水平井筛管疏通加固修井技术

刘云

【摘 要】稠油、特稠油、超稠油热采水平井在注汽开采中水平段套管、筛管损坏较严重。通过分析稠油热采水平井特点、修复难点，有针对性的研制了新型工具和工艺方法。形成了冲砂、打印、试压找漏、疏通、筛管加固等工艺步骤。摸索出水平井大修施工合理的技术参数；开发出用于热采水平井的打印工具、扶正降摩阻工具、疏通工具、试压工具等，形成了稠油热采水平井筛管疏通加固施工一套新的技术方法和操作规范，为于该类井的复产提供技术手段。

【关键词】水平井；冲砂；打印；疏通；下筛管加固

文章编号：ISSN1006—656X（2013）09 -0227-01

稠油、特稠油、超稠油开发都需要注高温、高压蒸汽开采；因此很多井在热应力作用下，油层筛管出现破损、错断、撕裂等现象较为严重。筛管破损后地层大量出砂，造成埋藏油层或卡泵等油井故障。采用筛管疏通技术，使植入小一级筛管手段得以实现，加固后的水平段井眼抗挤毁能力提高，防砂能力增强。三年来实施了三十多口井，成功率85%以上，恢复产油量10多万吨。

一、辽河油田水平井现状和特征

辽河油田水平井数量多、种类多，套管种类差异大、井深差异大、油藏类型差异大、原油性质差异大。根据水平井摸底结果显示，调查的822口井中，各种原因关停井为172口，占20.9；其中，水淹井65口，低产低效井50口，其它原因57口，分别占8.0%，6.0 %，6.9%。主要特征如下：

（1）多数为筛管完井。从裸眼砾石充填筛管完井、金属纤维筛管完井发展到激光割缝筛管完井，近几年基本上采用的是激光割缝筛管工艺。

（2）热采水平井的井身结构类型较多，根据区块工艺的不同，所采用的井身结构也不同，一般中曲率以上井较多。

（3）多数为砂岩地层，交结疏松，成岩性差，易出砂；原油粘度高，有的区块原油在地层或井筒内不能流动；储层压力系数低，作业中易漏失。

（4）蒸汽吞吐开采或汽驱开采，温度一般在300℃左右。作业中邻井注汽易出现汽窜井喷。受热应力影响，隔热封隔器以下套管、筛管受损严重。

二、水平井筛管损坏原因及修复技术难点

（一）筛管损坏原因分析

稠油水平井存在着地层胶结疏松、采油井段长、地层出砂较重、油质稠等特点，在开采过程中频繁注汽、起下管柱作业，使得套管、筛管损坏，以及井下落物等事故较多。易出现套管、筛管错断、撕裂、油层套管、筛管接箍脱扣、套管、筛管孔洞等现象。

（二）水平井筛管疏通技术难点分析

（1）钻柱在水平段受摩擦力的影响严重。

钻压难以掌握，地面显示钻柱的悬重与实际悬重相差较大，难以判断工具受力状态；提升负荷损失大，受摩擦力影响，地面施加的拉力很难传递到水平段的鱼顶位置，因拉力损耗大，不能最大限度的传递到卡点上；扭矩传递困难，磨铣转速受限制；钻柱中和点准确掌握，造成多次起下钻也无法在恰当位置倒出钻具。

（2）井眼斜度大，打印铅模沿程受损，破坏印迹，使鱼顶印痕难以判断。长水平段尾端钻压消耗殆尽，难以形成印记。

（3）热采水平井疏通加固前后需要对筛管以上套管验证密封性。Ф244.0mm套管需要密封的空间大，封隔器胶筒承受的载荷成倍增加。在大斜度段、水平段靠钻柱重量，压缩式封隔器的轴向坐封载荷难以施加，密封性不能保证。通常的扩张式封隔器坐封后，难以环空加压和密封性验证，如果地层漏失严重封隔器解封困难。

三、大修工具和施工技术参数研究与应用

（一）钻柱降摩阻扶正器

降低钻柱与井壁摩擦阻力是水平井修井首先要解决问题。设计开发的扶正器工具，扶正器轴向滑动体能够在钻柱上下过程中与套管壁接触，产生旋转而减少了钻柱与井壁的摩阻。在钻柱旋转磨铣过程中，它的轴心随支撑钻柱旋转，径向旋转套支撑在套管壁上不动，降磨阻扶正器经现场试验测得平均降低上提磨擦阻力43.2 % ，提高钻柱加压力41.2 % ；减少反转圈数55 %。

