高 麗 ，唐海軍 ，馬建杰 ，司志梅

(中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

水力深穿透鉆孔技術(shù)的改進(jìn)與完善

高 麗1，唐海軍1，馬建杰1，司志梅2

(中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

水力深穿透射孔技術(shù)是利用高壓水射流鉆孔的方式形成清潔孔道，改善近井地帶滲流狀態(tài)的一種水平鉆孔技術(shù)。針對(duì)該技術(shù)在江蘇油田W5-17井、W5-19井作業(yè)施工出現(xiàn)的問題，提出對(duì)過濾系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及鉆孔用噴管的改進(jìn)措施。通過以上三方面的改進(jìn)完善，在S14-9井應(yīng)用該技術(shù)，作業(yè)6孔，孔深5 m，該井取得了顯著的增產(chǎn)效果。

深穿透 鉆孔 過濾系統(tǒng) 控制系統(tǒng)

水力深穿透鉆孔技術(shù)是油田完井工程中增產(chǎn)、增注、提高原油采收率的高效技術(shù)手段之一。從20世紀(jì)80年代中期開始，水力深穿透鉆孔技術(shù)先后在美國(guó)、加拿大逐步應(yīng)用[1]。經(jīng)過30多年發(fā)展，該技術(shù)日趨成熟，在遼河、大慶、勝利和江蘇油田都進(jìn)行了應(yīng)用[2-8]，是一種適用于解除油藏污染、提高油井產(chǎn)量、增加水井注入量的簡(jiǎn)單有效的新工藝技術(shù)。

1 技術(shù)機(jī)理及施工存在的問題

1.1 水力深穿透技術(shù)原理

水力深穿透技術(shù)采用油管將鉆孔工具(如圖1所示)下至油層深度，通過地面加壓控制井下工具液壓缸，在高壓作用下，沖頭在套管及水泥環(huán)上沖孔，然后鉆孔軟管從中空的沖頭中伸出，噴射高壓水射流在地層中，切割出直徑約30 mm，深度2～5 m的不閉合孔道來增加地層導(dǎo)流能力，改造地層。每鉆完1個(gè)孔后，依次回收軟管、沖頭，解封錨定器，然后上提管柱，繼續(xù)開始鉆第2個(gè)孔，每趟管柱可鉆5～6個(gè)孔。水力深穿透鉆孔技術(shù)由于孔眼導(dǎo)流能力高，定位準(zhǔn)確，對(duì)于薄油層只需打少量孔即可達(dá)到普通射孔彈射多孔的效果，特別適合于薄油層完井。

圖1 水力深穿透鉆孔工具

1.2 施工中出現(xiàn)的問題

水力深穿透鉆孔技術(shù)曾在江蘇油田韋5-17井、韋5-19應(yīng)用，兩口井都取得了增產(chǎn)效果，但是在應(yīng)用中也存在一定的問題：

(1)管柱遇卡：水質(zhì)差引起過濾系統(tǒng)污染損壞、水路堵塞，控制系統(tǒng)失效，沖頭不能收回。拆卸起出井筒的工具，發(fā)現(xiàn)頂端的控制水路過濾器表面污染嚴(yán)重，過濾器上半部有破損和污染物堆積現(xiàn)象，控制水路不暢，直致失效，并造成下級(jí)過濾器因堵塞膨脹而穿孔，同時(shí)導(dǎo)致控制水路中單向閥堵塞，不能復(fù)位。

(2)軟管易破裂：W5-17井和W5-19井在鉆孔作業(yè)中均出現(xiàn)流量增大現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)軟管根部?jī)?nèi)芯破裂，造成大流量泄漏，W5-17井還發(fā)現(xiàn)工具某處密封圈斷裂。

2 水力深穿透鉆孔工具的改進(jìn)

針對(duì)上述問題，提出以下三方面的改進(jìn)措施：

2.1 過濾系統(tǒng)的改進(jìn)

