水平段套管開(kāi)窗技術(shù)在冪改造井中的應(yīng)用

陳嬌(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

LF13-1-18M2兩分支水平井生產(chǎn)6年來(lái)，在油田各種因素影響下會(huì)出現(xiàn)含水量上升，產(chǎn)油量下降，采油成本逐步攀升，亟需對(duì)油井進(jìn)行人工干預(yù)措施以延緩油井壽命、提高油藏采油率。水平井套管開(kāi)窗技術(shù)利用斜向器配合銑錐進(jìn)行開(kāi)窗作業(yè)多分支井眼，達(dá)到儲(chǔ)層改造增產(chǎn)的目的，有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。具有施工周期短、見(jiàn)效快、成本投資較常規(guī)側(cè)鉆井低等經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，能夠綜合提高單井產(chǎn)能、利用多層位同步開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)使低效井高產(chǎn)。

1 開(kāi)窗概述

1.1 作業(yè)背景

LF13-1-18M2井為3-1/2“1cr-bear油管、9-5/8”貝克twinseal封隔器完井生產(chǎn)。油井投產(chǎn)后含CO2及H2S，生產(chǎn)條件的差異校核原井油管防腐等級(jí)不夠。井下作業(yè)解封生產(chǎn)封隔器期間，油管多次拔斷，經(jīng)過(guò)多趟打撈回收了上部生產(chǎn)管柱，原井井下電泵機(jī)組落井至水平裸眼段，多次打撈嘗試回收不成功。本次作業(yè)需要通過(guò)在水平段套管段進(jìn)裸眼前進(jìn)行斜向器坐掛，三銑錐套管開(kāi)窗，井眼快速分離原井眼后進(jìn)行分支井段作業(yè)，完成冪改造的目的。

1.2 工具原理

本井水平段套管開(kāi)窗主要采用smith標(biāo)準(zhǔn)型track muster plus工具開(kāi)窗、貝克MWD工具確定方位。工具串組合集成送入、定位、錨定、開(kāi)窗、修窗及導(dǎo)眼鉆進(jìn)一體化功能，減少了起下鉆趟數(shù)，如圖1所示。

工具串主要由錨定器、斜向器、開(kāi)窗三銑錐、送入工具、多功能循環(huán)閥、MWD、鉆鋌等組成。工具下鉆送入到位后，開(kāi)泵由MWD測(cè)出高邊信號(hào)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)鉆具調(diào)整方位并通過(guò)MWD確定開(kāi)窗工具面，通過(guò)5次開(kāi)關(guān)泵達(dá)到多功能循環(huán)閥的關(guān)閉，繼續(xù)開(kāi)泵憋壓3 500 psi坐掛錨定器，上下活動(dòng)鉆具剪切銑錐與斜向器銷釘。此時(shí)可觀察到懸重及泵壓的變化，確定銷釘剪切，循環(huán)替漿后即可進(jìn)行開(kāi)窗作業(yè)。

圖1 工具原理圖

2 開(kāi)窗過(guò)程及控制

2.1 軌跡設(shè)計(jì)與考慮

以最小的米進(jìn)尺切入產(chǎn)層，需要盡可能地將開(kāi)窗點(diǎn)下移，斜向器下深盡量靠近原井9-5/8套管附件。為提高水平段套管開(kāi)窗成功性，保障施工質(zhì)量，需要綜合考慮井筒狀態(tài)、套管外地層穩(wěn)定性、合理地確定開(kāi)窗點(diǎn)并進(jìn)行軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)。開(kāi)窗位置選擇在套管段中部，避開(kāi)套管接箍，便于銑錐更好地開(kāi)窗切入，斜向器高邊朝向-45°，方向與老井眼軌跡方向背離，便于軌跡分離及開(kāi)窗作業(yè)安全性。開(kāi)窗出套管后穩(wěn)軌跡在斜向器高邊方向，向前鉆進(jìn)20 m后及時(shí)再進(jìn)行井眼分離調(diào)整，保證窗口軌跡的平滑過(guò)渡。

如圖2所示，水平段套管開(kāi)窗作業(yè)下入斜向器高邊0°利于開(kāi)窗，易塌埋鉆具，不利于井眼分離；180 °開(kāi)窗斜向器下探，利于井眼軌跡分離，但不利于開(kāi)窗。實(shí)際作業(yè)中需要綜合考慮[1]。

圖2 水平段套管開(kāi)窗作業(yè)示意圖

2.2 施工過(guò)程控制

水平段套管開(kāi)窗作業(yè)需要準(zhǔn)確地找到開(kāi)窗位置、精確地調(diào)整到目的方位，并進(jìn)行磨銑開(kāi)窗。組合下入開(kāi)窗工具串，下入至預(yù)定坐掛位置以下，上提至坐掛位置開(kāi)泵，根據(jù)MWD信號(hào)調(diào)整方位，通過(guò)上下活動(dòng)鉆具傳遞扭轉(zhuǎn)圈數(shù)，在上提的狀態(tài)下進(jìn)行位置確定并錨定坐掛，測(cè)量鉆具方余，計(jì)算銑錐頭的位置。錨定驗(yàn)掛后通過(guò)上下活動(dòng)鉆具進(jìn)行銷釘剪切。長(zhǎng)水平段鉆桿貼低邊較嚴(yán)重，傳遞剪切力比較有限，因此需要在直井段考慮加入鉆鋌加重，同時(shí)在三銑錐上加加重鉆桿保持鉆具足夠的剛性。

