楊 毅，齊 彬，黃 琳，桂含軍

(1.大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413;2.大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司油氣加工九大隊(duì)，黑龍江 大慶 163413)

0 前言

氮?dú)忏@井是解決井下燃爆最簡單、最普遍的方法之一，是深井提速和儲層鉆進(jìn)最有效的鉆井工藝[1]。2007年大慶在徐深28井實(shí)施了第一口氮?dú)忏@井試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)儲層氮?dú)忏@進(jìn)技術(shù)[2]。氮?dú)忏@井主要用來打開深井氣層，大慶的氣層深度一般在3000～4000 m，采用常規(guī)鉆井不僅機(jī)械鉆速慢而且易對儲層造成傷害，影響后期開采。

大慶一般把1500 m及以上的儲層稱為中淺油田，具有儲層砂體規(guī)模小，油層厚度薄;低孔滲、低豐度、低產(chǎn)量，自下而上有扶楊、高臺子、葡萄花、薩爾圖和黑帝廟油層等多套含油層位;斷層分布密集，含油富集區(qū)分布零散，開發(fā)這類油藏投資大、成本高、開發(fā)的難度和風(fēng)險(xiǎn)大。為了減少作業(yè)成本，降低鉆完井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，2013年首次采用氮?dú)忏@井來完成此類井施工。

1 中淺油層氮?dú)忏@井技術(shù)

中淺油層上部采用常規(guī)鉆井，當(dāng)鉆至油層上部約2 m時(shí)停止鉆進(jìn)，然后對上部地層進(jìn)行固井。二開采用氮?dú)饣虻獨(dú)忪F化鉆井。

1.1 鉆具組合

1.2 鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)

1.3 中淺油層氮?dú)忏@井配套設(shè)備

中淺油層氮?dú)忏@井專用配套設(shè)備主要包括氣體注入系統(tǒng)、井口安全控制系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)。氣體注入系統(tǒng)包括空壓機(jī)、膜制氮、增壓機(jī)及輔助設(shè)備，井口安全控制排屑系統(tǒng)由于使用的30D型鉆機(jī)底座較低，不方便安裝排砂管，因此利用節(jié)流管匯和放噴管線實(shí)現(xiàn)排屑，為了有利于排屑，滿足安全環(huán)保的要求，在靠近出口端連接30 m 5in(139.7 mm)的套管。

表1為注氣參數(shù)設(shè)計(jì)、表2列出了氮?dú)忏@進(jìn)設(shè)備情況。

表1 注氣參數(shù)設(shè)計(jì)表

表2 氮?dú)忏@井設(shè)備一覽表

1.4 中淺油層氮?dú)忏@井工藝

1.4.1 井口安全控制技術(shù)

中淺油層氮?dú)忏@井應(yīng)用旋轉(zhuǎn)防噴器來實(shí)現(xiàn)井口的旋轉(zhuǎn)密封，由于30D型鉆機(jī)底座凈空高度2.88 m，在井口防噴器組合上安裝旋轉(zhuǎn)防噴器，要求其高度不能過高。DQX－Ⅲ旋轉(zhuǎn)防噴器屬于被動密封，可密封動壓10.5 MPa，密封靜壓21 MPa，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)200 r/min，高度僅為963 mm。完全能夠滿足中淺油層氮?dú)忏@進(jìn)的現(xiàn)場需求，見圖1、圖2。

為防止油層伴生氣量過大，安裝了點(diǎn)火裝置。為防止防噴器失效伴生氣通過井口泄露和起下鉆過程中井口返出天然氣，安裝了自吸裝置。通過該裝置在井口產(chǎn)生吸力，降低井口天然氣濃度，進(jìn)而降低井口操作的風(fēng)險(xiǎn)，為方便觀察返出氣體和粉塵情況在排砂管線安裝了觀察口?，F(xiàn)場安裝如圖3所示。

1.4.2 巖屑及柴油助返技術(shù)

在芳180－斜146氮?dú)忏@井鉆進(jìn)過程中始終無巖屑返出，鉆至完鉆井深循環(huán)30 min，排砂口依舊無巖屑返出，起出鉆具發(fā)現(xiàn)鉆具表面有油屑混合物附著在鉆具外壁上(如圖4所示)，鉆頭泥包嚴(yán)重(如圖5所示)，水眼均被堵死，堵死物質(zhì)為鉆屑和原油的混合物，測井時(shí)遇阻，儀器粘油，分析是原油較粘稠，氣體不能把鉆屑和原油的混合物攜帶上來，因此開展了柴油助返技術(shù)研究。

圖1 DQX－Ⅲ型旋轉(zhuǎn)防噴器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖2 DQX－Ⅲ型旋轉(zhuǎn)防噴器現(xiàn)場安裝圖

柴油助返工藝流程:每打完一個(gè)單根，劃眼一遍，每次5 min，每鉆進(jìn)2個(gè)單根注入0.3 m3(6 L/s)柴油，進(jìn)行循環(huán)，鉆進(jìn)過程中扭矩平穩(wěn)，返砂正常，排砂池返出部分原油、柴油混合物;完鉆后注原油4 m3，注柴油2 m3，然后起鉆。應(yīng)用該技術(shù)在芳175－斜148井、永199－64井和永195－67井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，在鉆進(jìn)過程中柴油能有效稀釋井下原油，從而使井下原油和巖屑很順利的被循環(huán)到地面(如圖6所示)，解決了因地層出油而造成的不返屑和阻卡現(xiàn)象。完鉆后注入的原油和柴油可以平衡地層壓力，起鉆作業(yè)順利完成，起出的鉆具上只粘附少量的原油和柴油的混合物(如圖7所示)。