圖2 井下循環(huán)清洗閥工作原理

在鉆孔過程中，如果工作介質(zhì)或井筒中雜質(zhì)較多，則容易發(fā)生過濾器堵塞。對(duì)此，進(jìn)行了以下改進(jìn)：

(1)針對(duì)作業(yè)中過濾器易污染的問題，設(shè)計(jì)了井下循環(huán)清洗閥(如圖2所示)，安裝在過濾系統(tǒng)的上端。在鉆孔前，向油管內(nèi)注入清水，排出油管的雜質(zhì)，達(dá)到清洗的目的。在完成油管清洗后，投球打壓，在水流推動(dòng)下堵住循環(huán)閥閥芯入水口，在一定壓力時(shí)閥芯剪斷銷釘，閥芯動(dòng)作，關(guān)閉通向油管外的通道，鉆孔工具可以開始作業(yè)。

(2)將用于控制系統(tǒng)的過濾器長(zhǎng)度由原先的1 m增加到3 m，即安裝3根1 m的全聚苯硫醚過濾器，其過濾表面積為原來的3倍。由此極大地增加了過濾器的抗污能力，保證了過濾系統(tǒng)的安全可靠。

(3)過濾器內(nèi)部加裝1根表面過濾器，直徑18 mm，長(zhǎng)度500 mm，過濾精度40。該表面過濾器用以防止上級(jí)過濾系統(tǒng)出現(xiàn)意外泄漏或過濾器表面脫落等情況。

2.2 控制系統(tǒng)的改進(jìn)

針對(duì)作業(yè)過濾器發(fā)生污染堵塞，導(dǎo)致沖頭不能回收的問題，設(shè)計(jì)了“逃生艙”方案，即在油管管串末端采用滑閥結(jié)構(gòu)，獨(dú)立引出一條水路直通控制工具沖頭回收的液壓缸內(nèi)腔，可以在任何情況下，投球開啟滑閥，繞過所有的過濾系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓回收沖頭，避免了作業(yè)過濾器污染后控制水路堵塞，導(dǎo)致因回收壓力不足而不能回收沖頭的問題。

2.3 鉆孔用噴管的改進(jìn)

軟管在油井內(nèi)射流作業(yè)時(shí)，經(jīng)受擠壓、繞結(jié)、高壓沖擊、彎變脈沖[9-10]等惡劣工況，噴管易發(fā)發(fā)生破損斷裂，導(dǎo)致頻繁起下鉆更換噴射軟管，作業(yè)效率低下。同時(shí)這種膠管結(jié)構(gòu)上不能承受扭矩和推力，在堅(jiān)硬地地層內(nèi)，易造成無法噴進(jìn)、作業(yè)失敗的后果。為此，研制了一種新型噴管(如圖3所示)。

圖3 新型噴管結(jié)構(gòu)

金屬鎧護(hù)外層由許多獨(dú)立的剛性護(hù)管小件卡接而成，護(hù)管小件之間用特殊的企口連接，并有防退臺(tái)階，護(hù)管小件之間預(yù)設(shè)間隙。噴管的結(jié)構(gòu)具有良好的整體強(qiáng)度，能傳遞拉伸力、推力、扭轉(zhuǎn)力，同時(shí)滿足噴管所需的彎曲度。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

S14-9井是江蘇油田沙14斷塊的一口開發(fā)井，最大井斜46.12°，對(duì)應(yīng)深度2 683.39 m。2011年3月射開26,27號(hào)層，無油氣顯示，采用酸化后出液全是水，后注灰封掉26、27號(hào)層，上返射開上部10,12號(hào)層，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液8 t，日產(chǎn)油7.2 t，含水10.0%。至實(shí)施水力深穿透鉆孔措施前，日產(chǎn)液1.2 t，日產(chǎn)油0.4 t，含水66.7%，累產(chǎn)油3 278 t。

綜合S14-9井地質(zhì)、油藏等特點(diǎn)，結(jié)合套管強(qiáng)度分析、油井產(chǎn)能計(jì)算等，該井水力深穿透鉆孔設(shè)計(jì)如下：孔數(shù)為6孔，孔深5 m，如表1所示。

