水平井完井技术在长北气田的应用

吴 刚

中国石油长庆油田分公司 长北天然气开发项目部井工程组 （陕西 榆林 719000）

水平井完井技术在长北气田的应用

吴 刚

中国石油长庆油田分公司 长北天然气开发项目部井工程组 （陕西 榆林 719000）

水平井钻完井技术在提高天然气采收率等方面具有明显的优势。通过介绍长北合作区双分支水平井完井管柱、井下工具、工具下深、完井质量检验等技术的应用，得到水平井完井技术在长北气田的成功应用。为生产任务的完成提供了强有力的技术支持和安全保障。

采收率 双分支水平井完井管柱 完井质量

长庆油田分公司长北区块（以下简称长北区块）位于鄂尔多斯盆地东部，它是一个典型的低渗低压低孔隙度的非均质气藏。针对这一特点，长北项目采用了双分支水平井的开发技术，长北水平段长2 000m左右，单井日产能100 104m3/d，一口井总产能11.5×108m3。同时长北合作项目井下管串组合以及井口采气树都引用了大尺寸进口生产管柱、自平衡式井下安全阀、永久式封隔器、密封工作筒以及美国钻采石油公司提供的整体式采气树，为长北气井平稳安全高效的生产提供了强大的支持。

1 井身结构对比

长北气井完井井身结构与TPO老井井身结构有很大的不同,TPO老井的井身结构多为油套连通式，油管采用的是EUE扣型，井口装置为组合式采气树；长北气井完井管柱主要包括液压控制自平衡型井下安全阀，永久式封隔器，MSP多道密封油管挂，MSP整体式采气树，油管采用的是优质FOX-K螺纹扣型油管。

2 长北完井生产管柱

2.1 扣型选择

为了提高油管连接强度和气密封性，采用FOX-K优质螺纹。FOX-K扣型的优点是起到双密封作用，主密封是内部台阶面密封，辅助密封是螺纹密封。有效的防治了油管漏的问题。

2.2 材料的选择

长北使用的油管都多为L80钢级的13铬防腐套管。该材料是碳钢合金，管做过防锈处理，它能防止油管重量失重，受压缩性和抗拉性好，能有效的防止轻微H2S和CO2腐蚀。为长北气井的稳产，水平井的持续发展提供保障。

2.3 尺寸的选择

错误尺寸的生产管柱有可能会导致井中液体不能被携带出，而造成井筒积液，影响生产。使用合适尺寸的油管在正常生产过程中不但可以确保气体能够顺利流过，而且可以确保不会限制产能发挥。

目前长北水平井所用油管尺寸主要有3种：88.9mm,114.3mm,139.7mm。

长北各井油管尺寸分布见表1。

生产管柱尺寸的选择是根据地震资料进行综合解释和评价，在高分辨率地震剖面上追踪解释各层地震反射波，确定该井的储层厚度，砂体展布；还要根据钻井岩屑资料判定储层顶，底垂直深度，实际钻遇储层长度来判断储层有效厚度，水平段储层有效长度，最后分析录井资料，解释储层物性。综合以上因素，产能分析工程师（PT）会通过建立气井模型得出合适的生产管柱尺寸。

表1 长北气田油管尺寸统计表

在下油管过程中，许多细节往往被操作者忽视，最后导致油管漏失或者油管缩径，所以下油管需注意：①油管丝扣下放之前检查，保证干净无损坏；②丝扣油涂抹在油管公扣上；③每根油管上扣使用引扣器；④每根油管在大钳上扣前必须人工倒扣；⑤油管大钳在上扣过程中不可以出现打滑，如果有打滑现象，立刻停止，更换钳牙。坚决不可以使用外力将大钳固定，以免将力传到别处，导致扭矩仪读数不准，破坏油管丝扣。

3 油管引鞋

油管引鞋处在整个完井管串组合的最下端，引导完井管柱可以顺利的下放到指定位置。引鞋内喇叭口的设计是保证钢丝工具或是连续油管井下工具能够顺利的被下放和回收。

因为涉及到日后钢丝绳，电缆以及连续油管的操作，它的下放深度也有规定，一般下放深度3 300 m左右，井斜度不能超过60°。

4 丢球式单向阀

与密封锁紧装置配合使用，悬挂在密封工作筒中，目的是通过投球后封闭油管内径，憋压，使封隔器上下卡瓦动作并坐封。

5 密封工作筒

长北气田采用哈里伯顿生产的X和XN型坐落短接，连接在油管上，壁厚比油管厚，内部有多个台阶和凹槽，下部有抛光密封面，可以悬挂各种井下工具，如堵塞器、压力计、温度计、流量计、井下流体控制阀门等。

6 封隔器

长北使用的是哈里伯顿石油公司生产的永久性封隔器,其目的为：①封隔器与完井液形成了2道保障，保证气井安全生产；②密封了套管和油管环空，与地层隔离，其中套管不承受地层压力，环空完井液的主要成分是甲酸钠溶液和缓蚀剂，具有低伤害和环保的好处，同时防止套管和套管头的腐蚀。

