非常规水平井多段钻塞完井工艺在河南油田泌页HF1井的应用

郭 耘，潘朝军 （中石化河南油田分公司井下作业处，河南南阳473132）

非常规水平井多段钻塞完井工艺在河南油田泌页HF1井的应用

郭 耘，潘朝军 （中石化河南油田分公司井下作业处，河南南阳473132）

河南油田泌页HF1井是部署在南襄盆地泌阳凹陷深凹区的一口以主探页岩油为目的的水平预探井。介绍了该井在钻桥塞施工中，如何选定钻桥塞完井方案（包括：钻塞施工泵压的确定、钻塞施工钻压的确定、钻塞施工时液体的选择、钻桥塞工具组合）及钻塞施工的详细步骤。通过选择带压施工装置，配套钻桥塞工具，设定施工参数，历时4d，仅用1只钻头就实现了在1042m水平段，钻桥塞14个，冲砂钻进达170.93m，开创了非常规钻桥塞的新记录。

非常规水平井；带压施工装置；多段钻塞；钻具组合；钻桥塞

1 河南油田泌页HF1井概况

泌页HF1井位于河南省唐河县王集乡吕庄村东500m处，是部署在南襄盆地泌阳凹陷深凹区的一口以主探页岩油为目的的水平预探井［1］，2011年4月23日开钻，2011年11月17日完钻，2011年12月10日完井。完钻井深3722.0m，完钻垂深2432.11m，完钻层位核三段Ⅲ油组。采用射孔方式完井。地面海拔131.28m，补心海拔138.78m，人工井底3651.02m，联入7.10m。泌页HF1井井身结构数据见表1。

表1 泌页HF1井井身结构数据表

1.1 压裂施工数据

泌页HF1井于2011年12月27日至2012年1月8日，历时13d完成了下入14级电缆桥塞，压裂15段的大型施工任务，累计泵注入井液22129m3，累计加砂799.6t。图1为泌页HF1井压裂后的井身结构示意图。

1.2 试油放喷情况

2 非常规水平井多段钻桥塞完井工艺应用

2.1 钻桥塞完井方案选定

为了保证钻桥塞时便于碎屑返排，最好的办法是在钻塞之前，让套管保持有一定的压力。为了保证非常规压裂后钻塞施工的成功，进行了多次论证分析并和贝克休斯公司技术服务人员一起制定了一套比较详细的方案。①由于水平段长达1000多米，电缆桥塞多达14个，在压裂过程中不可避免地会在桥塞上部沉积一定量的砂子，为了保证钻塞后使桥塞上的碎屑和砂子返出地面，决定利用地层的自身能量，当压裂后套压下降到2MPa时开始钻塞施工；②为了保证钻塞施工的顺利进行，采用带压施工装置［2］。

1）钻塞施工泵压的确定 根据钻塞工具型号、井下套管内径，初步确定排量为200、320、500L／min，并要求在井口试验对应各种排量的压力。

2）钻塞施工泵压的确定 施工泵压的高低，决定着施工的成败。控制泵压过低，不能使砂子返出地面，容易形成砂堵；控制泵压过高，容易损坏井下螺杆钻，造成新的井下事故。施工泵压设定在15MPa。

3）钻塞施工钻压的确定 由于下入的螺杆钻直径仅为73mm，整个钻塞过程都是在水平段，一方面井太深钻压不太容易控制，另一方面钻压若太大，容易使螺杆钻堵塞，造成螺杆钻上部油管反转，使油管脱扣。因此，钻塞时钻压应控制在5～10kN。

4）钻塞施工时液体的选择期 该井压裂主要使用的滑溜水、线性胶，这些液体与地层的配伍性都得到了认可，压裂后放喷时有大量的返出液。如何利用这些返出液，也进行了详细分析。由于桥塞较多，在钻塞时也需要大量液体，根据钻塞方案的要求，对返出液进行了测试，最终决定使用返出液进行钻塞；再配制300m3的线性胶，粘度要达到40mPa·s，每钻完一个桥塞后，再用新配制的液体15～20m3，顶替到井底。利用这些高粘度液体将井底的碎粒携带到地面，确保不造成卡钻事故。

5）钻桥塞工具组合 该钻具组合主要有磨鞋、液压马达、双循环接头（带球座、4个剪钉、带破裂盘）、液压应急丢手工具（带球座、3个剪钉）、双单向阀和双向震击器组成。

图1 泌页HF1压裂后井身结构示意图

2.2 钻桥塞施工

钻桥塞施工步骤如下：

1）安装带压作业井口。

2）布置压裂车、摆放储液罐及循环管线。考虑到该次施工桥塞多达14个，为了确保在钻塞过程中不出现因施工泵压不稳定造成的卡钻或使钻具落井事故，采用2台2000型压裂车并联施工。由于压裂车上的定压装置安全准确可靠，在该次施工中发挥了巨大作用。