銷釘剪切后，調(diào)整深度跟蹤基準(zhǔn)為銑錐錐頭深度，替作業(yè)泥漿。測(cè)量記錄此時(shí)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速/扭矩，上提/下放懸重，下放鉆具進(jìn)行慢速磨銑開(kāi)窗。高轉(zhuǎn)速100～120 r/min、低鉆壓0～2 klbs進(jìn)行套管磨銑操作，在觀察到扭矩波動(dòng)幅度較大時(shí)證明銑錐吃上勁，需要控制鉆壓與送鉆速度直至扭矩變小后繼續(xù)加壓向前作業(yè)。斜向器在開(kāi)窗作業(yè)中會(huì)始終給銑錐一個(gè)反作用力，將銑錐推向開(kāi)窗方向。如圖3所示，當(dāng)頭錐中心騎至套管上時(shí)會(huì)出現(xiàn)有角速度無(wú)線速度的切削情況，此時(shí)需要盡快加壓以利于銑錐快速通過(guò)此死點(diǎn)[2]。

圖3 切削情況示意圖

開(kāi)窗作業(yè)中需要時(shí)刻關(guān)注扭矩、泵壓、返出鐵屑，及時(shí)判斷井下切削情況、地層狀況，并及時(shí)地進(jìn)行反饋修正。作業(yè)中扭矩保持在空轉(zhuǎn)扭矩上附加5 kft.lb以內(nèi)，慢速輕壓開(kāi)窗，若遇扭矩憋停則及時(shí)進(jìn)行上提活動(dòng)解卡。同時(shí)作業(yè)中，需要及時(shí)根據(jù)井深反算三銑錐各錐的位置，當(dāng)銑錐位于套管橫截面上時(shí)應(yīng)減少提放次數(shù)，防止錐齒崩及套管窗口不平整破壞，影響后續(xù)的分支井作業(yè)。如出現(xiàn)鉆進(jìn)速度遠(yuǎn)低于預(yù)期值，應(yīng)先活動(dòng)鉆具用稠塞清掃井底鐵屑，同時(shí)安排專人值守震動(dòng)篩回收稱重返出鐵屑，以便及時(shí)跟蹤井筒返出情況及時(shí)采取井筒清潔措施[3]。

三錐出窗口后繼續(xù)向前作業(yè)4 m(三錐全部出窗)，進(jìn)行上下修窗，直到銑錐過(guò)窗口阻掛2 klb或可接受范圍以內(nèi)，此時(shí)修窗結(jié)束。繼續(xù)三錐向前導(dǎo)眼段作業(yè)，一般出窗導(dǎo)眼深度需要大于下趟定向井鉆具底至扶正器長(zhǎng)度，以防止旋轉(zhuǎn)時(shí)扶正器在窗口做過(guò)多停留破壞窗口完整性。MWD離銑錐底約16 m，導(dǎo)眼段作業(yè)無(wú)MWD/LWD測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，因此在實(shí)際作業(yè)中導(dǎo)眼長(zhǎng)度還需要綜合根據(jù)防碰問(wèn)題、井眼軌跡調(diào)整余量等實(shí)際情況而具體定。

如表1所示，出井三錐中有一個(gè)或者一個(gè)以上錐體在最大允許縮徑范圍內(nèi)，窗口視為合格，可組合后續(xù)鉆具入井；若三個(gè)銑錐縮徑同時(shí)超過(guò)以上允許最大縮徑時(shí)，必須下修窗銑錐再次修整窗口[4]。

表1 最大允許縮徑范圍表

2.3 相關(guān)注意事項(xiàng)

45°擺放的斜向器斜面受力有限，井眼軌跡控制有相當(dāng)難度，作業(yè)過(guò)程中尤其需要小鉆壓，防止銑錐從斜面快速分離造成窗口的不平整。

剪切的銷釘、水眼、盲堵會(huì)落至水平段低邊，開(kāi)窗作業(yè)中鉆具因重力作用也會(huì)貼低邊，作業(yè)中會(huì)時(shí)常出現(xiàn)憋卡直至將此類附件磨碎，在此憋卡期間極易出現(xiàn)卡鉆等情況，需要十足的耐心去頂著附件磨銑。

套管外壁的水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量直接影響開(kāi)窗作業(yè)的安全與效率，膠結(jié)質(zhì)量差的地方易出現(xiàn)井漏、開(kāi)窗作業(yè)中的井塌、將頭錐埋后的卡、以及井眼軌跡沿套管壁放空段的貼走。作業(yè)中需要持續(xù)關(guān)注作業(yè)參數(shù)，泥漿中加入隨鉆堵漏劑，控制鉆速以盡量磨碎水泥環(huán)，防止大塊掉落造成井下復(fù)雜，同時(shí)關(guān)注跟蹤鉆壓，若出現(xiàn)持續(xù)放空則應(yīng)考慮起鉆更換馬達(dá)鉆具進(jìn)行軌跡調(diào)整后再進(jìn)行多分支井作業(yè)[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

水平段套管開(kāi)窗技術(shù)，成功解決了復(fù)雜情況下無(wú)法在裸眼繼續(xù)冪改造的尷尬。利用水平段套管開(kāi)窗技術(shù)可以最短距離地快速進(jìn)入油氣產(chǎn)層進(jìn)行儲(chǔ)層增產(chǎn)改造，工期短、見(jiàn)效快。水平段開(kāi)窗技術(shù)復(fù)合了多種施工工藝技術(shù)，需要對(duì)相關(guān)施工要素進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，制定合理的施工方案。LF13-1-18M2井水平段套管開(kāi)窗成功，對(duì)于報(bào)廢井、停產(chǎn)井、套管漏壓井及低產(chǎn)井的修復(fù)與改造有著十分積極的指導(dǎo)意義。