韋龍貴 張 崇 曾春珉 許發(fā)賓

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

南海西部小井眼完井關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)選及應(yīng)用*

韋龍貴 張 崇 曾春珉 許發(fā)賓

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

韋龍貴，張崇，曾春珉，等.南海西部小井眼完井關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)選及應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣，2015,27(4)：112-116.

Wei Longgui，Zhang Chong，Zeng Chunmin,et al.Optimization and application of key technology for slim hole completion in western South China Sea[J].China Offshore Oil and Gas,2015,27(4):112-116.

南海西部；小井眼井；深穿透射孔；精密微孔復(fù)合濾砂管；防砂完井

4) 防砂管柱易被沖蝕破壞。由于射孔段較短、井眼小、地層產(chǎn)量大，同等產(chǎn)量規(guī)模條件下井內(nèi)流體的高速流動(dòng)會(huì)加劇對(duì)篩管的沖蝕破壞，對(duì)防砂篩管的強(qiáng)度要求較高[1]。

1 小井眼深穿透射孔技術(shù)優(yōu)選

1.1 污染深度計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[2]中的污染深度經(jīng)驗(yàn)公式，即

Ld= 1/2Brw{ln[rw+2A(ΔrrLHT)1/2]-lnrw}

(1)

式(1)中：Ld為污染深度，cm；B為結(jié)構(gòu)參數(shù)，B=1.291；rw為油井半徑，cm；A為回歸常數(shù)，A=0.064 76；rL為鉆井液失水，mL；Δr為鉆井液密度與地層壓力轉(zhuǎn)換為當(dāng)量鉆井液密度后數(shù)值之差，g/cm3;H為井深，m；T為鉆井液浸泡時(shí)間，h。

通過(guò)計(jì)算得到該井污染深度Ld為223.78 mm，水泥環(huán)、套管壁厚與鉆井污染深度之和為332.26 mm。

1.2 射孔彈的選擇

射孔穿深是影響油井產(chǎn)能的一個(gè)重要因素，特別是在鉆井液長(zhǎng)期浸泡、潛在儲(chǔ)層損害的油氣井中[3]。當(dāng)射孔彈的穿透深度超過(guò)污染帶厚度時(shí)，油井產(chǎn)率一般會(huì)隨著孔深的增加而增加，所以射孔時(shí)應(yīng)盡可能地增加射孔穿深。但當(dāng)射孔穿深達(dá)到一定深度后，孔密、相位、孔徑等參數(shù)同樣影響產(chǎn)能，因此必須針對(duì)不同的完井方式和儲(chǔ)層特征進(jìn)行射孔敏感性分析，優(yōu)選射孔參數(shù)。

針對(duì)A5井的實(shí)際情況，為達(dá)到釋放產(chǎn)能的目的，利用射孔敏感性分析軟件計(jì)算射孔穿深。為最大限度增加射孔穿深，采用降低孔密和孔徑等方式，突破尾管段固井水泥環(huán)，解除鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的污染，提高該井的產(chǎn)能和產(chǎn)率比。根據(jù)相關(guān)射孔彈選擇標(biāo)準(zhǔn)，選擇彈型為SDP-3375-411NT3的深穿透射孔歐文彈(OWEN)，采用螺旋式布孔方式，其射孔參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 南海西部某油田A5井射孔參數(shù)

