張建國(guó)，王艷麗，馮德杰

（1.勝利石油管理局 鉆井工藝研究院，山東 東營(yíng)257000；2.中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程系，山東 東營(yíng)257000）

目前，冀東、大港、新疆等稠油油藏?zé)岵伤骄蠖嗖捎煤Y管先期防砂完井工藝，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益［1］。勝利稠油油藏廣泛分布在現(xiàn)河、河口、孤島、孤東、濱南等采油廠，2009－2010年先后有547口水平井投產(chǎn)，初步解決了稠油、超稠油藏等常規(guī)井難以動(dòng)用或動(dòng)用差的問(wèn)題。但是在注蒸汽吞吐開(kāi)發(fā)過(guò)程中也暴露出諸如套管錯(cuò)斷、水泥環(huán)強(qiáng)度衰竭快、防砂周期短、作業(yè)工具下入受限、見(jiàn)水時(shí)間快等問(wèn)題［2］。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，進(jìn)行新型完井工具的研發(fā)和配套工藝的攻關(guān)，形成了抗高溫水泥漿、篩管分段完井、均衡供液完井技術(shù)、免鉆塞防砂解堵一體化工藝等，滿(mǎn)足了完井過(guò)程中需要綜合考慮長(zhǎng)效防砂和抗高溫特性的要求。

1 熱采水平井固井技術(shù)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，原漿水泥石超過(guò)臨界溫度點(diǎn)（110℃）后強(qiáng)度會(huì)發(fā)生顯著衰退，溫度越高，水泥石強(qiáng)度衰退幅度越大。抗高溫蒸汽吞吐固井水泥體系主要是通過(guò)水泥漿外加劑和外加材料的選擇抑制水泥石在高溫下的強(qiáng)度衰退。研究發(fā)現(xiàn)，水泥漿中加入一定比例的硅砂可使水化后生成的Ca（OH）2與硅砂中的活性SiO2反應(yīng)生成強(qiáng)度較高的纖維狀水化硅酸鈣，從而支撐水泥石在高溫下的強(qiáng)度穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 抗高溫水泥實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試結(jié)果

抗高溫蒸汽吞吐水泥強(qiáng)度在350℃高溫蒸汽沖擊力下的強(qiáng)度仍可達(dá)到14MPa，能保證稠油蒸汽吞吐水平井上部固井段水泥環(huán)的有效封隔，提高油井壽命。目前，該水泥漿體系在營(yíng)13－平13、陳25－平8井等井進(jìn)行了試驗(yàn)，固井電測(cè)質(zhì)量良好，后期效果有待跟蹤。

2 熱采水平井完井技術(shù)

2.1 篩管分段完井技術(shù)

針對(duì)水平井篩管先期完井后期無(wú)法進(jìn)行有效作業(yè)的現(xiàn)狀，發(fā)展了分段完井技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)各類(lèi)管外封隔器可將水平段分隔成若干“小倉(cāng)”，后期通過(guò)自行或內(nèi)管工具脹封篩管段分段封隔器，從而達(dá)到篩管段分段封隔的目的，有效解決水平段油層間存在夾層，需要進(jìn)行分段封隔的問(wèn)題，也為后期分段采油、堵水、增產(chǎn)等作業(yè)措施提供了基礎(chǔ)條件，實(shí)現(xiàn)了高效開(kāi)發(fā)油藏的目標(biāo)。

篩管分段完井的核心技術(shù)是分段封隔器，目前形成了內(nèi)管脹封和自脹封兩種分段完井工具。內(nèi)管脹封工具具有酸洗、脹封一體作業(yè)的特點(diǎn)，如圖1所示，通過(guò)該工具實(shí)現(xiàn)水力充填式或壓縮式管外封隔器的脹封。

圖1 脹封酸洗一體化分段完井工具示意圖

自脹封管外封隔器分段完井不同于常規(guī)打壓封隔器分段完井，不需要下入內(nèi)管脹封工具，封隔器膨脹在完井后會(huì)自動(dòng)完成，這樣就可以在完井管串任一點(diǎn)、任一位置下入多個(gè)封隔器。目前，勝利油田常用的自脹封管外分段封隔器主要有熱敏式、遇油水式，逐漸成為分段完井的主流工藝，占70%以上，見(jiàn)圖2、3所示。

圖2 遇油遇水分段完井工具示意圖

圖3 熱敏分段完井工具結(jié)構(gòu)示意圖

自2007年首次在H148－P1井進(jìn)行了勝利油田第一口水平井篩管分段完井試驗(yàn)以來(lái)，分段完井技術(shù)已經(jīng)在勝利H148、H86、Z38、Z18、X109、Y451、CH373等區(qū)塊以及大港油田得到了應(yīng)用，累積實(shí)施完井工藝45井次。

2.2 均衡供液完井技術(shù)

勝利油田稠油油藏由于原油黏度高、邊底水復(fù)雜、高含水等原因造成的低產(chǎn)低效篩管完井水平井較多，嚴(yán)重制約了水平井的高效開(kāi)發(fā)。

針對(duì)這一問(wèn)題，以篩管分段完井為基礎(chǔ)，從地質(zhì)、鉆井及生產(chǎn)等方面綜合分析產(chǎn)層供液情況，通過(guò)控流篩管、調(diào)節(jié)盲篩管比例等手段來(lái)調(diào)節(jié)水平段生產(chǎn)壓差，以水平段分三段開(kāi)采為例其管串示意圖見(jiàn)圖4，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)層的均衡供液、降低水平井生產(chǎn)后期含水率、延長(zhǎng)油井壽命、提高采收率。

