水平井多级滑套钻铣和冲砂工艺的研究与应用

2014-07-07章伟

中小企业管理与科技·下旬刊 2014年5期

摘要：介绍试验作业井结构和井况，进行综合技术分析，剖析工艺难点和对策及施工难点。HH37P19井钻铣工艺的成功实施，将为连续油管在水平井后期开发中提供广阔的作业空间。解除了油气通道障碍，为下步油气开发和正确评价储层提供了前提条件；同时证明了连续油管在水平井进行钻铣的可行性。通过合理配置钻铣工具，选取适合的钻铣介质，优化施工参数，可实现长水平段中多级滑套钻铣及冲砂作业一次性完成。

关键词：水平井多级滑套钻铣冲砂

水平井与多级分段压裂工艺的突破为超低渗油藏的开发奠定了基础，但这类工艺常见的问题是很多井排液期间难以将压裂小球返出，加上投球滑套内径逐级缩小的设计，一旦地层出砂，将导致降产或停产。我们研究“水平井多级滑套钻铣和冲砂工艺”后，在红河37平19井，首次在我国采用连续油管水平井多级滑套钻铣工艺试验，成功钻除水平段9级投球滑套，实现水平段冲砂距离545m，该工艺的成功实施，使该井原油产量由1t/d提升至6t/d，并为该类型井的后期处理寻到有效途径。

1 作业井结构和井况

1.1 作业井结构 HH37P19井采用该技术实施12段压裂改造并投产，井筒结构及压裂施工如图1所示，井内有1级压差滑套及11级投球滑套，因压裂过程中所投入的11枚小球均未能在放喷及投产过程中返出地面，因此无法采用连续油管或常规油管冲砂工艺对该井实施处理，采取连续油管钻铣工艺将小球及滑套扫除，同时将水平段砂体冲出，是较好的方法。

图1 HH37P19井井筒结构及压裂施工图

1.2 作业井况

该井在钻进水平段过程中溢流，共产原油40t，钻遇砂岩总长度为775m，钻遇油气显示605.5m，录井、测井资料显示较好，同区邻井红河37平20井日产液15.2t/d、日产油5.5 t/d、含水63%、动液面1700m（沉没度约100m），而红河37平19井日产液12t/d、日产油1t/d、含水91%，生产曲线见图2，动液面已降至1803m（泵挂位置）。分析认为红河37平19井目前的产油能力不是真实地层产能，可能是压裂后返排速度过快，在水平段某段出砂产生砂堵，致使前几段不出液，需进行井筒处理，提高该井产量。

2 技术分析

2.1 1.75"连续油管下入分析连续油管下入模拟分析，通过CEBROUS软件对连续油管钻铣管柱在HH37P19井中进行钻铣作业进行下入模拟见图3，从图中可以看出，下入悬重（黑）在3200m前未与自锁极限（绿）相交，认为该深度可以完成1.75"连续油管下入。

图3 1.75"连续油管下入模拟图

2.2 施工参数分析

参数计算：

V临界=2.73■

式中：V临界——冲砂时携砂液临界速度（m/s），d ——砂粒直径（mm），ρ砂——砂粒密度（kg/m3），ρ液——携砂液密度（kg/m3）。

进而可以求出冲砂的最小排量：

Qmin=V临界×A

式中：Qmin——冲砂要求的最低排量（m3/s），A——冲砂液上返流动截面积即环空截面积（m2）。

压裂砂的粒径在0.45mm-0.9mm，要保证砂粒能返出地面。垂直段液流的速度为砂粒沉降速度的2倍，水平段液流的速度为砂粒沉降速度的10倍，这需要在泵压不超高的情况下，尽可能地加大排量，通过对不同粘度的临界携砂排量和相应施工状态下的压力进行计算见表1，从表1看出，选取粘度为20mPa.s的胍胶液作为钻铣液，能较好地减小摩阻，降低施工泵压，提高施工排量。

表1 1.75"连续油管不同冲砂液及排量对应的井口压力表

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根据下入模拟及计算的参数，对照连续油管相关技术参数见表2，从表中能够看出，使用1.75"连续油管实施钻铣作业，能够在抗拉、抗压等方面满足施工要求，唯一不足之处在于1.75"连续油管的有效长度只有2950m，无法完成后2个投球滑套的钻铣工作。

表2 1.75"连续油管参数表

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3 工艺难点和对策及施工分析

3.1 工艺难点

①配合泵车的选择：连续油管摩阻及工具压降会导致施工泵压较高，加上钻铣单个滑套周期较长，若要多级滑套连续施工，配合泵车的高压连续作业能力很重要。

②管柱砂埋的风险：若实现钻铣+冲砂作业同时完成，就无法实现反循环冲砂（油管泵入连续油管返出），水平井正循环冲砂管柱砂埋风险较大。

③钻铣钻压的合理控制：既要保证施工钻压不能超过工具组合中工具最小加压负荷，又要确保施加钻压能够有效钻铣滑套。

④工具的优选是钻铣成功的关键，也在很大程度上决定了钻铣施工的效率和成功率。

3.2 技术对策

①常规的固井车常会因无法承受高泵壓下的长时间作业导致发动机高温，而配备压裂车除成本较高外，还会因排量较低的原因使压裂车无法完成自锁。目前有种千型泵车，可以完成高泵压、低排量下的长时间作业，成为连续油管作业配合车的首选。

②如果要避免连续油管被砂埋，需做好以下几点工作：一是要选择有降阻及携砂能力的冲砂液，为更高的施工排量提供条件；二是要根据泵压及连续油管操作手的经验来判断出砂量，从而合理控制冲砂时连续油管的下入速度；三是冲砂到位后要充分循环，冲砂结束后待工具上提至安全位置后方可停泵；四是冲砂至每个滑套部位时，要密切关注返出情况，如果返出口排量减少或失返，要立即快速上提连续油管至安全井段。

③钻铣钻压控制需要连续油管操作手有丰富的现场施工经验，可以将每次所需加压控制在0.5t以内，并能有效观察到钻压的回升。

④磨铣头必须符合刀片式设计，合金质量要过关，确保一个磨铣头可以完成2-3级滑套的钻铣作业；此外，马达的使用寿命及排量范围对钻铣施工也很重要。

3.3 施工分析

①滑套前压裂小球与滑套间的相互滑动，为钻铣施工带来很大难度，造成钻铣各滑套时长各异；

②钻铣液经井内循环后，粘度下降，使得减阻效果减弱，这是导致后期泵压过高的主要原因；

③钻铣液携砂能力足够好，返出排量足够高，可以同时完成钻铣及冲砂作业；

④冲砂作业靠近每个滑套时，要格外注意观察返出排量，如出现排量降低或失返现象，应立即上提油管至安全井段。

4 结束语

①HH37P19井钻铣工艺的成功实施，将为连续油管在水平井后期开发中提供广阔的作业空间。

②HH37P19井成功实施钻铣作业，解除了油气通道障碍，为下步油气开发和正确评价储层提供了前提条件；同时证明了连续油管在水平井进行钻铣的可行性。

③连续油管操作人员可以凭经验判断井筒内砂量的多少，进而根据返出口的砂量判断井内砂体是否完全返出。

④通过合理配置钻铣工具，选取适合的钻铣介质，优化施工参数，可实现长水平段中多级滑套钻铣及冲砂作业一次性完成。