拖動連續(xù)油管噴砂射孔完井技術(shù)

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

拖動連續(xù)油管噴砂射孔完井技術(shù)

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

油田區(qū)塊中的薄互層、多產(chǎn)層的直井和小斜度井復(fù)雜油藏的有效開發(fā)一直是困擾工程技術(shù)人員的一大難題，針對該中油藏目前較為有效地開發(fā)技術(shù)是拖動聯(lián)系油管噴砂射孔完井技術(shù)，本文對該工藝的完井工藝技術(shù)及配套工具進(jìn)行了相關(guān)研究，研究表明該技術(shù)能一趟管柱完成不同層位的射孔、壓裂，大大簡化了施工程序，節(jié)約了施工費用，同時研究表明該技術(shù)適用于薄互層、多產(chǎn)層等復(fù)雜層位，有著很好的應(yīng)用前景。

連續(xù)油管；噴砂射孔；完井；研究

連續(xù)油管技術(shù)經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，在石油生產(chǎn)的領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)目前連續(xù)油管一卷最長可達(dá)七千米，連續(xù)油管施工具有很多優(yōu)點，可以連續(xù)起下、帶壓作業(yè)。同時，連續(xù)油管相比做業(yè)機占地面積小、搬遷方便快捷，能大大節(jié)省作業(yè)時間和作業(yè)成本。目前對于低孔低滲的薄互層、多產(chǎn)層等油藏開發(fā)存在較大的難度，而采用連續(xù)油管技術(shù)可以將射孔壓裂有效地結(jié)合在一起，大大簡化了施工程序，減少了施工過程中可能存在的各種風(fēng)險。因此，非常有必要對該技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究。下面從噴砂射孔的基本原理、管柱結(jié)構(gòu)、配套的完井工具及施工流程等各個方面進(jìn)行分析。

1 噴砂射孔原理研究

在地面用混砂車將壓裂液和砂子混合后用泵車打入到連續(xù)油管中，砂子和液體一起以高壓到達(dá)噴砂射孔裝置處，從噴砂孔處射出，混砂液在連續(xù)油管內(nèi)是高壓流體，噴出后壓力降低，根據(jù)伯努利方程原理：

可以得知：壓力和速度關(guān)系式在一定條件下總和為常量，當(dāng)噴嘴附近混砂液壓力降低后會導(dǎo)致噴出的混砂液速度將大大增加，對應(yīng)的動能和動量也增加，在混砂液噴出噴嘴的過程中實現(xiàn)了高壓混砂液高壓勢能向動能的轉(zhuǎn)化，形成的高速混砂液不斷沖蝕套管，最終將套管射穿，并向外沖蝕水泥環(huán)和地層，得到所需要尺寸的孔眼，完成噴砂射孔過程。

2 完井工藝管柱結(jié)構(gòu)分析

拖動連續(xù)油管噴砂射孔管柱從下至上依次為：扶正式引導(dǎo)頭定位裝置+高壓封隔器+反洗閥+單流閥+噴砂射孔裝置+扶正器+安全接頭+連續(xù)油管至井口。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計在管柱末端采用扶正式引導(dǎo)頭定位裝置，不僅能實現(xiàn)管柱的居中扶正，而且能通過定位裝置對噴砂射孔裝置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，實現(xiàn)對薄油層的精準(zhǔn)射孔和壓裂。高壓封隔器設(shè)計在引導(dǎo)頭上端，坐封后能有效封隔下部已射孔壓裂層位。反洗閥的設(shè)計可以在封隔器坐封狀態(tài)下實現(xiàn)反洗井，將油管內(nèi)和油套環(huán)空內(nèi)的液體替換出來。上端的扶正器與下端的扶正式引導(dǎo)頭定位裝置配合使用，大大增加了噴砂射孔的效果。

