賈俊敏

中國石油遼河油田分公司 （遼寧 盤錦 124010）

水平井技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了包括邊底水油藏、薄油藏、低滲透油藏等幾乎所有類型油氣藏，解決了邊、底水油藏高效開發(fā)的技術(shù)瓶頸，建立了油藏經(jīng)濟(jì)開發(fā)的經(jīng)典模式，提高了薄層低豐度邊際油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。截至目前，水平井開發(fā)對整個油田的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)發(fā)揮著重要的作用。遼河油田水平井完井技術(shù)隨著不斷攻關(guān)研究和發(fā)展完善，為遼河水平井開采提供了有力的技術(shù)支持。潛山油藏油氣井鉆井過程中，為保證井控安全，需采用重泥漿壓井[1-2]。由于完井管柱通常不能下入到人工井底，鉆井重泥漿在完井段沉積，不能有效地排出到地面，完井段通常聚集大量鉆井泥漿，目前的完井方式不能解決該問題，為了高效開發(fā)水平井，完井管柱需下至射孔段底界以下或水平井段，并用低密度完井液替換出原井重泥漿。針對該類問題，開發(fā)了一種新型的水平井完井方法，能夠有效克服或者避免現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。新型管柱入井后既可以有效實(shí)現(xiàn)將井筒及油管內(nèi)的重泥漿充分循環(huán)替出，又可以滿足儲層改造及后期生產(chǎn)、沖砂的要求，大幅縮短作業(yè)周期，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用，提高水平井開發(fā)整體經(jīng)濟(jì)效益。

1 水平井完井方法

目前，潛山油藏的投產(chǎn)技術(shù)主要分2種，水平井替泥漿與氣舉誘噴一次管柱技術(shù)和替泥漿、氣舉、轉(zhuǎn)抽一體化技術(shù)。自噴階段結(jié)束后轉(zhuǎn)電泵生產(chǎn)[3-4]。

圖1 目前完井管柱

替泥漿與氣舉誘噴一次管柱技術(shù)是通過清水正洗井替出井內(nèi)泥漿，環(huán)空注氣實(shí)現(xiàn)誘噴。將氣舉閥下到懸掛器以上直井段內(nèi)，充分利用地層能量，減輕近井地帶油層污染（圖1）。該工藝適應(yīng)于具備自噴能力的油井，實(shí)施首先進(jìn)行正洗井清水替泥漿，降低井底壓力后如果能夠自噴則直接投產(chǎn)，若不噴則直接從環(huán)空注氣進(jìn)行氣舉誘噴，最終實(shí)現(xiàn)自噴生產(chǎn)。

替泥漿、氣舉、轉(zhuǎn)抽一體化技術(shù)是將氣舉管柱和桿式泵外工作筒等工具一趟管柱下井，首先進(jìn)行正洗井替泥漿和氣舉誘噴作業(yè)，如果通過誘噴能夠自噴則自噴生產(chǎn)，如果不能自噴或停噴后，不動管柱，直接下入桿式泵就可以轉(zhuǎn)抽生產(chǎn)（圖1b）。該工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從自噴生產(chǎn)到機(jī)采的方便轉(zhuǎn)換，有效銜接了完井和投產(chǎn)2個重要環(huán)節(jié)，有效減少了油層污染，縮短投產(chǎn)周期。

2 存在的難點(diǎn)及問題

對潛山油藏未能正常生產(chǎn)的水平井進(jìn)行了分析和研究，認(rèn)為主要存在以下的問題。

2.1 鉆完井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜

興古潛山油田以水平井為主，生產(chǎn)層段2 335～4 680 m，多數(shù)采用裸眼完井，油井上部套管尺寸為244.48 mm(95/8″)，下部懸掛168.28 mm(65/8″)尾管，該套管組合給以后進(jìn)行措施改造帶來諸多困難。完井管柱排出井筒液體時排液深度不夠，井筒和油層內(nèi)鉆井液有殘留，且無法全部排出。

