一水平井裸眼篩管分段完井工藝典型應用

王艷麗

(中國石油大學勝利學院 油氣工程學院,山東 東營 257000)

一水平井裸眼篩管分段完井工藝典型應用

王艷麗

(中國石油大學勝利學院 油氣工程學院,山東 東營 257000)

水平井井眼在油層中穿行往往出現(xiàn)鉆遇油氣顯示差油層或疑似水層的情況,采用基于分段封隔器及酸洗脹封一體化工具的水平井篩管分段完井工藝可以基本滿足這類情況的生產(chǎn)要求。以A井和B井為例介紹水平井篩管分段完井工藝的現(xiàn)場應用情況。A井根據(jù)隨鉆數(shù)據(jù)分析得到井眼軌跡在同一油層存在不同油氣顯示段的情況,通過實施篩管分段工藝實現(xiàn)水平段具備完成裸眼防砂和礫石充填兩套完井工藝的條件;B井針對井眼軌跡末端進入異質(zhì)層(如泥層、疑似水層等)的問題,通過篩管分段工藝和管內(nèi)封堵技術(shù)實現(xiàn)封堵水平段底部異質(zhì)層。目前,兩口井完井工藝均成功實施,效果驗證有待進一步跟蹤。

篩管頂部注水泥;篩管分段完井;封堵異質(zhì)層;現(xiàn)場試驗

水平井裸眼篩管完井工藝具有成本低、污染小、單井產(chǎn)量高等優(yōu)勢,已經(jīng)成為勝利油田水平井主要的完井方式之一[1]。但是,該工藝是將整個水平段作為一個整體開發(fā),存在著諸如缺少作業(yè)條件、無法精細控制等難題。水平井篩管分段完井工藝技術(shù)提供了一種有效的解決思路。筆者選取兩口井的完井工藝闡述該工藝對油井開發(fā)的必要性。

1 水平井篩管分段技術(shù)介紹

1.1 工藝原理

水平井裸眼篩管分段完井工藝[2]原理是以水平井裸眼篩管完井工藝為基礎(chǔ),通過各類管外封隔器將其分隔成若干段,后期通過自行脹封或內(nèi)管工具實現(xiàn)篩管外環(huán)空的有效分隔,為人為干預各段生產(chǎn)創(chuàng)造條件。其完井管串如圖1所示。其主要施工程序為:①根據(jù)油藏地質(zhì)特點及開發(fā)要求,優(yōu)選分段封隔器和優(yōu)化安放位置;②管柱下入到指定位置，按相關(guān)技術(shù)規(guī)程實施篩管頂部注水泥作業(yè);③下入管內(nèi)酸洗脹封一體化管柱脹封分段封隔器(或自脹封分段封隔器);④起出內(nèi)管柱;⑤根據(jù)油井開發(fā)新情況實施下一步工藝措施。

圖1 水平井篩管分段完井管柱示意圖

1.2 關(guān)鍵工具

水平井裸眼篩管分段完井關(guān)鍵工具包括各類分段用管外封隔器和酸洗脹封一體化工具。

1.2.1 分段用裸眼封隔器

目前,配套有適用于Φ139.7 mm、Φ177.8 mm完井管柱的遇油遇水自膨脹封隔器、熱敏式分段封隔器、壓縮式管外封隔器等系列化工具,如圖2所示。遇油遇水自膨脹封隔器膠筒通過與地層流體的作用膨脹從而貼緊井壁分隔環(huán)空;熱敏式自膨脹封隔器利用注蒸汽過程產(chǎn)生的高溫使工具內(nèi)可膨脹材料膨脹,推動液缸前行,脹封封隔器;壓縮式封隔器通過內(nèi)管工具形成密閉壓力腔,從而推動液缸脹封封隔器。

