胜利稠油热采水平井固完井技术新进展

2012-07-13张建国王艳丽冯德杰

中国石油大学胜利学院学报 2012年3期

张建国，王艳丽，冯德杰

（1.胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营257000；2.中国石油大学胜利学院油气工程系，山东东营257000）

目前，冀东、大港、新疆等稠油油藏热采水平井大多采用筛管先期防砂完井工艺，取得了较好的经济和社会效益［1］。胜利稠油油藏广泛分布在现河、河口、孤岛、孤东、滨南等采油厂，2009－2010年先后有547口水平井投产，初步解决了稠油、超稠油藏等常规井难以动用或动用差的问题。但是在注蒸汽吞吐开发过程中也暴露出诸如套管错断、水泥环强度衰竭快、防砂周期短、作业工具下入受限、见水时间快等问题［2］。结合现场实际，进行新型完井工具的研发和配套工艺的攻关，形成了抗高温水泥浆、筛管分段完井、均衡供液完井技术、免钻塞防砂解堵一体化工艺等，满足了完井过程中需要综合考虑长效防砂和抗高温特性的要求。

1 热采水平井固井技术

通过实验可知，原浆水泥石超过临界温度点（110℃）后强度会发生显著衰退，温度越高，水泥石强度衰退幅度越大。抗高温蒸汽吞吐固井水泥体系主要是通过水泥浆外加剂和外加材料的选择抑制水泥石在高温下的强度衰退。研究发现，水泥浆中加入一定比例的硅砂可使水化后生成的Ca（OH）2与硅砂中的活性SiO2反应生成强度较高的纤维状水化硅酸钙，从而支撑水泥石在高温下的强度稳定。实验性能测试结果见表1。

表1 抗高温水泥实验性能测试结果

抗高温蒸汽吞吐水泥强度在350℃高温蒸汽冲击力下的强度仍可达到14MPa，能保证稠油蒸汽吞吐水平井上部固井段水泥环的有效封隔，提高油井寿命。目前，该水泥浆体系在营13－平13、陈25－平8井等井进行了试验，固井电测质量良好，后期效果有待跟踪。

2 热采水平井完井技术

2.1 筛管分段完井技术

针对水平井筛管先期完井后期无法进行有效作业的现状，发展了分段完井技术。该技术通过各类管外封隔器可将水平段分隔成若干“小仓”，后期通过自行或内管工具胀封筛管段分段封隔器，从而达到筛管段分段封隔的目的，有效解决水平段油层间存在夹层，需要进行分段封隔的问题，也为后期分段采油、堵水、增产等作业措施提供了基础条件，实现了高效开发油藏的目标。

筛管分段完井的核心技术是分段封隔器，目前形成了内管胀封和自胀封两种分段完井工具。内管胀封工具具有酸洗、胀封一体作业的特点，如图1所示，通过该工具实现水力充填式或压缩式管外封隔器的胀封。

图1 胀封酸洗一体化分段完井工具示意图

自胀封管外封隔器分段完井不同于常规打压封隔器分段完井，不需要下入内管胀封工具，封隔器膨胀在完井后会自动完成，这样就可以在完井管串任一点、任一位置下入多个封隔器。目前，胜利油田常用的自胀封管外分段封隔器主要有热敏式、遇油水式，逐渐成为分段完井的主流工艺，占70%以上，见图2、3所示。

图2 遇油遇水分段完井工具示意图

图3 热敏分段完井工具结构示意图

自2007年首次在H148－P1井进行了胜利油田第一口水平井筛管分段完井试验以来，分段完井技术已经在胜利H148、H86、Z38、Z18、X109、Y451、CH373等区块以及大港油田得到了应用，累积实施完井工艺45井次。

2.2 均衡供液完井技术

胜利油田稠油油藏由于原油黏度高、边底水复杂、高含水等原因造成的低产低效筛管完井水平井较多，严重制约了水平井的高效开发。

针对这一问题，以筛管分段完井为基础，从地质、钻井及生产等方面综合分析产层供液情况，通过控流筛管、调节盲筛管比例等手段来调节水平段生产压差，以水平段分三段开采为例其管串示意图见图4，实现产层的均衡供液、降低水平井生产后期含水率、延长油井寿命、提高采收率。

图4 均衡供液完井管串示意图

B、D段的盲管在两端分段用封隔器的辅助下将泥页岩、水层等异质层有效封隔；A、C、E三段实现管内外的连通，作为生产段开发油层。其中，A、C、E三段根据产层供液模拟结果下入不同孔密、孔径、挡砂精度或者带有控流作用的筛管，使得整个生产段生产压差合理分配，达到均衡动用油藏的目的。

2.3 免钻塞解堵防砂完井一体化工艺

稠油热采水平井大多以蒸汽吞吐方式进行开发，对管串的要求较高。筛管先期防砂完井后期需进行钻除分级箍、盲板工序，钻塞过程钻头的振动容易造成A靶点水泥环的破裂，导致油、气、水窜或蒸汽热量的散失；钻塞不彻底将在套管壁上留下毛刺，影响后期作业工具的下入；下部洗井工具进入碎屑后造成堵塞，无法建立洗井通道等。因此，在筛管先期防砂完井的基础上形成了免钻塞解堵防砂完井一体化工艺。

免钻塞防砂解堵完井一体化技术是应用免钻塞工具实施筛管顶部注水泥工艺，既起到了防砂的作用，又有效克服了钻塞造成水泥环破裂、管壁留有毛刺、碎屑堵塞洗井工具的缺点；后期下入酸洗胀封一体化工具，注入高效解堵液对近井地带泥饼进行清洗［3］，其管串示意图如图5所示。

图5 免钻塞解堵防砂完井一体化工艺管串示意图

该技术在新疆准噶尔盆地西缘排601区块得到了推广应用。排601块构造位于准噶尔盆地西部隆起红车断裂带上盘车排子凸起的东部，主要开发白垩系土谷鲁群组，属浅层超稠油油藏，岩性疏松，垂深500m左右，水平井位垂比1：1，利用裸眼先期防砂完井配合蒸汽吞吐可最大程度的发挥产能优势。

基于这种开发方式对套管保护的需求，采用免钻塞解堵防砂完井一体化工艺。2010年，累积在70口台式三维绕障水平井上进行了现场应用，工具性能稳定，工艺成功率达到100%。

2.4 井下打开热应力补偿技术

由于周期性的注蒸汽开发使得完井管串“热胀冷缩”，在轴向上存在热应力效应，导致筛管变形或错段的井逐年增多。井下打开式热力补偿器很好的解决管串应力集中难题。

常规热力补偿器大多使用销钉结构，当管串受热轴向伸长，其受阻力达到销钉剪切力后，销钉剪断补偿管串。但是这种结构存在着下入过程中提前打开的风险，造成工具失效。井下打开式热力补偿器正常处于伸长状态，内管和外管采用独特的连接方式，其强度等同于基管本体强度，到位后，通过专用打开－通井两用钻头的旋转打开使得工具处于自由工作状态，从而起到补偿作用，有效缓解受热后套管的伸长，其结构见图6。