鄭曉志,陳志峰,阮臣良,張?jiān)?劉國祥

(中石化石油工程技術(shù)研究院德州石油鉆井研究所,山東德州253005)

封隔尾管懸掛器內(nèi)插管完井方案及應(yīng)用

鄭曉志,陳志峰,阮臣良,張?jiān)?劉國祥

(中石化石油工程技術(shù)研究院德州石油鉆井研究所,山東德州253005)

海洋鉆井成本很高,如何優(yōu)化鉆井、完井方案,縮短建井周期,成為減小鉆井成本的關(guān)鍵。特殊的完井結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在實(shí)施篩管完井工藝時(shí),可一次實(shí)現(xiàn)懸掛篩管、封隔環(huán)空、裸眼洗井、酸化作業(yè)。與常規(guī)的篩管完井工藝相比,節(jié)約了鉆盲板和再次下入沖洗管柱的時(shí)間,大大降低了完井成本。

篩管完井;洗井;懸掛;封隔;插管;插座

隨著國內(nèi)外定向井、水平井的日益增多及對(duì)提高采收率要求的提高,非固井裸眼完井越來越受到油田完井作業(yè)方的關(guān)注,相比傳統(tǒng)作業(yè),這種完井方式不僅對(duì)地層的污染較小,能提高采收率,而且還能減低開發(fā)成本。目前,我國大港油田、冀東油田和勝利油田等區(qū)塊都在應(yīng)用非固井完井工藝。研究分析認(rèn)為,篩管完井和射孔完井相比較,儲(chǔ)層不受水泥漿污染,同時(shí)泄油面積顯著增加,在完井成本上可降低50%左右,具有明顯的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

1 常規(guī)懸掛篩管完井方案

懸掛篩管完井是國內(nèi)水平井完井常采用的一種完井方式,對(duì)油氣層損害小,而且增加了油層產(chǎn)出通道,單井產(chǎn)量較普通井射孔完井有很大提高,同時(shí)篩管懸掛也節(jié)省了大量套管,降低了完井成本[1-3]。

1.1 管串結(jié)構(gòu)

目前,國內(nèi)進(jìn)行篩管完井最常見的方式是上部用尾管懸掛器,下部篩管,兩者之間采用管外封隔器進(jìn)行環(huán)空封隔。較常見的管串結(jié)構(gòu)包括送入工具、尾管懸掛器、管外封隔器、盲板、篩管串和引鞋,如圖1。

1.2 操作程序

將管串下達(dá)設(shè)計(jì)深度,憋壓坐掛懸掛器,繼續(xù)憋壓漲封封隔器,倒扣丟手,起出送入鉆具,然后下鉆掃除盲板,最后下油管(或鉆桿)洗井。

圖1 常規(guī)懸掛篩管完井方案

1.3 結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)

a) 上部管柱內(nèi)部為死腔,下鉆過程中需要及時(shí)灌漿,影響管串的下入速度。

b) 容易產(chǎn)生壓力波動(dòng),從而產(chǎn)生波動(dòng)壓力,對(duì)懸掛器做掛剪釘造成損傷,增加了提前做掛的風(fēng)險(xiǎn)。

c) 下入過程中不能開泵循環(huán),不易處理井下可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況。

d) 盲板需要專門下鉆掃除,增加了完井周期。

2 懸掛封隔洗井一次性篩管完井方案

針對(duì)較穩(wěn)定地層和單一儲(chǔ)層,完井時(shí)采用非固井完井作業(yè),將施工工藝流程進(jìn)行優(yōu)化,本著節(jié)約鉆時(shí)及能夠最大限度降低固井作業(yè)帶來的對(duì)油層污染的問題,設(shè)計(jì)了采用懸掛、封隔和洗井一次性完成的篩管完井結(jié)構(gòu),為非固井作業(yè)的篩管完井工藝提供了可行性方案。