3）组装钻具。按照组合图组装钻具，并在井口试验，确保下入井中后能正常钻进。

4）下钻。由于采用了带压施工［3］，所以刚开始下钻的速度不会太快。当下入管柱的重量大于悬重时，要控制下钻速度不能超过10m／min。在经过井内有限制的地方，下放速度应减小到5m／min。如造斜点和狗腿度大的井段，每下入400m做下放上提测试，并记录悬重、下放速度。

5）下钻到水平段的时候做上提下放测试。

6）在下到桥塞坐封深度以上15m时停止下放，做上提下放拉力测试，记录上提下放悬重指示表的读数。

7）开泵到440L／min慢慢下放探到第1个桥塞的深度，缓慢加钻压去轻微地探桥塞，加上压后会看到泵压有适当增高，以增加0.5～2MPa最好。该次钻塞时，正常钻进时泵压为7MPa，设定的保护泵压为15MPa，在磨铣桥塞的过程中随时会有可能憋马达憋泵，每当泵压增加超过正常循环压力时，操作手要上提管柱5m，让磨鞋离开井底。然后再开泵下探钻塞。

8）稳定钻压慢慢磨铣直到机械钻速增加并可以下放，这表明这个桥塞的卡瓦已被磨掉并可以移动。

9）钻完一个桥塞后整柱上提下放划眼洗井3次，然后继续下放去探第2个桥塞。

10）顶替20m3粘度为40mPa·s的线性胶，循环时要保持钻具活动。

11）在钻完2个桥塞后，做一次短程起下钻。

12）在循环时注意收集出口返出的碎屑，并及时清理。

13）重复以上步骤6）至步骤12）至最后一个桥塞被钻掉。

14）所有的桥塞都被磨掉后，继续下入钻具，开泵循环钻至人工井底，以保证产层没有被堵住，然后循环洗井。

15）起钻过程中要控制速度，防止磨铣出的大块碎屑卡钻。

16）起出钻塞管柱，带压下入完井生产管柱，完井生产。

该次钻塞从2012年1月30日21∶00到2月2日8∶00，历时4d，仅用1只钻头就钻了14个桥塞，冲砂钻进达170.93m，开创了非常规钻桥塞的新记录。

3 结论与认识

1）对于开采页岩油气的非常规水平井，多段塞钻塞完井工艺技术采用带压作业施工是可行的，在确定好钻塞带压作业参数后，能够完全满足钻塞工艺管柱的需要和下完井管柱的需要。

2）采用原井压裂返排液作为钻塞的循环液，有效地降低了钻塞施工成本；同时，还避免了油层污染，保护了地层。

3）采用保持有一定自喷能力的带压钻塞冲砂作业技术，即便于碎屑返排，又避免了钻塞过程中在地面泵系统出现故障时，发生井下事故。

4）钻塞使用的泵应有定压自动停机装置，确保井下工具安全。在该井施工时，正常钻塞时泵压为8MPa，自动停机保护压力设定为15MPa，在实际操作过中，只要钻压稍微多一点，自动保护就发挥作用，立即停泵，真正起到了保护井下工具的作用。

5）下入井中的工具有多套安全保护措施，既能下得去，又能起得出，真正做到了万无一失。

［1］王建宠.推进页岩油气开发打造资源接替阵地［J］.中国石化，2011，18（10）：24～25.

［2］谢永金，曹立明.新型不压井作业设备的研究［J］.石油机械，2007，35（9）：161～164.

［3］陈涛平，胡靖邦.石油工程［M］.北京：石油工业出版社，2000.218～235.

［编辑］ 萧 雨

103 Application of Unconventional Horizontal Well Completion Technology of Multi－section Cement－plug Drilling in Well HF1of Biyang Shale Reservoir of Henan Oilfield

GUO Yun，PAN Chao－jun

（First Authors Address：Downhole Operation Company，Henan Oilfield Company，SINOPEC，Nanyang473132，Henan，China）

The Well HF1of Biyang shale reservoir of Henan Oilfield，located in deep region of Biyang Depression of South Xiangfan Basin，was a horizontal preliminary prospecting well for the purpose of exploring oil from shale.The article introduced how to choose the completion program of bridge plug drilling，which included determining pump pressure，weight on bit，drilling fluid，drill string assembly，and detail procedure during the operation of drilling bridge plug in this well.It has created a new record on bridge plug drilling of unconventional horizontal well，continuously fourteen bridge plugs are drilled for accomplish sand washing and drilling for 170.93min 1042mhorizontal section by using only one bit in four days by means of optimizing operation equipment under pressure，drill string assembly and operation parameter.

unconventional horizontal well；operation equipment under pressure；multi－section cement－plug drilling；bottom－hole assembly；bridge plug drilling

book=83,ebook=83

TE257

A

1000－9752（2012）07－0103－03

2012－05－11

郭耘（1964－），男，1987年江汉石油学院毕业，工程硕士，高级工程师，现主要从事油田井下作业技术研究工作。