封隔器上下卡瓦很脆弱，在被运送至钻台面的过程中要非常注意，不可以猛烈撞击本体和卡瓦。在下放时，就必须控制速度，封隔器之前的油管下放速度应控制在15根/h。下入封隔器之后，下放速度应控制在10根/h，尽量避免急停急下，以免导致封隔器提前作封。

7 井下安全阀

长北气田采用哈里伯顿生产的114.3mm （直井采用88.9mm）自平衡SP型井下安全阀自带一个96.85mm（直井采用71.45mm）X型座放短节。当液压控制管线压力达到设计压力，安全阀打开，而且可以远程控制。

（1）井下安全阀下深300m，其目的是：①防止水合物的形成 ；②当地面上出现自然灾害和人为因素导致井口装置被损坏时，能及时地保护井口。

（2）井下安全阀下放需注意：①安全阀在基地连接好后，进行2次试压，一是进行本体试压，7MPa、28MPa；二是安全阀阀板抗压测试，关闭阀板后从阀板下端打压，7MPa、28MPa。②测试控制管线是否通畅。③在安全阀接到完井管柱内后，连接控制管线和井下安全阀，试压至50MPa，观察15min，不漏则测试返流。之后再次打压至35MPa后下井。④下井过程中要特别注意，坐卡瓦的时候不可以压到控制管线。

8 厚壁短节

接在井下安全阀上端，管壁比普通油管厚。因为安全阀相比油管内径较大，天然气从内径较小的油管进入内径较大的安全阀后，可能会导致安全阀上端出现紊流，如果井中有砂，会造成油管穿孔。

9 油管挂

油管挂连接着油管，处在油管管柱的最上端，坐落并锁定在油管头上，是油管和套管环空之间的一道密封，同时也是采气树和井口之间的一道密封。

长北使用的油管挂是美国钻采石油公司（MSP）提供的，该油管挂的特点是多道密封，自上而下共5道密封。

油管挂的下放过程中需注意：①检查管串组合表，确定任何井下工具都已下到正确的位置。②打开环空，观察返液。③泄掉控制管线压力，留足够长的控制管线，割断控制管线，将控制管线穿出油管挂并固定。打压测一次返流，为了测试已经下入井中的控制管线是否完好，和之前的返流作对比。对比合适，打压到35MPa。④油管挂上的密封件非常的重要，下井之前一定要检查，擦干净，抹上薄薄的黄油。⑤测试大钩悬重在上提下放过程中的变化，并记录。以便油管头坐封后进行悬重参数对比。⑥油管挂一旦到位，卸掉控制管线的压力，在立刻打压到35MPa,观察手压泵压力，判断控制管线和井下安全阀是否正常。

10 完井质量检验

完井质量是通过试压来鉴别，不但可以检测出油管上扣的质量，封隔器的密封性，还可以检测油管挂和油管四通的密封性。因为试压压力28MPa，所以试压过程中的每一步操作都必须明确和小心。①油管头坐到位后接上循环头，用完井液循环一个油管体积，目的是将丝扣油和一些碎屑冲掉。②循环完后，投球进油管，当球坐落到球座上后缓慢打压至7MPa,稳住30min，稳住则说明整个油管管柱没有漏，油管质量和油管上扣质量都合格。③继续缓慢打压至28MPa。稳住30min保证封隔器的上下卡瓦全部完全打开。如果稳住了说明油管高压测试也通过。④从环空缓慢打压至26MPa,稳压30min，不漏说明封隔器已经成功坐封，油管挂密封也合格。⑤泄压，安装井口双向阀，倒扣取出连顶结，盘好控制管线在油管头处，安装采气树。

11 结 论

长北在投产气井井数不多而供气任务较重的情况下，要求每口井都尽可能的发挥其产能优势。完井管串组合在长北合作区的应用打破了长庆气田单一的生产模式，同时也为大产能气井提供了足够的生产空间。

生产动态表明，目前长北合作区完井管串设计合理，井下安全阀控制系统安全可靠；能够实现紧急快速的关井，永久性封隔器提供2道屏障，保证井口无套压，密封工作筒可以悬挂各种流体控制仪器和井下测试仪器，为生产需要提供各种井下作业。这些完井井下工具为长北项目2010年年产气量33亿m3天然气任务的完成提供了强有力的技术支持和安全保障。

[1]金忠臣,杨川东,张守良.采气工程[M].北京:石油工业出版社,2004.

[2]陈平.钻井与完井工程[M].北京:石油工业出版社,2005.

Drilling completion technique for horizontal wells shows the remarkable advantages in improving the production rate of natural gas.Based on an introduction to the application of technologies like the completion string of two-branched horizontal wells,the downhole tools,the landing depth of tool,and the test of completion well quality,it is concluded that application of completion technology for horizontal wells to Changbei oilfields is successful,which offers strong technological support and safety guarantee to the accomplishment of production task.

the rate of oil production;completion string of two-branched horizontal well;completion well quality

吴刚（1985-），男，现主要从事完井监督。

尉立岗

2011-06-20▌