魏新芳 徐 鑫 余金陵 馮德杰 鄒曉敏

(中國石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院,山東東營 257017)

?設備與工具?

水平井分段完井工具的室內試驗及現(xiàn)場應用

魏新芳 徐 鑫 余金陵 馮德杰 鄒曉敏

(中國石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院,山東東營 257017)

水平井完井技術的發(fā)展趨勢是分段完井,即能實現(xiàn)分層開采及異質層隔離功能的完井技術。為此,設計了由內外兩套管柱組成的分段完井工具,外管柱實現(xiàn)層間隔離功能,內管柱實現(xiàn)坐封管外封隔器功能。室內試驗表明,管外封隔器膨脹后其外徑、密封效果、耐壓能力等均可滿足現(xiàn)場應用的要求?，F(xiàn)場應用表明,采用分段完井工具進行分段完井的水平井能實現(xiàn)分層開采及各個不同層系間的隔離、延長無水或低含水開采期、提高采收率的目標。

水平井;完井工具;篩管完井;套管外封隔器;平13井

水平井在油田新區(qū)開發(fā)、老區(qū)挖潛增效中的作用越來越顯著。截止2008年5月,勝利油田累計設計水平井1 156口,累計產油1 038×104t。水平井常采用固井射孔和篩管完井方式完井,由于篩管完井方式具有泄油面積大,施工工藝簡單可靠的優(yōu)點, 60%以上的水平井采用該完井方式[1]。但隨著薄油藏、邊底水油藏等在水平井開發(fā)中所占的比重越來越大,部分油井由于一點出水就會導致全井水淹[2],嚴重影響了油田的開發(fā)效益。分段完井技術能實現(xiàn)各個不同層系間的隔離,從而延長油井無水或低含水開采周期,為后續(xù)找水堵水措施奠定基礎,是水平井完井技術的發(fā)展方向。為此,筆者研制開發(fā)了一種水平井分段完井工具,并進行了室內試驗和現(xiàn)場應用。

1 水平井分段完井工具

1.1 工具設計

水平井分段完井可通過改進現(xiàn)有完井工具,采用輔助工具坐封管外封隔器的方式實現(xiàn)。筆者據(jù)此設計的完井工具主要包括外管柱和內管柱。外管柱即為完井管柱,隨套管下入井內,通過管外封隔器膠筒膨脹與井壁緊密接觸實現(xiàn)層位封隔;內管柱主要實現(xiàn)定位并坐封管外封隔器,同時兼具酸洗泥餅的功能,可根據(jù)實際需求完成清潔篩管表面,溝通泄油通道的工作。

外管柱組合:滾動引鞋+篩管+管外封隔器+套管+管外封隔器+篩管+盲板+管外封隔器+分級箍+浮箍+套管+懸掛器(外管柱組合可根據(jù)實際情況而定)。

內管柱組合:絲堵+平式油管短節(jié)+內管封隔器+平式油管短節(jié)+限壓閥+平式油管短節(jié)+內管封隔器+平式油管短節(jié)+變扣短節(jié)+鉆桿。

1.2 室內試驗

對開發(fā)出的φ139.7 mm壓縮式管外封隔器進行了一系列室內試驗,以檢驗其性能并對其進行改進,使其最終滿足現(xiàn)場施工要求,達到防止相鄰層位連通的目的。

封隔器試驗過程如下:

1)將封隔器安裝于試驗臺上,連接好液壓管線,開始加壓;

2)壓力升至11 MPa,銷釘剪斷,封隔器膠筒受液壓缸擠壓,外徑開始增大;

3)壓力一直維持在4～5 MPa(約15 min),隨著液壓缸不斷向前移動,膠筒受擠壓,外徑逐漸增大;

4)膠筒外徑達到最大后,液壓缸不再運動,壓力一直上升,此時泄壓,鎖緊裝置鎖緊,以防止液壓缸回退,膠筒處于最大外徑位置,保持不變,膨脹試驗結束。

5)將φ139.7 mm管外封隔器置于φ244.5 mm套管(模擬井筒)內,加壓坐封后,從環(huán)空加壓檢測其承壓能力。試驗結果見表1和表2。

表1 封隔器膠筒膨脹前后的外徑

表2 管外封隔器承壓能力試驗

從表1和表2可看出:壓縮式管外封隔器膨脹后的外徑保持在290 mm左右,完全可以壓實井壁,防止膠筒與井壁間形成微小間隙;膨脹后環(huán)空加壓20 MPa,未出現(xiàn)液體泄漏現(xiàn)象,充分表明壓縮式管外封隔器能滿足現(xiàn)場應用要求。

與常規(guī)封隔器相比,壓縮式管外封隔器結構簡單可靠,采用多段封隔方式密封效果好,實心膠筒硬度高、承壓能力強,是分段完井作業(yè)的高效工具。

2 分段完井工藝

2.1 工藝介紹

分段完井工藝過程主要包括分段完井工具下入過程及內管工具脹封過程兩個階段。分段完井工具要安全順利地下至指定位置,以保證封隔層段準確,為封隔器膨脹坐封奠定基礎。內管工具完成封隔器膨脹坐封,以達到分段完井的目的。

