水平井裸眼分层酸化管柱严重堵塞的解除方法——以华涞1井为例

陈国庆 骆 进 张 平 付建华 陈友斌

1．中国石油川庆钻探工程公司川西钻探公司 2．中国石油川庆钻探工程公司工程技术处

水平井裸眼分段改造是近几年发展的一项新型增产工艺措施，其特点是下入带多个分层封隔器的管柱，酸化时，从下至上分别投球，逐层打开滑套、逐层酸化［1］。由于这种试油工艺的目的层是直接暴露的裸眼，因此管串下入时均是在钻井液中进行，管柱下完后再用清水或保护液替出钻井液［2］，替出钻井液时，井下清水与钻井液不可避免地要发生混合，或者替出钻井液不及时、循环不彻底等原因，80%以上的这种管串中或多或少均会发生钻井液固相物沉淀而堵塞管串内径，致使投球无法到位或球座密封不严，不能打开滑套，直接影响酸化分层。一般情况下，这种沉淀物堵塞均比较轻微，采用连续油管冲洗即可解除［3］，但由于受到连续油管强度有限、循环泵压很高，排量较小的局限性［4］，对于堵塞严重，堵塞段深度超过5 000m的水平井，就会力不从心，极大地增加了堵塞处理的难度，一旦处理不好会使井下更加复杂化，甚至油气井濒临报废的危险。华涞1井就是一口典型的水平井裸眼分段改造工具管串严重堵塞的例子，该井以钻磨为主、多种方式交替的方法有效地解除管内严重堵塞，取得了大量经验。

1 管柱堵塞情况

1．1 酸化管柱结构

华涞1井是华蓥山构造带西部的一口预探水平井，完钻日期2011年10月4日，177．8mm油层套管下至井深5 109．65m，完井井深5 656．00m，裸眼水平段长度达546m。

按照试油设计要求，该井采用88．9mm油管带8个永久分层酸化封隔器［5］，悬挂于井深4 895．08m，上部为带插管的88．9mm复合油管，插管座顶界井深4 890．19m，设计分5段酸化，共下入裸眼封隔器7套、悬挂封隔器1套、投球滑套4套、压差滑套1套、水力锚1套和回接密封插管1套，上部第一个滑套位置在井深5 185m附近（管柱结构见图1）。

1．2 酸化管柱堵塞状况

该井在准备酸化时，井口加压90MPa未能打开底部压差滑套，下入连续油管至井深4 889m遇阻，发现管柱堵塞。堵塞顶界井深4 889m，井斜角64°，为悬挂封隔器上的插管座位置，根据以往经验，初步认为是单纯的钻井液沉淀堵塞，但经连续油管多次冲洗、酸浸的方式不能解除油管堵塞［6］，后采用文丘里打捞筒打捞出堵塞物证实：堵塞物为大颗粒水泥块、岩屑、铁屑、重晶石等混合物且堆积紧密，堵塞段长度未知，堵塞极其严重。

图1 分层酸化管柱示意图

1．3 堵塞沉淀物的处理难点

该井存在影响连续油管作业处理堵塞的两个致命缺陷，一是酸化管串插管的内径上部为70mm，堵塞段内径为76mm，而井口的悬挂短节内径仅为59．5 mm，形成了一个上小下大的“瓶颈”，因此限制了入井工具的尺寸，最大也仅能下入54mm的处理工具；二是该井为超深水平井，堵塞段井深超过了5 000m，堵塞段井斜角已大于64°，起下管柱摩阻大，致使连续油管处理深度受到限制，剩余安全负荷很小，一旦遇卡，将会无法解卡，或连续油管断落，会导致井下更加复杂化。