圖4 均衡供液完井管串示意圖

B、D段的盲管在兩端分段用封隔器的輔助下將泥頁(yè)巖、水層等異質(zhì)層有效封隔；A、C、E三段實(shí)現(xiàn)管內(nèi)外的連通，作為生產(chǎn)段開(kāi)發(fā)油層。其中，A、C、E三段根據(jù)產(chǎn)層供液模擬結(jié)果下入不同孔密、孔徑、擋砂精度或者帶有控流作用的篩管，使得整個(gè)生產(chǎn)段生產(chǎn)壓差合理分配，達(dá)到均衡動(dòng)用油藏的目的。

2.3 免鉆塞解堵防砂完井一體化工藝

稠油熱采水平井大多以蒸汽吞吐方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)管串的要求較高。篩管先期防砂完井后期需進(jìn)行鉆除分級(jí)箍、盲板工序，鉆塞過(guò)程鉆頭的振動(dòng)容易造成A靶點(diǎn)水泥環(huán)的破裂，導(dǎo)致油、氣、水竄或蒸汽熱量的散失；鉆塞不徹底將在套管壁上留下毛刺，影響后期作業(yè)工具的下入；下部洗井工具進(jìn)入碎屑后造成堵塞，無(wú)法建立洗井通道等。因此，在篩管先期防砂完井的基礎(chǔ)上形成了免鉆塞解堵防砂完井一體化工藝。

免鉆塞防砂解堵完井一體化技術(shù)是應(yīng)用免鉆塞工具實(shí)施篩管頂部注水泥工藝，既起到了防砂的作用，又有效克服了鉆塞造成水泥環(huán)破裂、管壁留有毛刺、碎屑堵塞洗井工具的缺點(diǎn)；后期下入酸洗脹封一體化工具，注入高效解堵液對(duì)近井地帶泥餅進(jìn)行清洗［3］，其管串示意圖如圖5所示。

圖5 免鉆塞解堵防砂完井一體化工藝管串示意圖

該技術(shù)在新疆準(zhǔn)噶爾盆地西緣排601區(qū)塊得到了推廣應(yīng)用。排601塊構(gòu)造位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起紅車(chē)斷裂帶上盤(pán)車(chē)排子凸起的東部，主要開(kāi)發(fā)白堊系土谷魯群組，屬淺層超稠油油藏，巖性疏松，垂深500m左右，水平井位垂比1：1，利用裸眼先期防砂完井配合蒸汽吞吐可最大程度的發(fā)揮產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)。

基于這種開(kāi)發(fā)方式對(duì)套管保護(hù)的需求，采用免鉆塞解堵防砂完井一體化工藝。2010年，累積在70口臺(tái)式三維繞障水平井上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，工具性能穩(wěn)定，工藝成功率達(dá)到100%。

2.4 井下打開(kāi)熱應(yīng)力補(bǔ)償技術(shù)

由于周期性的注蒸汽開(kāi)發(fā)使得完井管串“熱脹冷縮”，在軸向上存在熱應(yīng)力效應(yīng)，導(dǎo)致篩管變形或錯(cuò)段的井逐年增多。井下打開(kāi)式熱力補(bǔ)償器很好的解決管串應(yīng)力集中難題。

常規(guī)熱力補(bǔ)償器大多使用銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)，當(dāng)管串受熱軸向伸長(zhǎng)，其受阻力達(dá)到銷(xiāo)釘剪切力后，銷(xiāo)釘剪斷補(bǔ)償管串。但是這種結(jié)構(gòu)存在著下入過(guò)程中提前打開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)，造成工具失效。井下打開(kāi)式熱力補(bǔ)償器正常處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，內(nèi)管和外管采用獨(dú)特的連接方式，其強(qiáng)度等同于基管本體強(qiáng)度，到位后，通過(guò)專(zhuān)用打開(kāi)－通井兩用鉆頭的旋轉(zhuǎn)打開(kāi)使得工具處于自由工作狀態(tài)，從而起到補(bǔ)償作用，有效緩解受熱后套管的伸長(zhǎng)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

圖6 免鉆塞解堵防砂完井一體化工藝管串示意圖

該工具2011年3月在現(xiàn)河C20區(qū)塊進(jìn)行多口井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，工具性能穩(wěn)定。

3 結(jié) 論

（1）抗高溫水泥避免了水泥強(qiáng)度在高溫下的快速衰竭，提高了熱采水平井水泥封固段質(zhì)量。

（2）以分段完井為基礎(chǔ)，以均衡供液為目標(biāo)的裸眼先期防砂完井技術(shù)在勝利油田熱采水平井中得到了大量應(yīng)用，效果良好。

（3）免鉆塞防砂解堵完井一體化工藝和井下打開(kāi)熱應(yīng)力補(bǔ)償技術(shù)有效保護(hù)了完井管串，提高了熱采水平井的開(kāi)發(fā)壽命。

［1］宋顯民，張立民，李良川，等.水平井和側(cè)鉆水平井篩管頂部注水泥完井技術(shù)［J］.石油學(xué)報(bào)，2006，28（1）：119－121.

［2］劉業(yè)文.水平井篩管頂部注水泥完井事故與復(fù)雜情況分析［J］.西部探礦工程，2009（8）：69－71.

［3］楊海波，馮德杰.泥餅酸洗與篩管分段一體化工藝配套及應(yīng)用［J］.石油機(jī)械，2010，3（4）：16－18.