2.2 井筒堵塞嚴(yán)重

遼河油田興古區(qū)自2008年轉(zhuǎn)人工舉升以來，由于潛山油藏特殊的地質(zhì)油藏特點(diǎn)、油井結(jié)構(gòu)及流體性質(zhì)，前期實(shí)施的多井次均未能正常生產(chǎn)，如興古7-H202Z井作業(yè)起管柱檢泵發(fā)現(xiàn)葉導(dǎo)輪、流道、泵入口處嚴(yán)重結(jié)垢，形成堵泵。通過室內(nèi)試驗(yàn)，分析了垢樣主要成分，認(rèn)為結(jié)垢的類型主要為Ca2+和Mg2+型。結(jié)合興古潛山的地質(zhì)和開發(fā)狀況對結(jié)垢現(xiàn)象進(jìn)行了分析，認(rèn)為結(jié)垢原因主要為水的不相容性造成結(jié)垢。首先，殘留鉆井液與地層水相遇，由于水的不相容性產(chǎn)生結(jié)垢。在鉆井過程中密度較高的鉆井液漏失地層嚴(yán)重，通過興古區(qū)6口井井液撈樣分析后確定礦化度在6 000～20 000 mg/L，水型為CaCl2型。興古區(qū)大部分油井已經(jīng)見水，興古7-10井筒撈樣化驗(yàn)分析，是NaHCO3水性，為地層水。其次，不同儲集層合采，由于水的不相容性，可能會有硫酸鹽垢生成。再次，由于興古區(qū)油井壓力系數(shù)較高且處于城區(qū)，井控風(fēng)險較大，施工過程中需要用鹵水壓井，壓井液進(jìn)入井筒也容易形成結(jié)垢。該水體有碳酸鈣結(jié)垢趨勢，但結(jié)垢為輕度結(jié)垢。

2.3 油井結(jié)蠟

井區(qū)油井結(jié)蠟較嚴(yán)重，最多每天人工清蠟2次，清至800 m，結(jié)蠟點(diǎn)在20～1 000 m。結(jié)蠟原因主要是井筒溫度降低導(dǎo)致原油含蠟?zāi)涛龀觥?/p>

2.4 儲層改造

興古潛山深層儲層存在巖性特殊、井況復(fù)雜，壓裂起裂點(diǎn)選擇受限等問題，對壓裂工藝等提出了更高的要求。興古潛山自開發(fā)以來壓裂層占試油層數(shù)的89%，壓裂投產(chǎn)占新井總投產(chǎn)的86.9%，增油效果顯著。與直井相比，潛山水平井由于井段長和儲集層巖性特殊的問題，采取壓裂措施存在漏失量大，造縫不充分甚至壓不開縫的問題,使?jié)撋剿骄畨毫殉蔀槔_潛山高效開發(fā)的重要難題。

2.5 區(qū)塊井控風(fēng)險較高

興古潛山大部分油井地處城區(qū)，且油井壓力系數(shù)高，含油目的層段壓力和溫度屬于同一正常溫度和壓力系統(tǒng)，平均壓力系數(shù)為1.1，周圍50 m范圍內(nèi)均有居民居住，井控風(fēng)險較高，地面空間有限，工藝實(shí)施受到較大限制。

3 新型完井管柱研究

3.1 完井工藝的研制

針對興古潛山深層巨厚潛山油藏開發(fā)過程中存在問題，在無成熟經(jīng)驗(yàn)借鑒的基礎(chǔ)上，需要開展各項(xiàng)新技術(shù)研究[5]，新研制的完井管柱主要包括油管掛、油管、封隔器、氣舉閥、暫堵篩管等。

該完井工藝的主要步驟是：①地面配置完井管柱，管柱下至水平井段坐油管掛，裝采油樹；②反循環(huán)替換出井筒以及油管內(nèi)部的重泥漿；③油管正打壓注入酸性液體，將暫堵篩管的可溶蝕部分溶蝕掉；使得篩管孔眼內(nèi)外連通，形成增產(chǎn)改造及生產(chǎn)通道；④按照操作規(guī)程坐封封隔器；對于井控風(fēng)險較小或不需要改造的井，可采用開式管柱，不用下入封隔器；⑤儲層需要改造時，通過油管將改造液經(jīng)篩管孔眼擠入儲層；完成改造后，如果能夠自噴生產(chǎn)則直接投產(chǎn)，如果不能自噴則通過環(huán)空氣舉誘噴生產(chǎn)。

通過該工藝的實(shí)施，可以將水平段或直徑射孔段以下的重泥漿完全替出，同時可以滿足儲層改造和快速投產(chǎn)的需要，相比目前常規(guī)的完井工藝具有較大的優(yōu)越性，可以保證較好的生產(chǎn)效果。

3.2 暫堵篩管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了配套該完井工藝，針對性地設(shè)計(jì)了完井的可溶蝕暫堵篩管，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示，設(shè)計(jì)思路是參照目前常用的打孔篩管結(jié)構(gòu)，篩管本體為88.9mm（3 1/2″）或73.03mm（2 7/8″）規(guī)格,篩管孔眼沿著管體螺旋分布，以保證管體的強(qiáng)度，管體材質(zhì)為P110鋼，孔眼直徑為Φ16mm的細(xì)牙螺紋孔，每米16孔，可溶孔塞選擇易被酸溶蝕的厚度4 mm或者5 mm的鎂合金材料[6],在可溶孔塞上安裝耐高溫密封件，與可溶篩管本體實(shí)現(xiàn)密封。篩管兩端為直連型雙級扣，入井前篩管安裝可溶蝕暫堵孔塞，完井時替出井底重漿，改造前擠入酸性液體將篩管安裝的可溶孔塞全部溶解，與產(chǎn)層連通。