氮?dú)忏@井和柴油助返技術(shù)的有效結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了中淺油層的儲層鉆進(jìn)，解決了出口不返屑、鉆頭泥包和原油粘鉆桿等問題。而且從出口返出的油污可以第一時(shí)間預(yù)測原油產(chǎn)量。不僅保護(hù)了儲層而且提高了氮?dú)忏@井成功率。

圖3 中淺油層氮?dú)忏@井井場布置圖

圖4 芳180－斜146井鉆具外壁粘附情況

圖5 芳180－斜146井鉆頭泥包情況

圖6 芳175－斜148井返出原油混合物

圖7 永199－64井鉆具外壁粘附情況

2 中淺油層篩管完井技術(shù)

目前真正能滿足全過程欠平衡完井的方式有裸眼完井和篩管完井[3]。為了充分保護(hù)油層，完井工藝優(yōu)選篩管完井。篩管完井的關(guān)鍵是丟手工具，目前現(xiàn)有機(jī)械式篩管丟手工具存在中途易脫落、到底脫開成功率低、后期壓裂及換篩管作業(yè)時(shí)難于打撈等問題[4]，不能滿足氮?dú)馔昃?，為此設(shè)計(jì)了液壓式丟手工具。

液壓式丟手工具由上接頭、下接頭、限位銷、活塞、懸掛鋼球、憋壓鋼球及擋板7部分組成(如圖8所示)，該工具在5in套管內(nèi)使用，本體最大外徑118 mm，工具通徑70 mm，工具長度0.5 m，脫開壓力3～4 MPa，具有下鉆牢固、可旋轉(zhuǎn)鉆具、到底易脫開等特點(diǎn)。

圖8 液壓式丟手工具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該工具原理:上接頭與下接頭靠懸掛鋼球進(jìn)行連接，懸掛鋼球通過活塞進(jìn)行限位，同時(shí)活塞通過限位銷固定。下鉆到底后，投球憋壓，憋壓鋼球在壓力推動下下移，剪斷限位銷，活塞下行至擋板，上提鉆具，懸掛鋼球脫落，上下接頭脫離，完成丟手作業(yè)。同時(shí)為了后期壓裂及換篩管作業(yè)，還設(shè)計(jì)了專用的打撈工具(如圖9所示)，可以實(shí)現(xiàn)安全、快速打撈篩管作業(yè)。

圖9 專用打撈工具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

篩管完井工藝流程:丟手工具上下接頭分別與鉆桿及篩管絲扣連接，下放到底，開泵注柴油建立循環(huán)，當(dāng)環(huán)空通暢后停泵，向鉆桿內(nèi)投入憋壓鋼球，開泵憋壓，當(dāng)壓力憋至3～4 MPa時(shí)，上提鉆具，根據(jù)泵壓判斷丟手工具內(nèi)限位銷是否被剪斷，如泵壓迅速下降，證明限位銷被剪斷，丟手工具上、下接頭分離，活塞以及鋼球均隨上接頭一同取出，完成篩管完井[5]。

該工具在2011年4口氮?dú)馔昃系玫綉?yīng)用，現(xiàn)場應(yīng)用過程中，上、下接頭連接可靠，下鉆過程可以轉(zhuǎn)動管柱，脫開壓力為3～4 MPa，脫開后壓力迅速下降，脫開現(xiàn)象明顯，一次脫開成功率為100%，保證了全過程氮?dú)忏@井成功作業(yè)，最大限度的保護(hù)了儲層。

3 結(jié)論

氮?dú)忏@井在中淺油層的成功實(shí)施，有效的解決了低孔滲、低豐度、低產(chǎn)量中淺油層的開發(fā)難題。從芳180－斜146井的不返屑到柴油助返技術(shù)的引入是一個(gè)重大的突破，不僅實(shí)現(xiàn)了返屑，而且可以把井底的原油攜帶到地面，實(shí)現(xiàn)了在鉆進(jìn)過程中第一時(shí)間掌握井下儲層原油含量情況。

液壓式丟手工具的設(shè)計(jì)解決了原機(jī)械式的諸多問題，在4口中淺油層的完井中都實(shí)現(xiàn)了一次性成功脫開。大大提高了篩管完井的成功率，為中淺油層氮?dú)忏@井的后期作業(yè)提供了有力的保障。

[1] 王樹將，曹強(qiáng)，陳彥彪.氮?dú)忏@井技術(shù)在普光202－1井的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2007，29(5):23 －25.

[2] 馬曉偉，張顯軍，趙德云，賈麗.空氣/氮?dú)忏@井技術(shù)在徐深28井的成功實(shí)踐[J].石油鉆采工藝，2008，30(3):19 －23.

[3] 趙前進(jìn).實(shí)體篩管完井技術(shù)在氮?dú)忏@井中的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2009，31(5):45 －47.

[4] 趙前進(jìn)，徐志敏，樊杰，等.篩管完井技術(shù)在牛氣1井氮?dú)忏@井中的應(yīng)用[J].吐哈油氣，2009，14(4):367 －370.

[5] 高德利.油氣鉆探新技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社，1998.