路志武 劉 莉 路玉佳
1.中國(guó)石油西部鉆探克拉瑪依鉆井公司 (新疆 克拉瑪依 834009)
2.中國(guó)石油西部鉆探井下作業(yè)公司 (新疆 克拉瑪依 834009)
3.常州大學(xué)石油工程系 (江蘇 常州 213016)
小井眼鉆井工藝能夠減少無(wú)用的固體廢棄物質(zhì)—巖屑的形成和排出、縮小泥漿濾液的污染半徑、能夠提高鉆井速度,減少材料消耗,降低成本,是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ墓に嚰夹g(shù)。僅從環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)看,小井眼鉆井工藝就值得大力推廣。但從實(shí)際情況來(lái)看,小井眼鉆井實(shí)施數(shù)量較少,完成比例很低,占鉆井完成井總數(shù)的5%以下[1]。其中存在多方面的因素,既有工藝、技術(shù)方面的原因,也有裝備方面的原因,需要進(jìn)行進(jìn)一步的探討。
小井眼鉆井主要是指技術(shù)套管直徑為178mm(7"),并且下入深度達(dá)到鉆井井深70%~80%的鉆井工藝,也稱為標(biāo)準(zhǔn)小井眼鉆井工藝。通常采用Ф244.5mm表層套管,Ф178mm(7")技術(shù)套管,Ф127mm(5")油層套管。而對(duì)于采油工藝來(lái)說(shuō),完井套管的直徑越大越好,甚至可以下雙柱油管,常用的完井套管直徑為Ф139.7mm。Ф139.7mm套管接箍直徑為Φ153.67mm,而Ф178mm套管內(nèi)徑為Φ156mm,兩層套管間隙不足10mm,不便液體循環(huán),影響水泥封固質(zhì)量,限制了Ф139.7mm套管的使用。標(biāo)準(zhǔn)小井眼鉆井工藝不僅對(duì)鉆井作業(yè)有一定的影響,而且對(duì)試油、采油工藝也會(huì)產(chǎn)生影響,存在技術(shù)障礙[2]。
套管頭是鉆進(jìn)時(shí)連接套管與封井器的井口裝置,不僅與封井器型號(hào)一致,還應(yīng)該和酸化壓裂時(shí)的高壓井口裝置保持一致,不經(jīng)過(guò)改造,完成各種工藝和測(cè)試。
采油樹的壓力級(jí)別有 15MPa、21MPa、24.5MP、35MPa、70MPa、105MPa等。 無(wú)論任何壓力級(jí)別的井,都有進(jìn)行酸化、壓裂的可能,經(jīng)受90~100MPa的高壓。對(duì)于70MPa、105MPa的采油樹及套管頭,經(jīng)過(guò)注塑,不存在承壓密封問(wèn)題,但對(duì)于35 MPa以下的采油樹及套管頭,承壓密封則存在問(wèn)題。一是采油樹壓力級(jí)別不夠,必須更換;二是采油樹與套管頭之間的連接規(guī)范不同,無(wú)法直接連接,需要轉(zhuǎn)換;三是套管頭的壓力級(jí)別太低,即使進(jìn)行了轉(zhuǎn)換,也不能保證承壓?jiǎn)栴},形成先天不足的狀況。
在井口裝置標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5127-2002《井口裝置和采油樹規(guī)范》中,單級(jí)套管頭可以選擇的規(guī)格型號(hào)較多,壓力級(jí)別都在35MPa以下,而酸化壓裂時(shí)需要高壓井口裝置,現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范無(wú)法解決這一問(wèn)題。
封井器屬于耐用工具,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有完整的配套系統(tǒng),制造難度大,二者的對(duì)接,必須壓力級(jí)別和尺寸相同,并且要根據(jù)封井器的規(guī)格型號(hào)選擇確定套管頭的規(guī)格型號(hào)。但標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有確定具體的型號(hào),生產(chǎn)、使用非常不便。