2 采用连续油管初步处理堵塞沉淀物

介于该井处理堵塞的风险及难度情况，结合目前现有的连续油管作业能力，初步拟定先按常规的连续油管冲洗的方法进行试探性处理。

2．1 初期处理

根据以往经验，初步认为是单纯的钻井液沉淀堵塞，因此，在2011年12月1—10日，采用了31．75 mm连续油管作业车进行循环冲洗。主要处理过程为：

1）下入38．1mm笔尖式冲洗头至井深4 889m遇阻，反复上提下放多次循环冲洗，无进展。

2）注酸液0．5m3浸泡后仍无法冲动，关井14．50 h，井口起压：油压由0上升至32．0MPa，套压23．7 MPa。

3）用2000型压裂车逐次提高泵压进行试挤，最高泵压90MPa，反复3次，未挤入地层，下连续油管冲洗遇阻深度仍为4 889m，冲洗无效果。

4）液氮气举［7－8］两次，掏空至井深4 800m，放喷解堵无效，下连续油管冲洗，遇阻深度仍为4 889m。

5）下入47mm铅印打印，起出铅印检查下端面无压痕，侧面周长约为15mm的边缘在约40°方向被切去7mm。

由此确定遇阻位置为插管座台阶及沉淀的致密堵塞物。

2．2 中期处理

根据初期处理情况综合分析，管串堵塞并不是想象的较疏松的单纯钻井液固相物，而是非常致密的沉淀物，或者插管座处存在有变形等，否则循环冲洗是能达到目的的，为此加大连续油管尺寸，采用以钻磨的方式处理，证实了井下堵塞物为大颗粒状的硬质物且沉淀致密。

2011年12月10—19日，采用了31．75mm连续油管作业车进行循环冲洗、钻磨处理。主要处理过程如下：

1）下入38．1mm笔尖冲洗头，反复冲洗仍然无效。

2）下入48mm螺杆马达带57mm平底磨鞋至4 889m遇阻，钻磨至4 900m时（总进尺11m），出现遇阻憋泵现象，随即上提发现遇卡，解卡后，分别下探两次上提，均有卡挂现象，起出连续油管检查，发现磨鞋无明显磨损，螺杆马达密封件已经损坏。

3）下38．1mm 球形冲洗头至井深4 900m 遇阻，反复冲洗无进尺。

4）分别下入56mm球面铅印、48mm平底铅印打印，起出铅印检查均发现底面明显有数个不规则形状的坑状压痕，如图2所示。

图2 铅印上的坑状压痕图

5）用液氮气举掏空至井深4 900m放喷，无异物返出，微气。

根据循环冲洗、钻磨处理情况及关井显示，基本确定堵塞管柱的情况。

1）井口关井后，油管起压，放喷见微气，证实压差滑套已经开启，悬挂封隔器坐封良好，套管环空也有压力，说明插管与插管座有轻微窜漏。

2）沉淀物堵塞段在插管座以下，该段通径为76 mm，上部管串通径分别为70mm、59．5mm的小井径。

3）“沉淀物”不单纯，是粒径较大、质地较硬的“异物”，继续采用连续油管钻磨，卡钻风险极高。

4）上部两处小井径是钻磨卡钻的另一个风险和选择处理工具的一个限制点。

3 钻磨处理沉淀物

设计了两套处理方案：①采用38．1mm连续油管带文丘里打捞筒，打捞颗粒沉积物，然后带磨鞋钻磨至管串最上一个滑套位置，试放喷，以解除堵塞；②为提高作业管柱抗拉安全系数，先用优质的钻井液压井，起出插管管柱，再换用88．9mm＋48．26mm复合油管带钻头的钻磨工艺，以解除堵塞。

3．1 文丘里打捞筒打捞

按照方案一的思路，为降低颗粒物卡钻的风险，先采用文丘里捞筒打捞出堵塞段顶部的大颗粒沉积物，以便下一步的钻磨解堵处理，下入处理管柱为38．1 mm连续油管＋54mm文丘里捞筒，打捞2次，打捞深度4 899～4 906m。第一次捞获水泥质碎块约300 cm3，铁屑约100cm3，第二次捞获水泥质碎块约195 cm3，铁屑约30cm3。水泥碎块形状不规则，其中最大的一块为水泥环碎块，厚度11．5mm，呈三角形状，三边长分别为29．0mm、28．1mm、宽32．3mm，铁屑呈鱼鳞片状，捞获物如图3所示。