圖1 拖動連續(xù)油管噴砂射孔完井結(jié)構(gòu)示意圖

3 完井關(guān)鍵工具研究

（1）噴砂射孔裝置研究 噴砂射孔裝置主要由本體、耐磨噴孔和一體式單流閥組成。噴砂射孔裝置本體由普通鋼鐵材料制成，噴砂孔通過螺紋、密封膠圈連接在本體上，噴砂孔用高硬度耐磨材料通過特殊的熱處理制造而成，可以耐高速混砂液的長時間沖蝕，可以重復(fù)多次使用。在噴砂射孔裝置下端是單流閥，單流閥的設(shè)置阻止了混砂液正向流動由油管進(jìn)入油套環(huán)空，迫使混砂液由噴孔射出，產(chǎn)生高速流體。反洗井時，流體可以由單流閥下端流入，上端流出，實現(xiàn)反洗井流程。

（2）高壓封隔器研究 高壓封隔器是實現(xiàn)拖動連續(xù)油管噴砂射孔完井的關(guān)鍵工具，高壓封隔器對油管環(huán)空上下空間的有效封隔是實現(xiàn)噴砂射孔和分段壓裂的不可或缺的方法。高壓封隔器的關(guān)鍵部件是卡瓦、膠筒和滑軌滑道，通過上提下放高壓封隔器，實現(xiàn)滑軌滑道的換軌，卡瓦及其連接的彈力摩擦塊由短滑軌滑道換到長滑軌軌道上，卡瓦開始沿著錐體進(jìn)行爬坡，最終咬住套管內(nèi)部，油管下壓力越大，卡瓦咬合越緊，與此同時，膠筒也受壓膨脹，最終封隔油套環(huán)空上下空間，為下一步的噴砂射孔作業(yè)做好準(zhǔn)備工作。

（3）安全接頭 安全接頭是在管柱上提不動時可以采用的安全措施，安全接頭有剪釘式和鎖塊式等多種種類。當(dāng)連續(xù)油管上提遇阻且采取應(yīng)對措施無效時，可以先斷開安全接頭，將連續(xù)油管起出井口，再采取其它井下作業(yè)措施。這里采用的安全接頭采用的是鎖塊、剪釘雙保險，需要工作時首先投球，將滑套打開，釋放鎖塊，讓后大噸位上提連續(xù)油管剪斷安全剪釘，實現(xiàn)連續(xù)油管與工具的斷開。

4 施工流程

（1）將連續(xù)油管車、壓裂井口及配套裝置等地面設(shè)備擺放歸位。（2）將連續(xù)油管穿過防噴器組，并將噴砂射孔完井工具串連接在連續(xù)油管末端。（3）將連續(xù)油管下放到預(yù)定層位，上提下放連續(xù)油管實現(xiàn)高壓封隔器坐封。關(guān)閉套管閘門進(jìn)行試壓。（4）試壓合格后打開套管閘門，加混砂液進(jìn)行碰上射孔，十幾分鐘后，套壓和油壓下降，說明套管被射穿，此時繼續(xù)噴砂將射孔位置進(jìn)行打磨休整。（5）按照壓裂設(shè)計進(jìn)行加砂，實現(xiàn)第一層壓裂。（6）第一層壓裂結(jié)束后，將管內(nèi)混砂液替出，上提解封高壓封隔器，在第二段壓裂位置下放坐封。（7）按照步驟（5）、（6）進(jìn)行其它層的壓裂施工。（8）施工結(jié)束后，開始反洗井，從油套環(huán)空打入頂替液，從反洗閥處進(jìn)入連續(xù)油管，將井筒內(nèi)的混砂液替出，防止砂卡。

5 結(jié)語

（1）射孔壓裂一趟掛管柱完成，大大節(jié)省了施工費用和施工程序。（2）相比射孔彈射孔減少了對套管附近油層的壓實作用，減少了射孔過程中對油層產(chǎn)生的污染。（3）拖動連續(xù)油管噴砂射孔完井工藝技術(shù)對于薄互層、多產(chǎn)層的直井和小斜度井復(fù)雜油藏的開發(fā)作用明顯。