其具體過程為:

1)根據(jù)電測數(shù)據(jù),準確定位異質層,據(jù)此設計下入外管串組合;

2)管串下至設計井深后,加壓坐封管外封隔器;

3)繼續(xù)憋壓打開壓差式分級箍,將環(huán)空泥砂循環(huán)干凈后,進行注水泥作業(yè);

4)水泥漿頂替完后,繼續(xù)加壓關閉分級箍,候凝;

5)下入通井刮管工具清理管柱內殘留物;

6)根據(jù)坐封內管封隔器位置,準備坐封內管工具組合;

7)下到位后,密封插頭插入清洗閥,反洗泥餅;

8)酸洗結束,正向加壓坐封內管封隔器、打開限壓閥,從下至上依次坐封內管封隔器;

9)繼續(xù)加壓憋通球座,起出內管工具,完成分段完井作業(yè)。

圖1為水平井分段完井工藝示意圖。

圖1 水平井分段完井工藝示意

2.2 技術優(yōu)勢

1)采用實體壓縮式管外封隔器,壓縮后外徑大,橡膠實體嵌入地層,承壓能力強,能保證分段質量;

2)分段內管封隔器內徑比套管內徑小10 mm,過盲板位置不易刮壞,并可以實現(xiàn)雙向重復坐封,保壓效果穩(wěn)定;

3)內管柱還可實現(xiàn)一趟鉆完成坐封管外封隔器和酸洗作業(yè),能縮短作業(yè)時間和降低作業(yè)成本。

3 現(xiàn)場應用

勝利、大港等油田先后在10多口水平井完井中采用了分段完井工藝技術,大幅延長了油井無水或低含水采油期,提高了油井采收率和油藏開發(fā)效果,取得了顯著的經濟效益。

以河口采油廠某區(qū)塊平13井為例,該井井深1 638.0 m,造斜點位于井深1 010.9 m處。結合該井地質特征及后期需采取增產措施的要求,該井采用水平段分段完井工藝技術進行完井。該井設計在井深1 500.0 m位置下入實體壓縮式管外封隔器,將水平段篩管分為兩段。

該井實施篩管頂部注水泥之后,按設計要求下入內管串。利用水泥車加壓至8 MPa,打開限壓閥,繼續(xù)加壓至10 MPa坐封內管封隔器,繼續(xù)加壓至12 MPa,穩(wěn)壓5 min,坐封壓縮式管外封隔器,最后加壓至25 MPa,憋通球座,該井分段完井施工結束。

河口采油廠還在該區(qū)塊的平21井和平18井采用了分段完井工藝,投產后都取得了良好的效果(見表3)。采用分段完井工藝技術的油井投產初期,含水量極低,但受到鄰井注水影響,含水量逐步增加,但其采收率高于鄰井,應用效果較為明顯。

表3 河口采油廠某區(qū)塊分段完井情況統(tǒng)計

4 結 論

1)水平井分段完井工具主要由內、外兩套管柱組成,外管柱可實現(xiàn)層間隔離,內管柱實現(xiàn)坐封管外封隔器,工藝上切實可行。

2)設計的實體壓縮式管外封隔器具有膨脹后外徑大、密封效果優(yōu)良、承壓能力強等優(yōu)點,完全滿足分段施工作業(yè)要求。

3)應用分段完井技術成功解決了水平井底水錐進等諸多難題,大幅度提高了開發(fā)效益。

[1] 萬仁溥.現(xiàn)代完井工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996:55-56.

[2] 王增林,張全勝.勝利油田水平井完井及采油配套技術[J].油氣地質與采收率,2008,15(6):1-5.

[審稿 楊憲民]

Laboratory Tests and Field Applications of Horizontal Segregated Completion Tools

Wei Xinfang Xu Xin Yu Jinling Feng Dejie Zou Xiaomin
(Drilling Technology Research Institute,S hengli Petroleum A dministration,S INO PEC,Dongying,S handong,257017,China)

Segregated completion technology which can realize zonal production and interzonal isolation is the development direction of horizontal well completion.The segregated well tools are composed of inner and outer strings.The outer string is for zonal isolation while inner string is to expand external casing packer(ECP).Laboratory test results indicate that ECPs can meet requirement of field application after expansion in OD,sealing effect,bearing pressure,etc.In-situ applications indicate that horizontal wells completed with this tool can realize oil production separately and isolate various formations,prolong recovery period without water or with low water cut,and thus improve oil recovery.

horizontal well;completion tools;screen liner completion;external casing packer;Ping 13 Well

book=2010,ebook=129

TE925+.3

B

1001-0890(2010)02-0055-03

2009-08-13;改回日期:2010-01-18

國家重大專項項目“低滲油氣田完井關鍵技術研究”(編號:2008ZX05022-006)部分研究成果

魏新芳(1981—),男,山東東營人,2004年畢業(yè)于西安石油大學機械設計及自動化專業(yè),2007年獲中國石油大學(華東)機械電子工程專業(yè)碩士學位,工程師,主要從事鉆井完井工具及施工工藝的研究工作。

聯(lián)系方式:13561053246,bruceway@163.com