白田增吳 德康如坤楊麗娟劉建中何玉斌

（1.渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司，河北任丘 062552；2.華北油田公司勘探部，河北任丘 062552）

泵送式復(fù)合橋塞鉆磨工藝研究與應(yīng)用

白田增1吳 德1康如坤2楊麗娟1劉建中1何玉斌1

（1.渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司，河北任丘 062552；2.華北油田公司勘探部，河北任丘 062552）

華北油田任密1H等井壓裂采用了泵送式復(fù)合橋塞分段壓裂工藝，壓裂放噴后出現(xiàn)橋塞砂埋現(xiàn)象，需要鉆磨橋塞提高產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)橋塞分段壓裂工藝特點(diǎn)分析，找出了鉆磨橋塞的難點(diǎn)并制定相應(yīng)方案。根據(jù)井況分別采用連續(xù)油管底帶螺桿鉆、普通油管底帶螺桿鉆加自制的旋流式四翼凹底磨鞋等工藝對(duì)任密1H、太密1X井鉆磨橋塞，實(shí)現(xiàn)了一趟管柱連續(xù)鉆磨5個(gè)和4個(gè)橋塞，實(shí)現(xiàn)了快捷、安全施工。

水平井；泵送式復(fù)合橋塞；連續(xù)油管；螺桿鉆；鉆磨

近年來(lái)，隨著頁(yè)巖氣、致密油氣藏勘探的迅速發(fā)展，水平井體積壓裂工藝得到廣泛應(yīng)用。華北油田2012年引進(jìn)水平井泵送橋塞分段壓裂技術(shù)。受井身結(jié)構(gòu)及壓裂的影響，該工藝壓后放噴易產(chǎn)生橋塞砂埋從而引起井堵造成產(chǎn)量下降，需要鉆磨橋塞實(shí)現(xiàn)全通徑求產(chǎn)。為了推進(jìn)泵送式復(fù)合橋塞壓裂工藝更好的推廣應(yīng)用，就此類(lèi)橋塞快速、安全鉆磨工藝進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，先后在兩口井成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了安全、快速、高效及低成本運(yùn)行。

1 泵送式復(fù)合橋塞特點(diǎn)

該橋塞為投球式橋塞，采用復(fù)合材料制成，芯軸為鋁制；橋塞內(nèi)置液體通道，以便液體進(jìn)出，可實(shí)現(xiàn)壓后迅速返排和投產(chǎn)；輔助泵送裝置在橋塞凹槽處，它能夠減少橋塞與套管的摩擦，液體作用在該裝置上，泵送工具到井底，方便快速；理論上可實(shí)現(xiàn)無(wú)限級(jí)分段，橋塞承壓、耐溫性能好，分段成功率高。與普通橋塞相比，容易鉆除，小鉆壓下即可完成鉆塞作業(yè)，利于水平井不宜加鉆壓情形下鉆磨施工；鉆磨碎屑小，更易返出，不會(huì)有磨銑碎片形成條狀或掛在井筒，有利于防卡鉆（橋塞結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1）。

圖1 泵送式復(fù)合橋塞結(jié)構(gòu)示意圖

2 鉆磨工藝難點(diǎn)分析

（1）新工藝應(yīng)用，鉆磨經(jīng)驗(yàn)少。2012年初華北油田引進(jìn)該水平井分段壓裂工藝，應(yīng)用井少，沒(méi)有水平井段鉆磨此類(lèi)橋塞的先例和可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

（2）鉆磨工藝關(guān)鍵技術(shù)壟斷。國(guó)內(nèi)其他油田一般均在引進(jìn)該分段壓裂工藝時(shí)同時(shí)引進(jìn)連續(xù)油管鉆塞工藝，連續(xù)油管水平井段鉆磨工藝、專(zhuān)用磨鞋等工具為國(guó)外或國(guó)內(nèi)合資公司所壟斷。

（3）主要設(shè)備受限，施工成本高。采用連續(xù)油管鉆塞至少需要?50.8 mm連續(xù)油管方能完成施工，此類(lèi)設(shè)備國(guó)內(nèi)較少，而且作業(yè)井深受限；受設(shè)備自身尺寸和重量的限制，部分井場(chǎng)和道路不具備該工藝施工條件，且施工成本較高。

（4）鉆磨工藝復(fù)雜，易發(fā)生卡鉆事故。水平井鉆塞，鉆磨施工參數(shù)及液體性能要求高，鉆磨加壓控制難度大，管柱、工具性能及尺寸選擇要求高，組合不當(dāng)易發(fā)生砂卡、磨穿套管或無(wú)進(jìn)尺等問(wèn)題。

3 復(fù)合橋塞鉆磨工藝研究

根據(jù)目前華北油田井況、井下作業(yè)主要裝備、現(xiàn)有工具及技術(shù)服務(wù)能力，結(jié)合復(fù)合橋塞分段壓裂工藝特點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化形成了水平井“連續(xù)油管鉆磨”和“油管+螺桿鉆鉆磨”復(fù)合橋塞的兩種工藝。