表1 S14-9井布孔表

對(duì)井筒通井、試壓、洗井、刮削后，下入鉆孔工具管柱，下電纜校深、調(diào)整深度、坐封錨定器，開始打壓鉆孔。

1～3孔和4～6孔施工過程壓力排量分別見圖4和圖5(換算關(guān)系1 Psi =0.006 895 MPa， 1 GPM = 3.785 L/min)。

圖4 1～3孔施工壓力排量曲線

圖5 4～6孔施工壓力排量曲線

圖6 S14-9井水力深穿透鉆孔后生產(chǎn)情況

對(duì)過濾系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及鉆孔用噴管的改進(jìn)措施提高了施工成功率。S14-9水力深穿透鉆孔作業(yè)施工順利，施工成功率100%。

S14-9井實(shí)施水力深穿透鉆孔作業(yè)后，在上提泵掛300 m的情況下，初期日產(chǎn)液6.65 m3，日產(chǎn)油3.66 t，目前日產(chǎn)油穩(wěn)定在1.7 t，截至2017年2月底，累計(jì)增油455 t(見圖6)。

4 結(jié)論及建議

(1)通過對(duì)水力深穿透鉆孔工具過濾系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和噴管的改進(jìn)完善，提高了施工成功率。

(2)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，水力深穿透鉆孔工藝能夠有效解除地層堵塞污染，提高油井產(chǎn)量。

(3)目前水力深穿透作業(yè)后，對(duì)鉆孔的大小和深度難以測(cè)量。建議將井下工具動(dòng)作記錄模塊兼容到目前工具中，并進(jìn)一步研究水力深穿透鉆孔過程中的井下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

[1] 張繼峰，劉忠和，朱再思，等．水力深穿透射孔技術(shù)最新發(fā)展及應(yīng)用[J]．石油機(jī)械，2002，30(10):68．

[2] 傅光桃，陳志剛．水力深穿透射孔技術(shù)在錦州油田的應(yīng)用[J]．中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011，31(6):192．

[3] 吳洪舉，張建心，蔣勇，等.水力深穿透射孔技術(shù)在錦州采油廠的初步應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2007,35(9):121-123.

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[5] 李生.水力深穿透井措施效果影響因素分析[J]．內(nèi)蒙古石油化工，2013,(9):39-42.

[6] 趙旭升.水力深穿透射孔一次射多層技術(shù)應(yīng)用[J]．油氣井測(cè)試，2006,15(5):64-65.

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[8] 馬建杰，唐海軍，保汝紅，等．水力深穿透鉆孔技術(shù)在江蘇油田的應(yīng)用及分析[J]．復(fù)雜油氣藏，2016,9(2):84-86．

[9] 王科社，滕啟.水力射孔鉆水平孔設(shè)備中軟管送進(jìn)的理論分析[J]．北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1999，14(3):21-24.

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Improvementandapplicationofhydraulicdeeppenetratingperforationtechnology

GAO li1，TANG Haijun1，MA Jianjie1，SI Zhimei2

(PetroleumEngineeringTechnologyResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009，China)

The hydraulic deep penetrating perforation technology is a horizontal drilling one for improving permeability of near-wellbore area, in which a non-polluting hole is formed by jetting high-pressure water. Aiming at problems existed in the technology application to W5-17 and W 5-19 wells in Jiangsu Oilfield, the improvement measures were proposed from three aspects of filtration system, control system and nozzle. The improved technology was applied in S14-9 well, drilling 6 holes with length of 5m. The obvious increased production effect is obtained in the well.

hydraulic jetting perforation; drilling; filtration system; control system

TE35

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.04.016

2017-07-05；改回日期2017-07-28。

高麗(1983—)，女，工程師，現(xiàn)主要從事采油工藝研究工作。E-mail:gaoli3.jsyt@sinopec.com。

(編輯 韓 楓)