连续油管冲砂解堵工艺在超高压深井中的应用

2018-05-07何银达张玫浩秦德友党永彬吴云才

钻采工艺 2018年2期

何银达，张玫浩，秦德友，赵鹏，党永彬，吴云才

(塔里木油田分公司天然气事业部)

连续油管技术应用于油田生产，以其灵活、高效、安全的特点广泛应用于各个领域，对一些常规技术难于处理的问题，运用连续油管技术可迎刃而解。例如超高压气井出砂、管柱堵塞，常规冲砂作业需要先压井后作业，势必会造成地层的伤害；而且作业工序复杂、风险高、作业周期长、成本高昂，将大大延缓油气井投产的时间，不利于生产指标的完成和经济效益的最大化。

目前塔里木油田使用连续油管井下作业，主要集中在气举、打水泥塞、低压井冲砂解堵等，超高压深井连续油管冲砂解堵作业风险大、经验少，必须综合井况，在连续油管受力分析、井控安全、冲砂液性能、工具选择等方面进行分析论证，充分发挥连续油管作业高效、安全、低成本的优势。

一、基本概况

迪那气田位于塔里木盆地迪那2号构造，气藏埋深达5 318 m，压力系数2.06～2.26，属异常高压系统；20℃凝析油平均密度0.795 g/cm3，地层水为CaCl2水型，密度1.01～1.05 g/cm3，矿化度大约10×104mg/L。

近年来，随着气田的深入开发，多口井出现生产管柱严重堵塞导致关井的情况。例如迪那3井，2009年6月投产至2010年8月，油压从84 MPa下降至53 MPa，此后该井两年内2次实施油管穿孔作业，增加地层流体渗流通道，油压上涨明显。2014年11月井口取样阀门被砂堵死。2016年3月下入Ø42 mm通井导锥在3 627 m处遇阻无法通过(可能存在油管变形)，最终因油压过低关井。

若要恢复该井生产，可采用钻机大修或连续油管冲砂解堵工艺。由于钻机大修成本高、作业周期长、不利产层保护，决定采用连续油管进行作业。

二、连续油管冲砂解堵难点及风险点分析

(1)连续油管冲砂解堵为带压作业，该井为超高压气井(关井井口压力70.3 MPa)，作业中面临着很高的井控风险。

(2)连续油管长时间、承受高压作业，极易产生疲劳损伤；深井负荷重(人工井底5 208 m)，易超出连续油管强度承受范围。

(3)该井生产管柱异物堵塞情况不明，也可能存在油管变形；而且从井口取样阀门的砂样分析，存在细砂及粉砂，冲砂中保持冲砂液清洁干净、避免恶性循环是难题，以上这些都可能导致连续油管在冲砂解堵中卡钻。

三、方案论证

1.防喷措施

(1)将低压井使用的单防喷器组加单防喷盒组合更换为双防喷器组加双防喷盒组合(防喷器从上至下安装有全封、剪切、卡瓦及半封闸板)；将连续油管冲洗工具的单活瓣式单向阀更换为双活瓣式单向阀，以提高安全系数。

