水平井免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)

楊海波 余金陵 魏新芳 徐 鑫 鄒曉敏

（1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院，山東東營(yíng) 257000）

目前，篩管頂部注水泥完井技術(shù)［1-4］是勝利油田水平井完井作業(yè)的常用技術(shù)。其主要施工步驟包括下管柱、脹封管外封隔器、打開(kāi)分級(jí)箍、固井、關(guān)閉分級(jí)箍、鉆塞、通井等過(guò)程。其優(yōu)點(diǎn)是油藏裸露面積大、防砂效果好、對(duì)地層污染小，但是，作業(yè)后期由鉆塞引起的問(wèn)題有：鉆塞對(duì)分級(jí)箍和套管造成磨損或破壞，易形成滲漏；鉆塞后內(nèi)壁留有毛刺，易損壞酸洗皮碗等后期作業(yè)工具。

免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，如TAM公司、Weatherford公司、Bakerhuges公司。國(guó)內(nèi)免鉆塞技術(shù)一般借鑒國(guó)外技術(shù)，所不同的是完井管柱上使用液壓固井閥，內(nèi)管結(jié)構(gòu)基本一致，該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是不能檢驗(yàn)固井閥是否關(guān)閉。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)內(nèi)外管工具的配合要求高，注水泥完畢后往往需要多次動(dòng)作才能將注水泥通道關(guān)閉，有時(shí)關(guān)閉不成功甚至造成井下事故，施工風(fēng)險(xiǎn)高，不利于現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。因此，提出了打撈式免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)方案。打撈式免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)能消除鉆塞作業(yè)帶來(lái)的不利影響，簡(jiǎn)化工藝步驟，縮短完井作業(yè)時(shí)間。

1 免鉆塞工具

為實(shí)現(xiàn)免鉆塞目的，采用套管+固井滑套開(kāi)關(guān)+管外封隔器+篩管的完井管串結(jié)構(gòu)，用內(nèi)管固井，內(nèi)管上有兩個(gè)封隔器和一個(gè)彈性卡箍。完井管柱下到設(shè)計(jì)位置后，下內(nèi)管使內(nèi)管上的兩封隔器分別處于固井滑套的上部、管外封隔器的下部，首先通過(guò)內(nèi)管打壓使管外封隔器脹封，再稍微活動(dòng)內(nèi)管使彈性卡箍打開(kāi)固井滑套建立循環(huán)后內(nèi)管固井，內(nèi)管膠塞頂替碰壓后再通過(guò)活動(dòng)內(nèi)管使卡箍關(guān)閉固井滑套，可通過(guò)內(nèi)管試壓檢查固井滑套是否關(guān)閉。

免鉆塞工具是打撈式免鉆塞完井技術(shù)的關(guān)鍵部件，它集管外封隔器、分級(jí)注水泥器及盲板功能于一身，見(jiàn)圖1。它由分級(jí)箍總成、封隔器總成、打撈附件總成三部分組成，其中打撈附件總成在固井施工完成后由打撈工具打撈出來(lái)。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證其各項(xiàng)參數(shù)與常規(guī)篩管頂部注水泥完井技術(shù)一致（見(jiàn)表1），便于現(xiàn)場(chǎng)施工，同時(shí)，免鉆塞整套工具長(zhǎng)6 m，增加了完井管柱的剛性，在井斜變化率大的井段可能會(huì)造成下入困難，因此，在井眼軌跡設(shè)計(jì)中要注意井斜變化率。免鉆塞工具的應(yīng)用不會(huì)增加施工復(fù)雜性，利于在現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。

圖1 免鉆塞完井工具

表1 免鉆塞工具參數(shù)與常規(guī)工具參數(shù)對(duì)比（178型）

免鉆塞工具的優(yōu)勢(shì)在于打撈后其內(nèi)通徑大且內(nèi)壁光滑，便于后期作業(yè)，其主要參數(shù)：140型免鉆系統(tǒng)施工后最小內(nèi)徑不小于121 mm，178型免鉆系統(tǒng)施工后最小內(nèi)徑不小于157 mm，強(qiáng)度等同于P110級(jí)套管。

鑒于免鉆塞工具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，無(wú)法確保其打撈成功，因此為便于后續(xù)處理，免鉆塞工具內(nèi)套采用全鋁材質(zhì)，可采用鉆頭鉆除，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