图3 捞获的颗粒沉淀物图

为保证打捞效果，下入54mm螺杆马达＋54mm文丘里捞筒＋54mm铣筒进行套铣打捞，打捞深度为4 906．00～4 909．00m，起出后发现铣筒从上接头根部断落，井下情况变得更加复杂。经过仔细分析、研究落鱼的特点，决定用120t作业机进行处理，先钻井液压井，起出井内插管，采用48．26mm油管带打捞工具，打捞出断落的铣筒，然后再解除井下油管内的堵塞物。现场自行设计了一种可钻可捞的35mm钻铣内打捞工具，利用螺杆马达，经过两次钻铣，成功地钻至井深4 905．93m，钻通落鱼内腔，再设计一种35mm的弹片式插入打捞矛，开泵下放至井深4 905．60m遇阻，加压打捞上提，成功捞获落鱼铣筒。

3．2 钻磨处理

根据连续油管的处理证实：严重堵塞的管串采用简单的冲洗方法是无效的。该井打捞出断落的铣筒后，经过大排量循环冲砂至4 907．91m无进展，返出物为部分水泥颗粒及类似砂岩的细粒，然后下入57．5mm铅印至4 905．85m 遇阻，分析起出的铅印，说明堵塞段上部经过钻铣捞矛钻铣后，在内壁上已经形成有较结实的砂环。因此只有采取钻磨的方式才能有效解除沉淀堵塞，处理经过如下：

1）作业设备换用120t作业机，作业管柱采用48．26mm油管。

2）在钻铣捞矛上接头镶上铣刃，下入至井深4 906．24m遇阻，反复钻铣至井深4 910．63m。

3）下入60mm平底磨鞋至井深4 906．58m遇阻，然后反复磨铣至井深4 940．8m，其中4 906．58～4 911．50m井段钻磨较慢，证实了砂环的存在，其后的钻磨中有间断放空现象。

4）根据钻磨过程中存在间断放空现象，说明下部井段基本畅通，因此下入48．26mm光油管带笔尖大排量冲砂，至井深5 029．65m遇阻后无进展，经分析认为5 025～5 050m井段存在狗腿度变化较大，可能形成有较致密砂床。

5）再次下入60mm平底磨鞋，至井深5 029m遇阻后，随后开泵钻磨通过，然后继续钻磨至井深5 183．00m（中途有间断放空）时，停泵下探至井深5 185m遇阻5kN，探到第一个滑套。

6）为了保证井筒及封隔器管串充分畅通，下入48．26mm光油管带笔尖循环冲洗至井深5 187．00 m，顺利通过第一个滑套。

7）恢复井内插管管柱及采油树井口，利用38．1 mm连续油管作业车带锥形冲洗头，于4月19日顺利、成功地通井至井深5 530．00m无遇阻现象，穿过管串中的所有滑套，全部解除油管堵塞。

4 经验与建议

1）分层改造工具管串内的堵塞有时是非常严重的，简单的循环冲洗往往不能彻底解除，因此加强水平井裸眼分段作业工艺安全分析［9］，优化水平井裸眼分段压裂工具的替浆、洗井等作业工艺，以降低沉淀物的产生是避免管串堵塞的根本方法。

2）改进水平井裸眼分段工具结构，分层工具的结构上设计应考虑具备钻磨工具通过的能力，封隔器中心管内径应不小于油管内径，以提高小井径内的复杂情况处理能力。

3）一旦发生堵塞，需要对井下堵塞状况有准确的判断，以便为制定后续措施提供了正确的依据。油管内有堵塞物时，一般不宜采用憋压方式解除，可能导致更加复杂化，严重堵塞时应采用钻磨为主、冲洗为辅的处理手段。

