劉言理

中國石油大港油田分公司 石油工程研究院 （天津 300280）

0 引言

大港油田疏松砂巖油藏比例較大，主要集中在灘海、羊三木、孔店、港東、港西等油田的館陶、東營、沙河街及部分明化地層。以上區(qū)塊地層砂含有大量粉細(xì)砂，且分選性差、均勻性差，獨立篩管完井不足以起到長期有效防砂的作用，急需采用礫石充填完井工藝，以充分保證防砂效果。

礫石充填完井是在篩管與裸眼地層或者篩管與油層套管之間充填擋砂礫石，起到先期防砂的作用。該工藝施工過程中利用泵車將液體和礫石一起泵入井中，最終礫石留在篩管外，液體從油套環(huán)空返回地面。同時，礫石充填完井在現(xiàn)場應(yīng)用過程中遇到了沖管吊卡設(shè)計不合理、井內(nèi)有沉砂段、人工加砂效率低、對接信號不明顯等問題，為此開展了質(zhì)量攻關(guān)活動[1-3]。

1 現(xiàn)狀調(diào)查與目標(biāo)設(shè)定

2014—2016年，礫石充填完井工藝在大港油田施工由10井次增加到20井次，單井平均礫石充填完井施工時間由92 h增加到108 h，單井平均生產(chǎn)成本由11.04萬元增加到12.96萬元，嚴(yán)重制約著工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用。為降低礫石充填完井施工時間，成立了質(zhì)量攻關(guān)小組，通過對影響因素進(jìn)行分析，確定了要因并改進(jìn)，以期縮短施工時間、降低成本。攻關(guān)小組對影響礫石充填完井施工時間的主要原因進(jìn)行了分析統(tǒng)計[4-6]，結(jié)果見表1。

由表1可以看出，影響礫石充填完井施工時間的主要因素是“下對接管柱時間”和“礫石充填時間”，這兩個因素占時比達(dá)80.76%，是重點改進(jìn)的不良因素[7]。同時通過對施工井進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，模擬施工流程并結(jié)合部分地面試驗發(fā)現(xiàn)可縮短施工時間36 h，水平井礫石充填完井施工時間可降低到72 h，因此小組將目標(biāo)設(shè)定為72 h。

2 原因分析與確認(rèn)

小組成功開展頭腦風(fēng)暴會議，運(yùn)用關(guān)聯(lián)圖法分析末端因子。針對下對接管柱時間長和礫石充填時間長兩個癥結(jié)問題，通過人、機(jī)、料、法、環(huán)進(jìn)行了逐項分析，找出了8條末端因素，如圖1所示。針對末端因素進(jìn)行分析得到要因，確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)為延長施工時間占要求下對接管柱時間比例超過30%，具體見表2。

表1 影響礫石充填完井施工時間因素分析

圖1 確定末端因素關(guān)聯(lián)圖

3 對策制定與實施

3.1 對策制定

1）沖管吊卡設(shè)計不合理。針對要因一制定了兩種對策：對策一，設(shè)計一體式吊卡；對策二，設(shè)計組合式吊卡。小組成員對兩種對策進(jìn)行了優(yōu)缺點對比及吊卡本體材料分析，選用本體材料42CrMo鋼的一體式吊卡，即優(yōu)選對策一。

2）井內(nèi)有沉砂段。針對要因二設(shè)計了3條對策：對策一，通井時反洗井至出口無砂；對策二，管柱串末端導(dǎo)向裝置由不可沖砂型改為側(cè)向沖砂導(dǎo)向裝置；對策三，管柱串末端導(dǎo)向裝置由不可沖砂型改為底部沖砂導(dǎo)向裝置。對策一不能實現(xiàn)任意時刻井內(nèi)沒有沉砂段，將對策二、對策三在試驗井內(nèi)進(jìn)行試驗，管柱下放過程中同時模擬地層出砂，3種對策每種下放10次管柱。試驗結(jié)果表明，底部沖砂導(dǎo)向裝置效果較好。

表2 要因確認(rèn)表

3）敞口漏斗加砂效率低。針對要因三設(shè)計了兩種對策，兩種加砂方式均為自動加砂方式，保證加砂效率和施工質(zhì)量。對策一，自備吊加砂；對策二，混砂車加砂。比較分析后認(rèn)為：自備吊加砂施工過程利用砂子自身重力自動加砂，安全性高；砂子直接裝在自備吊車上，設(shè)備一體化，裝運(yùn)施工快捷，實用性強(qiáng)。因此優(yōu)選對策二。

4）對接信號不明顯。針對要因四設(shè)計了兩種對策：對策一，對接裝置采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)；對策二：對接裝置采用插管機(jī)構(gòu)。將對接裝置設(shè)計成帶有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)的形式以及插管機(jī)構(gòu)。在試驗井中進(jìn)行對接試驗，每種對策對接20次。試驗結(jié)果表明，對接裝置采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)對接效果好，地面壓力表波動信號明顯。

3.2 對策實施

1）研發(fā)一體式吊卡。根據(jù)吊卡設(shè)計不合理導(dǎo)致吊卡安裝時間過長、吊卡一次安裝成功率不高、起下沖管工序增加等問題，研發(fā)設(shè)計了新型的一體式吊卡（圖2），實現(xiàn)沖管快速安裝、入井。

圖2 新型一體式吊卡

2）研制底部沖砂導(dǎo)向裝置。針對原導(dǎo)向裝置遇到井內(nèi)有沉砂段無法進(jìn)行沖砂繼續(xù)下放管柱的問題，研發(fā)了底部沖砂導(dǎo)向裝置（圖3），確保管柱可邊沖砂邊下入。

圖3 改進(jìn)前后導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3）采用自備吊加砂。針對原人工加砂過程中，砂比不可控、加砂速度慢、加砂不連續(xù)、砂漿不均勻、容易導(dǎo)致管線堵塞等問題，采用自備吊加砂，研發(fā)設(shè)計了可調(diào)式自動加砂漏斗裝置，如圖4所示。

圖4 改進(jìn)前后加砂示意圖

4）對接裝置采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)。針對對接裝置在對接過程中對接信號不明顯的問題，在對接裝置上設(shè)計了導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)，如圖5所示。

圖5 密封機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)示意圖

4 實施效果

本次質(zhì)量攻關(guān)活動共施工礫石充填完井5口，平均水平井礫石充填完井施工時間68 h，統(tǒng)計結(jié)果見表3。小組實現(xiàn)了將水平井礫石充填完井施工時間由108 h降低到72 h的預(yù)期目標(biāo)，小組質(zhì)量攻關(guān)活動取得了良好的效果，單井平均縮短施工時間40 h。按照水平井礫石充填完井施工時費0.12萬元計算，小組創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)效益為：0.12×40×5=24萬元，節(jié)約施工時間：40×5=200 h。

表3 礫石充填完井施工時間統(tǒng)計

5 結(jié)束語

通過開展質(zhì)量攻關(guān)活動，達(dá)到了縮短礫石充填完井施工時間的目的。并且研制了一體式吊卡、底部沖砂導(dǎo)向裝置等新型工具，對加砂工藝和管柱對接工藝進(jìn)行了改進(jìn)，確保了現(xiàn)場應(yīng)用效果和施工效率，為大港油田提質(zhì)增效、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。