2.1 組成及工作原理

該工具結(jié)構(gòu)如圖2所示,主要組成包括:

a) 外管串 浮鞋+浮箍+盲管+密封插座+篩管串+封隔尾管懸掛器。

b) 內(nèi)管串 插管+油管串+旋轉(zhuǎn)短節(jié)+可提出球座+送入工具。

圖2 懸掛、封隔、洗井一次性篩管完井方案

該工具采用基于頂部封隔尾管懸掛器,下面接篩管,其送入工具的中心管下部連接具有尾部與篩管密封的循環(huán)管柱組成洗井管串。整個(gè)管串下到設(shè)計(jì)井深后,投球,球落在封隔尾管懸掛器中心管尾端的球座后形成密封,憋壓坐掛懸掛器,繼續(xù)憋壓,憋通球座,建立正常循環(huán),然后循環(huán)洗井、泡膠,施工完后進(jìn)行倒扣,利用機(jī)械方式坐封封隔器,最后將送入工具和密封芯子及油管串提出井口。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)如表1。

2.3 功能特點(diǎn)

a) 坐掛、洗井、封隔器坐封在同一次施工完成,節(jié)約時(shí)間。

b) 篩管內(nèi)部有連接中心管的插管,循環(huán)時(shí)能夠?qū)⒑Y管與井壁之間環(huán)空沖洗干凈,減少在采油中泥漿對(duì)地層的污染。

c) 球座位于中心管尾部,施工完成后可隨送入工具提出,節(jié)省了鉆除球座時(shí)間。

d) 頂部帶封隔器,能有效封隔裸眼和上層套管。

e) 篩管進(jìn)入裸眼后如遇阻,可通過特殊的插座及內(nèi)管結(jié)構(gòu)進(jìn)行循環(huán)解阻。

f) 液壓控制實(shí)施坐掛,坐掛及倒扣后機(jī)械坐封,操作簡單。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

2.4 施工工藝

a) 下篩管管柱。①依次連接浮鞋、浮箍、盲管(普通套管,有區(qū)別于鉆井的盲管)、插座及防砂篩管串;②連接完后,用卡瓦座在轉(zhuǎn)盤上,并打好安全卡瓦。

b) 連接并下入坐封、洗井服務(wù)工具總成。①連接帶導(dǎo)向頭拋光管;②連接油管串;③配長(保證插管插入底部密封筒,同時(shí)滿足倒扣和坐封所需上提仍然密封長度)+旋轉(zhuǎn)短節(jié)。

c) 連接可提出球座式頂部封隔式尾管懸掛器、下鉆。①將尾管懸掛器坐封工具總成下部的油管公扣與內(nèi)管串的旋轉(zhuǎn)短節(jié)連接;②連接篩管與頂部懸掛器總成;③下鉆至設(shè)計(jì)深度。

d) 洗井、坐封尾管懸掛器。①固井泵對(duì)地面管線試壓;②打開閘板防噴器,觀察井筒漏失情況;③控制泵壓正循環(huán)沖洗,直至返出干凈;④投坐封球,確認(rèn)懸掛器坐掛;⑤加壓憋通可提出球座;⑥循環(huán)洗井液及注入破膠液;⑦倒扣脫手,坐封封隔器;⑧對(duì)封隔器進(jìn)行試壓;⑨起出井下管柱。

2.5 技術(shù)及操作難點(diǎn)

a) 內(nèi)插管配長要求精度高,管串長度測(cè)量要精確,保證入井后能順利與下部插座順利對(duì)接。

b) 管內(nèi)循環(huán)過流面積小,循環(huán)壓耗大,循環(huán)壓力較大,容易壓漏油氣層。

c) 循環(huán)洗井完成后,井壁泥餅及巖層孔隙中固體支撐顆粒被洗掉,井壁穩(wěn)定性變差,容易漏失或掉塊。要采用高效、高質(zhì)的完井液。

3 應(yīng)用情況

文昌13-2油田位于海南省文昌市以東的南海海域,于2002-07-07投入生產(chǎn),穩(wěn)產(chǎn)半年后開始遞減,綜合含水逐年增高。為了改變縱向上各油組采出不均衡,充分挖掘產(chǎn)層剩余儲(chǔ)油及穩(wěn)產(chǎn),開發(fā)2口水平調(diào)整井。文昌13-2油田總體上屬高孔中高滲儲(chǔ)層,部門儲(chǔ)層顆粒細(xì),泥質(zhì)含量較高,為增大泄油面,提高產(chǎn)量,采用該特殊完井工具進(jìn)行裸眼篩管完井。