圖2 暫堵篩管及孔塞設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

4 新型水平井完井篩管的實(shí)驗(yàn)研究

本實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是與常規(guī)的P110鋼材料進(jìn)行對比驗(yàn)證酸溶材料的溶蝕性能，借鑒國內(nèi)井下暫堵材料的相關(guān)研究成果，本實(shí)驗(yàn)優(yōu)選采用易溶于弱酸的鎂合金材料，根據(jù)優(yōu)選出的酸溶材料和常規(guī)的P110鋼進(jìn)行溶蝕性對比，取不同厚度的實(shí)驗(yàn)樣品用水砂紙進(jìn)行打磨后進(jìn)行酸溶解實(shí)驗(yàn)。

4.1 酸溶材料樣品及P110鋼樣品的耐弱酸腐蝕實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖歉鶕?jù)優(yōu)選的鎂合金暫堵材料，驗(yàn)證其溶解性能，確保30～40 min內(nèi)完全溶解。實(shí)驗(yàn)采用P110鋼、酸溶暫堵合金金屬材料進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。樣片尺寸分別取Φ15 mm的圓片試樣，厚度分別為4 mm，5 mm，實(shí)驗(yàn)溫度為110℃、130℃、150℃，酸液體成分12%HCl+3%HF+5%緩蝕劑，實(shí)驗(yàn)時間30 min，實(shí)驗(yàn)壓力6MPa，實(shí)驗(yàn)前樣片（圖3、圖4）。

圖3 鎂合金材料樣片

圖4 P110鋼材料樣片

110℃條件下酸溶腐蝕速率記錄如表1所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，110℃酸溶試驗(yàn)結(jié)束后，鎂合金材料已經(jīng)完全溶解，常規(guī)的P110鋼清洗后未見明顯變化。

同樣，在130℃和150℃酸溶實(shí)驗(yàn)完成后，優(yōu)選的暫堵鎂合金材料均完全溶解，常規(guī)的P110鋼清洗后未見明顯變化，對P110鋼進(jìn)行厚度校核結(jié)果見表2，可見考慮清洗和打磨的損耗，P110鋼基本無變化。

4.2 酸溶合金材料耐泥漿腐蝕性能實(shí)驗(yàn)

采用與酸腐蝕實(shí)驗(yàn)一致的樣片，實(shí)驗(yàn)溫度為150℃，泥漿密度1.5 g/cm3，黏度60 mPa·s，氯根40 000 mg/L，試驗(yàn)時間48h。由圖5可見，實(shí)驗(yàn)完成后,酸溶材料試樣表面呈灰黑色，已失去金屬光澤，但表面仍然光滑，且可見試驗(yàn)前打磨痕跡，所有試樣基本無腐蝕，如表3所示樣片有輕微的增重。

圖5 泥漿腐蝕后的可溶合金樣片

表1 鎂合金材料腐蝕速率統(tǒng)計(jì)

表2 P110鋼材料腐蝕數(shù)據(jù)

表3 合金材料耐泥漿腐蝕數(shù)據(jù)

5 應(yīng)用驗(yàn)證

新投產(chǎn)井MG15井實(shí)施該工藝后順利完成儲層改造及試油投產(chǎn)，替泥漿后日產(chǎn)油30 t，日產(chǎn)氣8 000 m3,與該區(qū)塊同類井投產(chǎn)情況比較，提產(chǎn)30%，充分證實(shí)了該工藝的顯著應(yīng)用效果，為該區(qū)塊新井開發(fā)提供了新的技術(shù)支撐，為實(shí)現(xiàn)潛山油藏高效開發(fā)提供了關(guān)鍵技術(shù)，同時為國內(nèi)同類油藏完井提供了一條新途徑。

6 結(jié)論和建議

1）新開發(fā)的水平井暫堵篩管完井工藝能夠有效排出潛山油藏鉆井重泥漿，解決目前存在的井筒結(jié)垢堵塞、儲層污染等問題。

2）優(yōu)選的鎂合金暫堵可溶孔塞在弱酸環(huán)境下能夠快速溶解，在常規(guī)泥漿中不會腐蝕,滿足生產(chǎn)技術(shù)需求。