí)間短，特殊作業(yè)過程中不動(dòng)管柱、不壓井且施工所需設(shè)備少、投入資金少[4]等優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代石油工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，可以代替常規(guī)油管進(jìn)行很多作業(yè)，可用于油氣井、直井、定向井、水平井、分段壓裂、酸化作業(yè)[5]，與萬能放噴器配合，可帶壓拖動(dòng)作業(yè)，也可在井下修井、打撈[6]、水泥作業(yè)、沖砂[7]、洗井[8]等作業(yè)。

1 壓裂工藝及返排過程中存在的問題

1.1 壓裂工藝

SX-012 為一直井，位于柳林石西區(qū)塊，屬深部煤系氣井，主要產(chǎn)氣層為煤系地層。該井于2018年6 月27 日鉆進(jìn)，20 d 后鉆至井深1 690.00 m 完鉆，目的層為本溪組、山23、盒8上、盒8下。本溪組35#層1 631.90～1 638.10 m，射孔段1 632.00～1 635.00 m。山2331#層1 551.40～1 555.00 m，射孔段1 551.00～1 554.00 m。 盒8下27#層1 437.30～1 443.50 m，射孔段1 437.00～1 441.00 m；盒8上22#層1 387.10～1 388.40 m，射孔段1 386.00～1 389.00 m。本溪組，山23層采取單上封逐級(jí)上返壓裂試氣投產(chǎn)；盒8上下層采取分級(jí)滑套分兩層壓裂試氣投產(chǎn)方案。

2018 年9 月10 日， SX-012 井實(shí)施壓裂施工，壓裂液采用堿性條件下交聯(lián)的羥丙基胍膠低溫水基壓裂液配方，并添加粘土穩(wěn)定劑、防水鎖劑、防膨劑，支撐劑采用40/70 目及20/40 目陶粒。壓裂施工參數(shù)見表1。

表1 SX-012 井壓裂施工參數(shù)表

由于該井目的層埋藏較深，地應(yīng)力較大，壓裂過程中泵壓可高達(dá)60 MPa，除盒8下及盒8上壓裂較為順暢，加砂率為100%，本溪組及山23段均出現(xiàn)不同程度的砂堵現(xiàn)象。本溪組壓裂過程中在攜砂液階段，施工第48 min，砂比15%時(shí)，施工壓力上升較快，第54 min 停止加砂，壓力未下降，第57 min施工壓力達(dá)到施工限壓，砂堵停泵（圖1）。山23段壓裂過程中前置液階段套壓上升較快，加段塞后，施工壓力快速上升，停止加砂后壓力明顯下降。攜砂液階段，施工壓力波動(dòng)較大，在加20～40 目陶粒8.53 m3、注入液量170.43 m3時(shí)停止加砂，開始頂替，頂替0.58 m3后砂堵停泵（圖2）。本溪組加砂率為84%，山23段加砂率僅47%外，加砂率不合格，破裂壓力在37.35～47.80 MPa。

1.2 壓裂液返排過程中存在的問題

在壓裂施工結(jié)束后排液過程中，因壓裂施工砂堵中途反沖放噴時(shí)井底已沉砂，另外由于該井沉砂口袋較淺，僅有11 m，井底沉砂空間小，導(dǎo)致該井壓裂結(jié)束2 h 后不出液，用泵車反循環(huán)洗井多次，放噴管線均無液體返出。

根據(jù)以上情況初步斷定，該井砂堵，且油管底端被砂子埋沒，無法上提油管，壓裂液長(zhǎng)時(shí)間未排出，會(huì)在地層中腐敗，從而對(duì)儲(chǔ)層造成污染。考慮到該井套管壓力為4 MPa 左右，一旦打開套管閥門會(huì)引起井噴，砂子上竄至封隔器上方，造成更加嚴(yán)重卡鉆，為后續(xù)處理造成極大的困難。為保障安全，需要采取一種安全的施工工藝處理砂堵。