3.1 連續(xù)油管鉆磨橋塞工藝

3.1.1 工藝原理 主要是采用?50.8 mm連續(xù)油管底帶專(zhuān)用螺桿鉆具及磨鞋下到預(yù)定位置后，通過(guò)地面泵車(chē)循環(huán)工作液為井下鉆具提供動(dòng)力進(jìn)行鉆磨。其管柱結(jié)構(gòu)為：?50.8 mm連續(xù)油管+外卡瓦連接器+雙瓣式單向閥+雙向震擊器+液壓丟手+雙向加速器+井下液動(dòng)馬達(dá)+PDC鑲齒5刀翼磨鞋。

3.1.2 技術(shù)特點(diǎn) 主要設(shè)備為?50.8 mm連續(xù)油管，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在管柱同徑且直徑適中，可連續(xù)下井鉆進(jìn)而不需接單根，很好地解決了水平井鉆磨因接單根引起卡鉆的問(wèn)題；磨鞋選用PDC鑲齒5刀翼磨鞋，允許產(chǎn)生較大鉆屑，從而提高鉆進(jìn)速度；其動(dòng)、靜密封承壓高，特別適合壓后自噴井帶壓鉆塞，有利于儲(chǔ)層保護(hù)，解決井控風(fēng)險(xiǎn)。

其應(yīng)用局限性主要表現(xiàn)為連續(xù)油管車(chē)設(shè)備重，車(chē)身長(zhǎng)，對(duì)于井場(chǎng)及道路要求高，多數(shù)老井場(chǎng)不具備施工條件；國(guó)產(chǎn)連續(xù)油管螺桿鉆具處于研發(fā)試用階段，井深及井溫局限性明顯，進(jìn)口螺桿鉆具受技術(shù)壟斷影響，服務(wù)價(jià)格高；連續(xù)油管因其柔韌性導(dǎo)致工具深度誤差大，鉆磨時(shí)水平井段加壓困難，需要施工前采用專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行模擬，施工指揮要具有豐富的施工操作經(jīng)驗(yàn)。

3.2 油管+螺桿鉆鉆磨橋塞工藝

3.2.1 工藝原理 以常規(guī)油管+螺桿鉆鉆磨工藝為基礎(chǔ)，對(duì)管柱結(jié)構(gòu)及工具參數(shù)優(yōu)化調(diào)整：一是盡量采用小直徑油管，避免因本體及接箍阻礙鉆屑返出；二是優(yōu)化螺桿鉆性能參數(shù)，滿(mǎn)足小直徑、大扭矩、易入井等要求；三是設(shè)計(jì)加工了旋流式四翼凹底合金磨鞋（圖2），該磨鞋螺旋式均布四翼，斜向布設(shè)4個(gè)水眼，底部鋪焊小顆粒合金，磨銑以產(chǎn)生細(xì)、碎屑為主，易于返排，能有效避免因油管接箍或接單根時(shí)造成卡管柱的問(wèn)題。其管柱結(jié)構(gòu)為：油管+單流閥+井下過(guò)濾器+扶正器+緩沖器+螺桿鉆+旋流式四翼凹底合金磨鞋。

圖2 旋流式四翼凹底合金磨鞋

3.2.2 技術(shù)特點(diǎn) 主要應(yīng)用于地層壓力系數(shù)低、壓后不自噴的井鉆磨橋塞，其特點(diǎn)是利用現(xiàn)有常規(guī)設(shè)備稍加改進(jìn)即可，對(duì)井場(chǎng)及道路要求低，施工成本低，工藝操作簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是磨鞋設(shè)計(jì)參數(shù)要求高，鉆磨需要接單根，采用旋流式四翼凹底合金磨鞋，鉆磨速度與連續(xù)油管鉆塞相比略慢。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

任密1H井壓裂時(shí)泵入5個(gè)橋塞實(shí)施了6段壓裂，壓裂后自噴時(shí)間較長(zhǎng)，地層能量充足。綜合考慮采用連續(xù)油管鉆磨橋塞工藝。鉆磨參數(shù)軟件模擬優(yōu)化如下：鉆壓控制在1～5 kN，泵壓增加控制在0.68～2 MPa，泵排量300～500 L/min，馬達(dá)轉(zhuǎn)速400～600 r/min，預(yù)測(cè)連續(xù)油管內(nèi)摩阻在20～30 MPa之間浮動(dòng)。鉆塞采用滑溜水作為鉆磨工作液，每鉆完一個(gè)橋塞后頂入適量線性膠循環(huán)沖洗，確保井筒內(nèi)干凈，避免碎屑卡埋管柱。2013年8月22日現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，僅用7 h一趟管柱完成了3 293.23～4 199 m的水井段5個(gè)橋塞鉆磨施工，純磨單塞最短用時(shí)28 min，最長(zhǎng)用時(shí)55 min。