圖2 系列化的分段封隔器

1.2.2 酸洗脹封一體化工具

酸洗脹封一體化工具與內(nèi)管相連,由球座、內(nèi)管封隔器、限壓閥等結(jié)構(gòu)組成,見圖3。形成的酸洗脹封一體化工藝為:①內(nèi)管柱到位后,反向循環(huán)酸洗;②酸洗作業(yè)后,由于上下兩套內(nèi)管封隔器正好卡封在分段封隔器上下,正向打壓脹封內(nèi)管封隔器,形成一套密封壓力腔;③升壓開啟限壓閥,脹封分段封隔器;④泄壓,內(nèi)管封隔器回縮,上提內(nèi)管柱,從而實現(xiàn)了酸洗和脹封作業(yè)的有機結(jié)合。

圖3 酸洗脹封一體化工具

2 典型現(xiàn)場應用

2.1 單家寺油田A井——水平段兩套完井工藝

2.1.1 油藏地質(zhì)概況

A井開發(fā)層位砂體厚度(2～8.6 m)較薄,儲層巖性以粉、細砂巖為主,夾薄層灰綠色泥巖。泥質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)物含量較少,以孔隙式-接觸式膠結(jié)為主,分選較差。原油黏度較高,平均為3 535～5 709 mPa·s,屬于需要熱采的普通稠油油藏。原油中膠質(zhì)含量高(平均膠質(zhì)含量大于20%),含蠟量低(約1%),未見明顯油水界面。儲集層巖性從泥質(zhì)細粉砂至含礫粗砂巖都有分布,出砂嚴重。

2.1.2 隨鉆數(shù)據(jù)分析

該井鉆井過程中隨鉆測量儀器顯示,在1 455 m處進入油層,電阻率和自然伽馬值明顯發(fā)生變化。電阻率值由低變高,從2 Ω·m上升到7～11 Ω·m;自然伽馬的變化趨勢與電阻率的變化相反,由高變低從225～240 API下降到225 API以下,兩條曲線的數(shù)據(jù)證明鉆頭已進入油層。當井深達到1 615 m時,電阻率從10 Ω·m下降到4～7 Ω·m,而自然伽馬值無明顯變化,說明鉆頭仍然在油層砂巖內(nèi)鉆進,但是油藏物性變差。由隨鉆數(shù)據(jù)分析可知,上部140 m(1 475～1 615m)油層段物性較好,后面的45 m(1 615～1 660 m)物性較差,泥質(zhì)含量較高。

2.1.3 工藝措施

針對末段泥質(zhì)含量高、物性差的情況,在完井工藝上需要對整個水平段實施篩管分段完井工藝。

為有效保護完井管柱免受鉆塞作業(yè)的影響,選用Φ177.8 mm型號打撈式免鉆塞完井工具實施篩管頂部注水泥工藝[3];由于儲層原油黏度較高需要注蒸汽熱采,因此選用熱敏式分段封隔器,可在第一輪注蒸汽開發(fā)時脹封封隔器將水平段劃分為上下兩段;下入底部帶有插桿的油管組合與充填閥連接,對底部篩管段環(huán)空正向充填礫石,上提內(nèi)管工具,反向循環(huán)沖洗管內(nèi)殘余礫石。從而實現(xiàn)一個水平段滿足前端篩管完井,末端篩管外礫石充填的工藝要求。

2.2 辛11斷塊B井——封堵水平段底部高含水層

2.2.1 油藏地質(zhì)概況

B井所鉆目的層位埋深1 897～1 899 m,砂體厚度為1.5～1.8 m,平均孔隙度為25%,平均滲透率為1 199.7×10-3μm2,儲層為中孔中高滲儲層,稀油;所在斷塊油層連片分布,沙一4為斷層遮擋的中高滲、邊水油藏。