圖1 SX-012 井本溪組壓力施工曲線圖

圖2 SX-012 井山23 段壓力施工曲線圖

經(jīng)過綜合考慮，決定采用連續(xù)油管車進(jìn)行沖砂解堵作業(yè)。連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備具有帶壓作業(yè)、不壓井、不起下管柱的特點(diǎn)，設(shè)備體積小，作業(yè)周期快，成本低，勞動(dòng)強(qiáng)度低，安全可靠，具體操作流程如下。

（1）安裝順序：注入頭→防噴器→井口。用吊車吊著注入頭，四個(gè)方向用地錨固定，連續(xù)油管穿過動(dòng)力頭和防噴器進(jìn)入井口油管內(nèi)。

（2）管線連接流程：水罐→低壓管線→泵車→高壓管線→連續(xù)油管入口。

按照上述流程連接好管線，泵車試壓20 MPa，壓力穩(wěn)定后卸壓，開始正式施工。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在連續(xù)油管施工過程中發(fā)現(xiàn)，該井存在2 處砂堵，分別在井筒的上下部，其中上部砂堵位置為0.6～16 m，下部砂堵位置為1620～1 646.5 m，具體如圖3。

連續(xù)油管由油管內(nèi)下入，下降至0.6 m 時(shí)遇阻，打開井口油管最上面法蘭后，發(fā)現(xiàn)是井口閥門有砂子堵塞。小排量啟泵，井口閥門處砂子被沖出。再次安裝好連續(xù)油管和井口，啟泵開始沖砂，地面放噴管線開始有液體排出，伴隨著大量砂子。

連續(xù)油管緩慢下降至16 m 時(shí)，管線排液口有高壓氣體噴出，判斷是兩段砂堵中間夾雜著氣體。大約幾分鐘后，水流由噴射狀變?yōu)榫従徚鲃?dòng)，而且排出液體中沒有砂子，可以斷定連續(xù)油管沖洗已解除該段砂堵。

之后連續(xù)油管繼續(xù)緩慢下降，當(dāng)下降到1620 m處，排出液體再次伴隨大量砂子，一直到人工井底1 646.5 m，排出液體中砂量逐漸減少。為將懸浮在井筒中砂子徹底排出井筒，上提連續(xù)油管20 m 后，再次下降至人工井底位置，排出口處再次出現(xiàn)大量砂子。如此循環(huán)兩次，直至液體排出口檢測(cè)不到砂子，說明油管和井底砂子全部被反沖出至地面。

沖砂結(jié)束，開始上提連續(xù)油管，上提過程中不停泵，緩慢將連續(xù)油管提出，本次施工結(jié)束。

圖3 SX-012 砂堵位置示意圖

3 采氣效果分析

經(jīng)過連續(xù)油管作業(yè)成功解決了壓裂排液中存在的砂堵問題，使SX-012 井能夠完成后序施工及排采作業(yè)，且經(jīng)壓裂返排后該井產(chǎn)氣效果較好。

石西煤系氣井SX-012 井在壓裂液返排后即安裝流量計(jì)排采設(shè)備進(jìn)行抽采試氣，十余個(gè)小時(shí)后開始產(chǎn)氣，44 d 總流量可達(dá)14 621 m3，如圖4。

圖4 SX-012 井生產(chǎn)曲線圖

4 結(jié)論

（1）煤系氣井由于開采目的層埋藏較深，地應(yīng)力較大，在壓裂過程中容易出現(xiàn)壓不開及砂堵現(xiàn)象，造成壓裂油管無法上提，壓裂液無法返排，嚴(yán)重影響氣井正常生產(chǎn)。

（2）常規(guī)修井方式無法解決壓裂過程中造成的砂堵問題，連續(xù)油管可穿過動(dòng)力頭和防噴器進(jìn)入井口油管內(nèi)，能夠成功將砂堵解除，并經(jīng)實(shí)踐證明，該方法簡(jiǎn)單有效，取得良好的產(chǎn)氣效果。