針對(duì)鉆進(jìn)、酸化壓裂、采油等不同工藝環(huán)節(jié)對(duì)井口承壓要求,盡量采用高壓井口裝置,以高壓代替低壓,摒棄低壓井口裝置,減少井口裝置種類,減少裝置不統(tǒng)一而形成的失誤。
采用Ф273mm表層套管,Ф193.67mm技術(shù)套管,Ф139.7mm油層套管。
Ф273mm套管內(nèi)徑為Ф250mm,Ф193.67mm套管接箍外徑 Ф215.9mm,內(nèi)徑 Ф172mm,與 Ф273mm套管間隙大于34mm,與Ф139.7mm套管接箍間隙約20mm,可以滿足工藝要求。該井身結(jié)構(gòu)雖然不是標(biāo)準(zhǔn)的小井眼工藝井身結(jié)構(gòu),同樣具有小井眼工藝的作用和效果,可以將其稱為非標(biāo)準(zhǔn)小井眼工藝。非標(biāo)準(zhǔn)小井眼工藝,可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的Ф139.7mm套管完井,大大提高了小井眼鉆井工藝的可操作性。
28-42井口裝置,通孔直徑為Ф280mm、壓力級(jí)別為42MPa的套管頭,下部?jī)?nèi)徑設(shè)置為Ф250mm和Ф220mm,加工螺紋后,與Ф244.5mm套管或者Ф273mm套管連接,上部為外徑Ф655法蘭,使用BX158墊環(huán),可以連接28-70封井器、28-42套管頭第二級(jí)、70MPa、105MPa甚至 140MPa的采油樹連接,進(jìn)行酸化壓裂及采油工藝。使用28-42套管頭的意義在于:
(1)沒(méi)有技術(shù)套管,安裝單層套管頭時(shí),仍可與70MPa、105MPa的采油樹連接,進(jìn)行酸化和壓裂作業(yè)壓。
(2)實(shí)現(xiàn)了套管頭的壓力級(jí)別在套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的范圍之內(nèi)。
近10年來(lái),在新疆境內(nèi)曾經(jīng)實(shí)施了多口非標(biāo)準(zhǔn)小井眼鉆井工藝,采用Ф273mm表層套管,Ф193.67mm技術(shù)套管,Ф139.7mm完井套管,安全完成施工。但不足之處在于沒(méi)有合適的套管頭和適宜的封井器,井口使用轉(zhuǎn)換短節(jié)將轉(zhuǎn)換,安裝Ф339.7mm套管頭,連接35-35封井器。技術(shù)套管固井時(shí),采用芯軸式懸掛器。
(1)采用Ф273mm套管作為表層套管,28-42的單層套管頭作為第一級(jí)套管頭,用套管雙公短節(jié)連接;安裝28-70的升高兩通、28-70封井器。套管頭內(nèi)部懸掛卡瓦的部位直徑為Φ275-Φ276mm,下部直徑為Ф250mm,中完時(shí),坐入卡瓦式懸掛器,懸掛Ф193.67mm套管。
(2)割套管后,安裝28-42的套管頭第二級(jí),進(jìn)行注塑,提高承壓能力。下部通孔直徑為Φ172。完井時(shí),坐入卡瓦式懸掛器,懸掛Ф139.7mm套管。
(3)割套管后直接安裝70MPa或105MPa的采油樹,注塑密封達(dá)到額定值,承受酸化壓裂的高壓。
(2)設(shè)置使用28-42套管頭,使套管頭的壓力級(jí)別處于套管的抗內(nèi)壓強(qiáng)度范圍內(nèi),提高了表層套管的井口控制能力,完井時(shí)能夠承受酸化、壓裂作業(yè)的高壓作用。
(3)建議在中國(guó)石油集團(tuán)公司層面進(jìn)行討論,形成小井眼鉆井工藝技術(shù)規(guī)范,明確井口裝置型號(hào),簡(jiǎn)化井口裝置系列,統(tǒng)一管理,規(guī)范執(zhí)行。
[1]朱全興.鉆采工具手冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社,2002.
[2]孫海芳,馮京海,朱寬亮,等.川慶精細(xì)鉆井控壓技術(shù)在NP23-P2009 井的應(yīng)用研究[J].鉆采工藝,2012,35(3):1-4.