1.3 穿透深度校正

射孔彈廠家公布的射孔彈性能數(shù)據(jù)為混凝土打靶數(shù)據(jù)，不代表井況條件下的穿透數(shù)據(jù)，因此必須對(duì)射孔彈穿深進(jìn)行校正。SDP-3375-411NT3射孔彈API水泥靶穿深為883 mm，根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，儲(chǔ)層有效射孔彈穿深為API水泥靶穿深的70%左右，即為618 mm，初步判斷可以有效穿透儲(chǔ)層。同時(shí)結(jié)合該井實(shí)際情況，參考現(xiàn)代完井工程把API混凝土靶向貝雷砂巖靶轉(zhuǎn)換，查轉(zhuǎn)換圖得到貝雷砂巖靶穿深為405mm?？紤]槍與套管間隙δ對(duì)射孔彈穿深進(jìn)行校正(最佳間隙為δ≤13 mm)，若δ為14～24 mm，應(yīng)將射孔彈穿深數(shù)據(jù)乘以0.95；若δ≥25 mm，應(yīng)將射孔彈穿深數(shù)據(jù)乘以0.95后再乘以0.95?？紤]下井時(shí)間和井內(nèi)溫度對(duì)射孔彈穿深進(jìn)行校正，若可能超過(guò)耐溫、耐時(shí)范圍，應(yīng)將地面孔深乘以0.95～0.85?？紤]射孔液靜水壓力對(duì)射孔彈穿深進(jìn)行校正，目前國(guó)內(nèi)室內(nèi)巖心靶測(cè)試是在壓力10.5 MPa條件下進(jìn)行的，若井底壓力小于 10.5 MPa，應(yīng)將射孔彈穿深乘以1.05；若井底壓力在10.5 ～25.0 MPa之間,應(yīng)將射孔彈穿深乘以0.95；若井底壓力大于25 MPa，應(yīng)將射孔彈穿深數(shù)據(jù)乘以0.95后再乘以0.95?？紤]產(chǎn)層套管級(jí)別和層數(shù)對(duì)射孔彈穿深進(jìn)行校正，若為N80套管，應(yīng)將射孔彈穿深乘以0.95；若為P110套管，應(yīng)將射孔彈穿深乘以0.9；若為雙層套管，應(yīng)將射孔彈穿深乘以0.6[4]。

綜合考慮以上因素，再考慮地層、巖心靶孔隙度的差別[2]，得出實(shí)際地層條件下的射孔彈穿深計(jì)算公式為

Lpf=LpB(φf(shuō)/φB)1.5

(2)

代入A5井實(shí)際數(shù)據(jù),得到井下理論穿透深度為379.51 mm；水泥環(huán)、套管壁厚與鉆井污染深度之和為332.26 mm，可見(jiàn)這種小尺寸射孔槍選擇彈型為SDP-3375-411NT3的深穿透射孔歐文彈能有效解除鉆井液對(duì)地層的污染，達(dá)到有效溝通產(chǎn)層的目的。

1.4 射孔槍與套管匹配及強(qiáng)度分析

2 小井眼防砂技術(shù)優(yōu)選

2.1 精密微孔復(fù)合濾砂管防砂技術(shù)選擇

近年來(lái)發(fā)展了幾種針對(duì)小井眼井的防砂工藝，其中應(yīng)用最普遍的是人工井壁技術(shù)。該技術(shù)采用支撐劑、膠結(jié)劑等加工成膠結(jié)砂，用攜砂液將膠結(jié)砂攜送到井底，堆積到油層虧空部位及炮眼處固化后形成高強(qiáng)度人工井壁，但人工井壁受溫度、壓力等因素的影響較大，在地層環(huán)境下穩(wěn)定性較差，防砂有效期短[8]。另一種是小井眼復(fù)合防砂技術(shù)[8]，該技術(shù)結(jié)合了化學(xué)防砂和機(jī)械防砂，預(yù)充填石英砂和樹(shù)脂砂，待樹(shù)脂砂固化后利用小井眼懸掛器下入防砂篩管，利用機(jī)械防砂結(jié)構(gòu)形成二級(jí)擋砂屏障，在一定程度上減弱了氣流和地層壓力對(duì)人工井壁的沖擊，但小井眼懸掛器研發(fā)投入試用較晚，且技術(shù)尚不成熟，下入過(guò)程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)，在陸地油田也僅有少量應(yīng)用，其施工程序較復(fù)雜、占用工時(shí)多，不適用于高成本的海上作業(yè)。