（二）套（筛）管打印检测工具

通过分析铅模的印痕形状，可以比较清楚地反映出鱼顶的尺寸和形状、套管变形状况等，进而确定下一步措施。常规铅模胎体裸露、铅体长，起下时易在造斜段、水平段造成严重磨损、脱落，印记易被破坏。为了解决这些问题，研制了液压伸缩式铅模端面打印器和套（筛）管壁破损打印器。

（三）套（筛）管磨铣疏通工具

研制了Ф177.8mm筛管疏通系列钻铣、磨铣工具。水平井磨铣、冲砂过程中碎屑、砂的上返速度非常重要，在保证泵的排量和上返速度的前提下还不能将泵压提的过高。现场取得的数据显示，泵压控制在8.0MPa 时，泵排量能达到800-1200 l/min，在这样的参数下打通道，能满足井液携带钻屑，平稳钻进。二是布齿方式、结构上进行了优化设计，磨铣工具在造斜段以下紧贴套管底部工作，其镶嵌的硬质合金最多不能大于工具本体外径，这样既能起到领眼、扶正作用，又可以对变形部分加以磨铣。三是提高了钻铣速度10-20%。

（四）打捞解卡技术

液压增力器的改进在原增力器的基础上经过两次改进形成了现有的液压增力工具。

液压可退式捞矛，水平段打捞时如果捞获后不能解卡，需要退出打捞工具。该工具可通过液压方式退出打捞矛，实现解卡功能。避免通过钻柱动作实现脱手。

钻柱液压安全接头，钻杆在大斜度井段和水平段实施旋转磨铣作业时，当钻具一旦出现遇卡，使用常规的机械式安全接头难以顺利实现脱手；研制的“水平井钻柱液压安全接头”通过钻杆内打压的方式实现脱手，不需要钻具动作的操作来实现脱手。与油管液压安全接头相比，其具有传递高扭矩的功能。

四、水平井大修施工的体会和认识

（一）水平井大修钻柱组合要遵循的设计原则：

水平井钻柱遵循“避免或减小对套管的损坏” 的原则。水平井钻柱遵循“下得进、起得出” 的原则。水平井钻柱遵循“在满足施工要求的前提下结构越简单越好” 的原则。

（二）水平井打捞遵循的原则

水平井打捞应遵循“下得去、抓得住、起得出、有退路”的原则。要保证工具、钻柱能够顺利地通过造斜段、水平段，并保证其技术性能不变。对于曲率较大、井眼较小的井，工具下井前要认真地研究井斜数据、井眼轨迹，分析计算大直径工具能否自由通过。打捞过程中如果遇卡，应能够有一个足够的解卡力解卡；如果不能解卡要确保能顺利退出，万不得已，才能从安全接头退出。尽量避免发生新的落物。打捞工具的中心线要与落物的的中心线基本一致，易于捞获。

（三）水平井打通道（钻、磨、铣）作业遵循的原则

水平井钻、磨、铣作业需要钻柱在90°甚至大于90°的井眼内旋转作业，参数选择不合理会造成钻柱损坏或套管损坏，应遵循“高排量、低转数、控制反扭矩、不损坏套管”的原则。钻、磨、铣过程中循环液的排量对碎屑、砂的携带能力至关重要。钻、磨、铣过程中控制转数以确保地面和井下的安全，也是非常必要的。根据井况，在钻柱与曲率较大的位置、水平段、钻头上部安装降磨阻扶正器是减少反扭矩的有效手段之一。水平井井眼轨迹复杂，钻磨铣工具极易将造斜段或水平段套管损坏或开出套管，造成大的技术事故。因此，对于磨铣工具的要求十分严格。在选择磨铣工具时首先要考虑能否伤害到套管，只有在不破坏套管的前提下，才能考虑它的其它功能。

参考文献：

[1]刘喜林 难动用储量开发稠油开采技术 北京：石油工业出版社 2005.

[2]汪志明.油气井流体力学与工程 北京：石油工业出版社 2008.