2.2.2 隨鉆數(shù)據(jù)分析

本井隨鉆數(shù)據(jù)顯示,電阻率曲線和自然伽馬值曲線在井深2 310 m處發(fā)生變化。電阻率值由低升高到3～4 Ω·m(與鄰井測井解釋值近似),自然伽馬值由高變低，從105～110 API下降到70～80 API,兩條曲線的變化表明鉆頭由2 310 m處進入油層;當井深達到2 440 m處時,電阻率降低到2～3 Ω·m,自然伽馬值升到105 API左右,經(jīng)過綜合分析,自然伽馬值的升高提示鉆遇水淹層的可能性增大。這種情況在勝利油田具有典型性,即完井工藝的抉擇直接影響開發(fā)效果,如采用全井下套管固井射孔、管內(nèi)掛濾防砂的完井方式會大大增加成本;如果繼續(xù)采用水平井裸眼防砂完井工藝,如何避免底部疑似水淹層的影響成為考慮重點。

2.2.3 工藝措施

針對該井末段井眼軌跡進入疑似水層的情況,考慮利用水平井篩管分段完井工藝實現(xiàn)上下兩段的分隔,即上部篩管裸眼完井,底部套管完井(不固井);考慮含水率上升,可下入內(nèi)管封隔器,封堵上部篩管段,射孔開發(fā)下部套管段。其Φ139.7 mm完井管柱如圖4所示,即引鞋+泥餅清洗閥+125 m套管段+壓縮式分段封隔器+10 m套管段+111 m篩管段+盲板+套管1根+水力擴張式封隔器+套管1根+水力擴張式封隔器+套管1根+分級箍+上部套管組合至井口。

圖4 完井管柱示意圖

考慮后期對底部110 m油層的開發(fā)需求,泥餅需要提前清洗,因此,泥餅清洗閥安放到完井管柱最底端;分段封隔器可在遇油水分段封隔器和壓縮式分段封隔器之間選擇,考慮到遇油水封隔器自完井至搬上作業(yè)時可能已經(jīng)脹封,會導致洗井不通,因此優(yōu)選壓縮式管外封隔器。

其現(xiàn)場施工過程為:2012年2月28日21∶00,73 mm油管連接酸洗脹封一體化工具,到位后,密封插管插入洗井閥,加壓30 kN,內(nèi)外管柱連接;反洗井;通過內(nèi)管打壓,使得該工具在壓縮式分段封隔器部位形成密封壓力腔,打壓至10 MPa,穩(wěn)壓3 min,脹封壓縮式分段封隔器;升壓至20 MPa,憋通球座,再上提管柱1.0 m,正洗井;循環(huán)正常后起鉆。

目前,該井還未對底部油層段射孔作業(yè);從篩管段生產(chǎn)情況(圖5)來看,投產(chǎn)1 a后日產(chǎn)油5 t,平均含水率約37%,略高于鄰近斜井含水率(23.1%)。

圖5 B井生產(chǎn)曲線

3 結(jié) 論

(1)水平井篩管分段完井工藝是水平井篩管完井技術(shù)的完善,是解決井眼在油層中鉆遇油氣顯示差油層或誤入異質(zhì)層(泥巖、水層)等情況的一種完井工藝選擇。

(2)水平井篩管分段完井工藝提供給后期作業(yè)有利條件,可實現(xiàn)水平段具備完成裸眼防砂和礫石充填兩套完井工藝的條件。

(3)針對井眼軌跡末端進入疑似水層的問題,通過篩管分段工藝和管內(nèi)封堵技術(shù)實現(xiàn)封堵水平段底部疑似水層,繼續(xù)采用篩管防砂完井生產(chǎn)的目的。

[1] 徐鑫,張海燕,楊海波. 勝利油田完井篩管現(xiàn)狀及研究展望[J].石油礦場機械,2012,41(9):10-14.

[2] 趙勇,楊海波,何蘇榮. 勝利低滲油田水平井篩管分段控流完井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2012,40(3):18-22.

[3] 楊海波,余金陵,魏新芳. 水平井免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2011,33(3):28-30.

[責任編輯] 時鳳霞

2015-01-04

王艷麗(1982—),女,山東青州人,中國石油大學勝利學院油氣工程學院講師,碩士,主要從事油氣井工程研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.01.007

TE257

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