(2)现场配备足够数量、合理密度的高密度钻井液以及压裂车组，在突发紧急情况下，可保证迅速将井压稳，确保井控安全。

2. 连续油管设备优选

2.1 连续油管优选

2.1.1 连续油管强度校核

以Ø50.8 mm-7000 m Tenaris公司HS-90-C连续油管为例进行校核，参数见表1。

(1)连续油管的重力按连续油管下入的最大深度4 751 m计算为：F重力=24 135 kg。

(2)连续油管安全极限拉力:F极限拉力=35 626 kg(以80%安全系数考虑)。

表1 连续油管参数

(3)连续油管浮力:F浮力=3 382.9 kg。

(4)连续油管的摩擦力:F摩擦力=2 625.5 kg(考虑井内压力较高的情况下，防喷盒压力加至7 MPa时，将增加250 kg的摩擦力)。

(5)摩阻附加拉力：当冲砂施工排量在0.25 m3/min时，管内流体的摩阻压降约为25 MPa,其摩阻附加拉力为:F摩阻附加拉力=3 070 kg。

(6)上顶力:当下深至4 751 m，管柱疏通后，根据地层压力及冲砂液液柱压力计算井口压力为31.6 MPa，连续油管受到的上顶力F上顶力=6 405 kg。

以同样的方法对Ø38.1 mm-7 000 m宝钢公司CT-90连续油管校核后进行比对，得出两种规格连续油管综合受力，见表2。

表2 连续油管综合受力表

由综合受力分析计算以上两种连续油管受力均是安全的。

2.1.2 连续油管摩阻压降测试

以0.20 m3/min的排量分别向以上两种规格的连续油管(末端未安装冲洗头)注清水，测试得出Ø50.8 mm、Ø38.1 mm连续油管相应的摩阻压降为20、51 MPa。

综上，两种连续油管强度均符合要求，考虑到该井为超高压气井，控制回压较高，所以从控制施工泵压的角度出发，优选Ø50.8 mm-7 000 m Tenaris连续油管。

2.2 辅助配置优化

(1)从连续油管作业时间可能很长考虑，为避免吊车连续长时间悬吊注入头，带来安全隐患，特别配置承载力达45 t、高15 m的注入头塔架进行作业。

(2)配置连续油管在线监测仪，对连续油管壁厚、椭圆度、划痕等缺陷情况进行作业全程、实时无损检测。

3．冲砂液

3.1 冲砂液体系

清水+0.45%稠化剂+12.5%NaCl+0.4%温度稳定剂，该体系要在抗盐、抗高温、携砂能力等方面满足施工要求。

3.2 冲砂液性能

(1)抗盐性能见表3。

表3 冲砂液抗盐性能测试

(2)抗高温性能见表4。

表4 冲砂液在130℃流变测试不同时间点的黏度数据

(3)冲砂液的携砂性能及排量确定。通过落球法沉降实验确定砂砾在冲砂液中的沉降速度，并计算不同排量下流体在连续油管与油管环空的上返速度，确定合理的排量，见表5。

表5 砂砾沉降及环空流动速度表

根据冲砂施工要求，一般直井段要求环空上返速度是砂砾沉降末速度的2倍以上，即可将砂砾有效携带出井。从表5分析，此冲砂液在各排量下均可满足携砂要求。考虑到排量大则冲砂效率高，在现场设备工作条件允许下，尽量提高排量[1]。

四、施工简述

(1)安装施工设备，并按规定试压、检测、调试合格。

(2)连续油管循环冲砂，Ø5 mm油嘴开井；工具组合:Ø54 mm双活瓣式单向阀+Ø54 mm冲洗头，冲砂井段3 612～3 734 m，进尺122 m，回压41.2～30.9 MPa，套压61.9～57.6 MPa，泵压38.0～33.7 MPa，排量0.20～0.27 m3/min，累计注入量226.0 m3，累计返出92.1 m3(除砂6 L)。

(3)长时间循环冲砂无进尺，实施连续油管钻磨冲砂；工具组合:Ø54 mm双活瓣式单向阀+Ø54 mm液压丢手+Ø54 mm螺杆马达+Ø58 mm平底磨鞋，钻磨井段3 068～3 736 m，进尺668 m，回压31.9～39.7 MPa，套压56.1～63.2 MPa，泵压56.5～59.4 MPa，钻压0.5～1 t，排量0.21～0.28 m3/min(期间上提下放多次在不同位置遇阻，累计除砂49 L)。

(4)长时间钻磨无进尺，并且发现堵塞物含有垢。通过化验垢的成分，确定除垢剂配方，注入除垢剂8.7 m3，井深3 997 m，浸泡时间2 h。

(5)连续油管钻磨冲砂(工具组合:Ø54 mm双活瓣式单向阀+Ø54 mm液压丢手+Ø54 mm螺杆马达3.12 m+Ø62 mm平底磨鞋)，钻磨井段3 720～4 687 m，进尺967 m，回压61.6～34.5 MPa，套压67.7～54.5 MPa，泵压43.3～58.5 MPa，排量0.20～0.28 m3/min(累计除砂52.7 L)。