4）认真识别、削减工艺风险，细化解堵工艺措施，对小螺杆马达的使用、压井液性能、钻磨工具结构、接头外径大小、管柱结构、循环排量、循环时间、钻磨进尺把握等方面进行认真分析，稳打稳扎、步步为营，减少次生事故的发生，对顺利完成解堵作业具有积极作用，也是成功解除严重堵塞的先决因素。

5）制订严密的措施，合理选择、使用井下工具是安全成功地解除沉淀物堵塞的关键。华涞1井的解堵作业为成功处理这类复杂井取得了宝贵的经验。

［1］胡丹，杨永华，任山，等．高压气藏不动管柱分层压裂工艺研究与应用［J］．海洋石油，2008，28（4）：65－70．HU Dan，YANG Yonghua，REN Shan，et al．Study and application of technologies for separate layer fracturing without pulling string in high pressure gas reservoir［J］．Offshore Oil，2008，28（4）：65－70．

［2］王建军，于志强．水平井裸眼选择性分段压裂完井技术及工具［J］．石油机械，2011，39（3）：59－62．WANG Jianjun，YU Zhiqiang．The completion technology and tool for open－hole preferential staged fracturing of the horizontal well［J］．China Petroleum Machinery，2011，39（3）：59－62．

［3］高文全．连续油管冲洗解卡堵技术在辽河油田的应用［J］．石油机械，2000，28（6）：30－31．GAO Wenquan．Application of coiled tubing flushing technology in Liaohe Oilfield［J］．China Petroleum Machinery，2000，28（6）：30－31．

［4］何东升，武学尧，雷建安．连续油管的工作能力计算［J］．西安石油学院学报：自然科学版，2002，17（2）：37－40．HE Dongsheng，WU Xueyao，LEI Jian’an．Computation of the operation ability of coiled tubing［J］．Journal of Xi’an Petroleum Institute：Natural Science Edition，2002，17（2）：37－40．

［5］钱斌，潘勇，张道鹏，等．水平井裸眼分段压裂酸化工具［J］．石油科技论坛，2012，31（5）：62－64．QIAN Bin，PAN Yong，ZHANG Daopeng，et al．Openhole staged fracturing and acidizing tools for horizontal wells［J］．Oil Forum，2012，31（5）：62－64．

［6］沈长寿，宋彬，罗迎冰，等．天东60井油管解堵工艺技术的研究［J］．石油与天然气化工，2000，29（5）：264－265．SHEN Changshou，SONG Bin，LUO Yingbing，et al．Study on chemical cleaning technology of well Tiandong 60 tube scale［J］．Chemical Engineering of Oil and Gas，2000，29（5）：264－265．

［7］孙海林，王风锐，白田增，等．连续油管液氮气举排液技术在文古3井的应用［J］．油气井测试，2009，18（5）：64－65．SUN Hailin，WANG Fengrui，BAI Tianzeng，et al．Application of technique of gas－lift by liquid nitrogen and unloa－ding with coiled tubing in well Wengu 3［J］．Well Testing，2009，18（5）：64－65．

［8］王海涛，赵全民，李相方．连续油管携氮气排液工艺理论研究［J］．石油钻采工艺，2009，31（1）：61－64．WANG Haitao，ZHAO Quanmin，LI Xiangfang．Theoretical study on liquid drainage technology with nitrogen by coiled tubing［J］．Oil Drilling ＆ Production Technology，2009，31（1）：61－64．

［9］张广文，白永忠，李奇，等．工艺安全管理系统的核心要素——工艺危害分析［J］．安全、健康和环境，2009，9（9）：2－5．ZHANG Guangwen，BAI Yongzhong，LI Qi，et al．Process hazards analysis－core part of process safety management［J］．Safety Health ＆ Environment，2009，9（9）：2－5．