2 免鉆塞篩管頂部注水泥完井工藝

該工藝是在水平油層段下入精密復(fù)合濾砂管，保持地層原始滲透率，上部用免鉆塞工具注水泥固井，有效封隔異質(zhì)層。在下入濾砂管并對(duì)濾砂管頂部注水泥固井后，打撈免鉆塞工具內(nèi)套，然后進(jìn)行水平井篩管外酸洗、礫石充填防砂作業(yè)，清洗近井地帶的濾餅及其他污染物，溝通井底油流通道，形成擋砂屏障。

主要施工過(guò)程：通井→下管柱→脹封免鉆工具上的膠筒→打開(kāi)免鉆工具上的循環(huán)通道→固井作業(yè)→關(guān)閉免鉆工具上的循環(huán)通道→打撈免鉆工具內(nèi)套→采用鉆頭通井→作業(yè)。

典型完井管柱：引鞋+底部充填防砂裝置+精密濾砂管+熱力補(bǔ)償器+短套管+精密濾砂管+熱力補(bǔ)償器+套管串+免鉆塞工具+套管串+聯(lián)入至井口（自下而上）（見(jiàn)圖2）。

圖2 免鉆塞完井管柱結(jié)構(gòu)

免鉆塞完井工藝優(yōu)越性：免鉆工具等完井附件在作業(yè)過(guò)程中由于不受鉆磨等影響，使用壽命大大延長(zhǎng)，減少了修井作業(yè)時(shí)間及成本；完井管柱內(nèi)通徑大且內(nèi)表面光滑通暢，保障了酸洗及礫石充填作業(yè)的順利實(shí)施，也改善了作業(yè)效果；采用免鉆塞完井技術(shù)后，單井平均減少完井作業(yè)時(shí)間24 h（見(jiàn)表2），節(jié)約了完井成本。

表2 完井作業(yè)工序及時(shí)間

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2009年10月至今先后在勝利油田進(jìn)行了C104、Z32、Z411、P601等區(qū)塊40余口井免鉆塞篩管頂部注水泥完井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。部分施工井情況見(jiàn)表3。

表3 免鉆塞技術(shù)部分現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井情況

從表3中可以看出，初期部分免鉆塞技術(shù)試驗(yàn)井打撈不成功，下入鉆頭鉆塞后完成作業(yè)。從現(xiàn)場(chǎng)施工情況看，打撈矛無(wú)法順利進(jìn)入內(nèi)套，說(shuō)明內(nèi)套上部留有水泥塞。分析有兩種可能性：一是頂替過(guò)程中膠塞沒(méi)把套管壁上的水泥漿刮干凈，沉積在膠塞上部；二是由于固井過(guò)程后期碰壓結(jié)束后泄壓，膠塞下部水泥漿由承受高壓狀態(tài)突然釋放，上竄至膠塞上部形成水泥塞。在后期施工井中，一是通過(guò)改進(jìn)膠塞增大其與套管的摩擦力，二是在碰壓結(jié)束后，采用憋壓候凝方式，防止水泥漿上竄。在工具及工藝改進(jìn)后，施工井打撈成功率100%，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了初步成功，為后期酸洗及填砂等作業(yè)的順利開(kāi)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

（1）免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)采用將免鉆塞工具內(nèi)套打撈出來(lái)的方式消除了鉆塞對(duì)完井管柱的傷害，是水平井篩管完井技術(shù)的一大進(jìn)步。

（2）通過(guò)不斷改進(jìn)，免鉆塞篩管頂部注水泥完井打撈成功率已達(dá)到100%，其可鉆塞的應(yīng)急預(yù)案也將施工風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

（3）免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)存在下管柱過(guò)程中無(wú)法循環(huán)的問(wèn)題，下一步開(kāi)展工具結(jié)構(gòu)改進(jìn)工作以實(shí)現(xiàn)免鉆塞工具下入過(guò)程中的循環(huán)，提高免鉆塞篩管頂部注水泥技術(shù)水平。

［1］ 趙金洲，趙金海，楊海波，等.勝利油田水平井完井技術(shù)現(xiàn)狀及研究展望［J］.石油鉆采工藝，2009，31（6）：4-8.

［2］ 皇甫潔，張全勝，李文波. 水平井篩管頂部注水泥技術(shù)的應(yīng)用［J］. 鉆采工藝，2007，30（4）：161-162.

［3］ 宋顯民，張立民，李良川，等. 水平井和側(cè)鉆水平井篩管頂部注水泥完井技術(shù)［J］. 石油學(xué)報(bào)，2007，28（1）：119-121.

［4］ 齊月魁，單桂棟，曲慶利，等. 水平井篩管完井快速鉆塞工藝［J］. 石油鉆采工藝，2009，31（6）：56-60.