濾砂管防砂技術(shù)一般用于套管射孔完成井，其防砂機(jī)理是過(guò)濾和自然砂拱擋砂。濾砂管下入井中正對(duì)出砂層位，隨地層液流進(jìn)入井筒，地層砂粒被阻擋于濾砂管周圍而形成自然砂拱，達(dá)到防砂目的[9]。作為一種新型濾砂管，精密微孔復(fù)合濾砂管具有較好的整體強(qiáng)度和抗變形能力，其滲透率高、防砂范圍廣，空隙度最高可達(dá)90%，適用于各種油層，可以有效地控制砂的粒徑，過(guò)濾效率達(dá)99.5%。另外，由于精密微孔復(fù)合濾砂管外徑小于同規(guī)格套管接箍，便于入井，適合小井眼井的防砂作業(yè)。

綜合考慮防砂管柱的下入安全性和防砂效果，A5井采用精密微孔復(fù)合濾砂管防砂技術(shù)。精密微孔復(fù)合濾砂管實(shí)物和結(jié)構(gòu)如圖1、2所示。其中，基管為API標(biāo)準(zhǔn)套管或油管，具有通用性；側(cè)流孔外保護(hù)套在作業(yè)過(guò)程中能很好地保護(hù)防砂過(guò)濾層，避免下井時(shí)防砂過(guò)濾層被刺破、刮壞，在生產(chǎn)過(guò)程中防止高速流體對(duì)防砂網(wǎng)的直接沖蝕破壞；防砂過(guò)濾層采用多層316 L不銹鋼精密微孔復(fù)合防砂過(guò)濾層，抗破壞能力較強(qiáng)，過(guò)濾面積大，所有孔縱向上雙層防砂，濾孔平均誤差小于7 μm，流動(dòng)阻力小，滲透率高，防堵塞能力強(qiáng)[10-11]。據(jù)估算，該濾砂管簡(jiǎn)易防砂技術(shù)表皮系數(shù)為-6～5,防砂精度可達(dá)120 μm。

圖1 南海西部某油田A5井精密微孔復(fù)合濾砂管

圖2 南海西部某油田A5井精密微孔復(fù)合濾砂管結(jié)構(gòu)圖

2.2 防砂篩管下入可行性分析

圖3 南海西部某油田A5井防砂管柱送入時(shí)下放鉤載數(shù)據(jù)圖

3 現(xiàn)場(chǎng)施工與實(shí)施效果

3.1 施工過(guò)程

1) 井眼及現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。由于A5井完井管柱較復(fù)雜，連接工具較多，入井難度大，因此施工前對(duì)實(shí)際井眼軌跡及井徑測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了完井管串可下入模擬分析計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)了專用的通井短接和多種通井鉆具組合，從而確保了管柱一次性安全入井。

2) 下入射孔管柱，射孔作業(yè)。下射孔管柱到位，保持上提狀態(tài)坐卡瓦；電測(cè)校深，井口配長(zhǎng)，配長(zhǎng)后管柱誤差0.035 m；連接放噴流程，加壓點(diǎn)火。

5) 下入電泵生產(chǎn)管柱。

6) 拆井口，裝采油樹(shù)，座封過(guò)電纜封隔器。

7) 清井排液。

3.2 實(shí)施效果

4 結(jié)束語(yǔ)

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(編輯：葉秋敏)

Optimization and application of key technology for slim hole completion in western South China Sea

Wei Longgui Zhang Chong Zeng Chunmin Xu Fabin

(ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China)

western South China Sea; slim hole well; deep penetration perforation; precise micro-porous composite screen; sand control

韋龍貴，男，高級(jí)工程師，目前主要從事鉆完井工藝研究和管理工作。地址：廣東省湛江市坡頭區(qū)22號(hào)信箱(郵箱：524057)。電話：0759-3911592。E-mail：weilg2@cnooc.com.cn。

1673-1506(2015)04-0112-05

10.11935/j.issn.1673-1506.2015.04.016

TE257

A

2014-11-29 改回日期：2014-12-30

*中國(guó)海洋石油總公司“十二五”科技重大專項(xiàng)“南海西部海域典型低孔低滲油氣藏勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及實(shí)踐(編號(hào)：CNOOC-KJ 125 ZDXM 07 LTD 02 ZJ 11)”部分研究成果。