WC13-2-A20H井和WC13-2-A19H井在中海油湛江分公司位于文昌的2口水平調(diào)整井,鉆井工藝方面選用修井平臺(tái)在導(dǎo)管架上進(jìn)行鉆井作業(yè),使用較先進(jìn)的鉆井工藝設(shè)備以及保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液體系,并根據(jù)地層構(gòu)造情況采取用防CO2篩管完井方案,現(xiàn)僅介紹WC13-2-A20H井的施工情況。

該井采用懸掛、封隔、洗井一次性篩管完井方案,管串結(jié)構(gòu)為:①外部:浮鞋+浮箍+插座+篩管串+尾管懸掛器+送入鉆具;②內(nèi)部:插管+油管串+完井裝置+中心管。

3.1 基本井況(如表2)

表2 WC13-2-A20H基本數(shù)據(jù)

3.2 施工情況

a) 按管串設(shè)計(jì)下入外部管串,依次下入浮鞋、浮箍、插座及篩管管串。

b) 接管內(nèi)沖洗管串,依次連接特制密封插管(3 m)、油管串,下完沖管后根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整插管插入長度為2.1 m,然后連接接液壓尾管封隔懸掛器,稱重240 kN。

c) 在下放至1 361 m處遇阻,上提700 kN,下放200 kN,未通過;經(jīng)循環(huán)完井液及泡膠液后,上提1 010 kN活動(dòng);下放到位,稱重下放260 kN,上提470 kN;下放到位后循環(huán)完井液。

d) 停泵投球,坐掛正常,剪球座壓力12 MPa;然后注泡膠液到位;倒扣,調(diào)整鉆具懸重為320 kN;轉(zhuǎn)20圈,上提鉆具1.8 m,懸重保持390 kN不變,下放保持290 kN不變。

e) 下壓190 kN坐封封隔器,試壓10 MPa/10 min,壓力保持不變;20 min后井內(nèi)有漏失現(xiàn)象,漏失量為1 m/min,并逐漸增大,表明泡膠效果良好。

f) 調(diào)整注入的完井液密度直至1.10 g/cm3后漏失停止,最后上提鉆具至沖管提出井口,作業(yè)結(jié)束。

4 結(jié)論

1) 該方案可以減少施工時(shí)間,主要節(jié)約了完井時(shí)間;更重要的是,沖洗管柱能將裸眼環(huán)空的泥漿沖洗干凈,即保證了裸眼的干凈,減少泥漿污染地層,又提高了采收率。在同樣的條件下,沖洗管柱結(jié)構(gòu)能大大減少項(xiàng)目費(fèi)用支出。

2) 該方案在現(xiàn)場(chǎng)的操作具有低風(fēng)險(xiǎn),可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的基本應(yīng)用。它不僅能在一定程度上代替同類國外產(chǎn)品,而且降低了油田的開發(fā)成本,具有很高的推廣價(jià)值。

3) 常規(guī)裸眼完井在遇阻時(shí)只能通過上提和下壓來解決,而內(nèi)插管結(jié)構(gòu)由于能夠從浮鞋位置循環(huán),在遇到復(fù)雜問題時(shí)可以通過循環(huán)來處理問題,這是在下套管過程中非常重要的一個(gè)處理措施。

[1] 馬蘭榮,郭朝輝,楊德凱,等.旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器軸承的研制及性能試驗(yàn)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2009,38(9):67-70.

[2] 趙社強(qiáng),何元東,魏英杰,等.環(huán)空壓裂專用懸掛器研制與應(yīng)用[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2009,38(4):71-73.

[3] 李 維,李 黔.旋轉(zhuǎn)尾管固井套管扭曲失穩(wěn)分析[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2008,37(6):49-52.

TE931.2

B

1001-3482(2010)06-0085-03

2009-12-21

鄭曉志(1962-),男,遼寧盤錦人,碩士,主要從事固井完井工具設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)研究。