太密1X井最大井斜81.23°，目的層段2 189.5～3 018.0 m壓裂時(shí)泵入4個(gè)橋塞。該井地層壓力系數(shù)1.0，考慮成本和設(shè)備保障條件，采用油管+螺桿鉆底帶自行設(shè)計(jì)的旋流式四翼凹底磨鞋進(jìn)行鉆磨。該工藝特點(diǎn)是既可以沖砂又可以鉆塞，較之國(guó)外的單一鉆塞工藝，有減少起下管柱、復(fù)合作業(yè)的優(yōu)勢(shì)。方案優(yōu)化：工作液采用滑溜水+線性膠組合；井口采用液壓防噴器+自封封井器組合；管柱采用?73.02 mm底帶單流閥、9LZ95X7.0型螺桿鉆頂帶扶正器、旋流式四翼凹底磨鞋；施工排量300～500 L/min，泵壓5～10 MPa，鉆壓8～10 kN。2013年8月27日開(kāi)始鉆磨施工，施工過(guò)程平穩(wěn)順利，鉆塞過(guò)程不斷優(yōu)化調(diào)整施工參數(shù)。一趟管柱實(shí)現(xiàn)鉆穿4個(gè)橋塞（橋塞卡點(diǎn)分別為2 454.99 m、2 718.53 m、2 862.94 m、2 976.01 m），其中最深橋塞僅用2 h就鉆穿。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）進(jìn)口復(fù)合材料橋塞可以采用自行設(shè)計(jì)的旋流式四翼凹底合金磨鞋鉆磨。

（2）連續(xù)油管底帶專(zhuān)用鉆磨工具既適用于壓后不噴也適用于壓后自噴井鉆塞，其鉆塞工藝可靠，鉆磨速度快，井控及卡管柱風(fēng)險(xiǎn)低，施工成本高。

（3）油管+螺桿鉆底帶旋流式四翼凹底合金磨鞋適用于井場(chǎng)條件差、地層壓力系數(shù)低，井控風(fēng)險(xiǎn)小的油井鉆磨，施工設(shè)備要求低，操作簡(jiǎn)單，成本低，值得全面推廣。

［1］曾雨辰，楊保軍，王凌冰.涪頁(yè)HF-1井泵送易鉆橋塞分段大型壓裂技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：75-79.

［2］趙榮華，李斌，萬(wàn)愛(ài)娥.復(fù)合橋塞在水平井分段壓裂中的應(yīng)用［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，25（5）：53-55.

［3］任勇，葉登勝，李劍秋，等.易鉆橋塞射孔聯(lián)作技術(shù)在水平井分段壓裂中的實(shí)踐［J］ .石油鉆采工藝，2012，35（2）：90-93.

［4］鄒剛，李一村，潘南林，等.基于復(fù)合材料橋塞的水平井套管分段壓裂技術(shù)［J］.石油機(jī)械，2013，41（3）：44-47.

［5］吳奇.井下作業(yè)工程師手冊(cè)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

（修改稿收到日期 2013-12-25）

〔編輯 朱 偉〕

Research and application of drilling technique of pumping type composite bridge plug

BAI Tianzeng1,WU De1,KANG Rukun2,YANG Lijuan1,LIU Jianzhong1,HE Yubin1
（1.Downhole Operation Branch Company of Bohai Drilling Engineering Company Limited,Renqiu062552,China;2.Exploration Department of Huabei Oilfield Company,Renqiu062552,China）

The staged fracturing technique of pumping type composite bridge plug is applied in Renmi 1H well of Huabei Oilfield.After fracturing and blow-off,the sand jamming occurs to the bridge plug,thus the drilling bridge plug is required to increase the output.According to the analysis of characteristics of staged fracturing techniques for bridge plug,the difficulties in drilling the bridge plug are found and relevant schemes are formulated.According to the well condition,the techniques of coiled tubing with bottom screw drill and ordinary tubing with screw drill and home-made cyclone four-wing concave bottom mill shoe are applied for bridge plug drilling of Renmi 1H well and Taimi 1X well to consecutively drill five or four bridge plugs with one pipe string and to carry out construction quickly and safely.

horizontal well;pumping type composite bridge plug;coiled tubing;screw drill;drilling

白田增，吳德，康如坤，等.泵送式復(fù)合橋塞鉆磨工藝研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（1）：123-125.

TE258

：B

1000-7393（2014）01-0123-03

10.13639/j.odpt.2014.01.033

白田增，1976年生。1999年畢業(yè)于石油大學(xué)（北京）石油與天然氣地質(zhì)勘察專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事勘探開(kāi)發(fā)試油、修井、酸化壓裂生產(chǎn)技術(shù)管理工作，高級(jí)工程師。電話：0317-2732453。E-mail：baitianz@cnpc.com.cn。