渤中油田大位移套管完井作业难点及技术措施

刘晓宾，刘 峰，徐 鲲，和鹏飞

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

渤海油田的开发，通常采用海上平台集中开发的方式进行，通过在海底安装导管架，并依次布置采油井口，也方便后期采油平台集中管理和油气处理、运输。为了尽量扩大开采面积，大多数井实施为定向井，部分井实施为大位移井，以保证油井目的层涵盖尽可能大的储层面积。渤中油田属于此类油田，部分井实施为大位移套管井。

大位移井的实施，能够实现油井对千米之外的储层进行开采。但是，随之而来的是施工难度的增加，为了保证尽可能大的水平位移，往往通过浅层造斜、深部地层大井斜稳斜的方式。因此通常具有连续造斜段垂深较浅、连续造斜段狗腿贴近极限值、深部地层稳斜段长等特点。在完井作业中，存在井眼清洁难度大、目的层易出砂垮塌、生产管柱电缆易磨损、启泵易过载等难题。

1 概况

渤中油田储层岩性主要为细砂岩、含砾细砂岩与泥岩不等厚互层，砂岩岩性以中、细粒岩屑长石砂岩为主。砂岩含量15.8 %～32.3 %，平均孔隙度16.9 %，平均渗透率273.1 mD，储层物性中孔、中渗。地面原油为中质原油，具有胶质沥青质含量中等、含蜡量高、含硫量低等特点。

在该区块实施的大位移井，具有井斜大、稳斜段长等特点，目的层的井斜往往接近水平段，钻完井作业难度远远高于常规定向井。针对大位移井的特点研发配套技术，并制定相应的作业措施，避免完井作业出现复杂情况，保证渤中油田的高效开发和作业安全[1-4]。

2 大位移套管完井作业难点

大位移套管井由于井斜大、稳斜段长，井底杂质及泥浆中的加重材料在井底沉积，井筒清洁的流速远高于常规井；井底杂质返出不完全，容易造成后续管柱阻卡、污染储层等问题。同时，储层段井斜大，射孔后容易出现地层出砂、高边炮眼垮塌，从而引起砂埋管柱、砾石充填起砂桥、地层垮塌等一系列问题。最后，下入生产管柱摩阻增大，管线磨损风险高，电泵下入位置井斜大也容易造成启泵困难。

2.1 井筒清洁难度高

按照流体携带固相杂质的分析数据，对于井斜大于55°的井，井底杂质极易在下井壁形成岩屑床，且不易清除。如果携砂速度不能将井底杂质携带出井筒，停泵后，井底杂质在井底沉积，容易在钻台接箍处堆积成台肩或形成砂桥，在下入射孔管柱、防砂管柱时容易产生阻卡，影响作业的成功率。尤其对于复合套管井，由于套管尺寸的变化，容易使岩屑在套管变径位置堆积形成砂桥，下入后续作业管柱时产生阻卡。

井筒清洁作业中，碎屑产生来源主要有五个：井口小型落物、套管内壁附着物、固井过程中水泥残留、钻井过程中套管附件碎片、裸眼段返出碎屑，碎屑沉积部位多位于尾管挂顶部、井口等变径部位（见图1）。

2.2 地层出砂风险大

图1 回收抗磨补芯时冲洗出的固相颗粒

渤中油田多为高孔中高渗疏松砂岩油藏，地层胶结强度差，在射孔揭开储层后，射孔液、完井液等外部流体侵入储层，储层砂体受外部流体浸泡后，应力情况及胶结强度发生变化，对于大斜度井，在重力的作用下，地层极易出砂。

地层出砂后，原有孔隙结构被破坏，炮眼垮塌，直接导致油井减产甚至无产出；若地层砂返出过多（见图2），套管周围地层亏空，容易造成储层垮塌，造成套管变形或者破损，影响井筒完整性。

图2 射孔后地层出砂并冲洗至地面

图3 大位移套管井下入生产管柱时电缆磨损情况

2.3 生产管柱作业难点

对于大位移井，生产管柱下入过程中，由于重力影响，管柱贴近井眼低边一侧，因此油管外壁与单侧套管内壁产生摩擦严重，随生产管柱下入井内的电缆、液控管线、电泵机组及工具等在摩擦的过程中，存在磨损较重造成电缆绝缘失效、线缆磨断等风险（见图3）。电泵机组下入位置井斜较大时，由于电潜泵的转子不居中，容易造成启泵易过载、初始电流高、电泵运行摩阻大等问题。

3 大位移套管完井适应性技术措施

3.1 井筒清洁工艺

在完井作业时，通常下入一趟刮管洗井管柱进行井眼清洁，保证井筒内干净后再进行后续作业。在刮管洗井作业时，环空返速越高，洗井效果越好，因此要尽可能的提高洗井排量并保证环空容积尽可能小；与此同时，采用新工具保证大井斜段的井筒清洁[5]。

3.1.1 活动管柱破坏岩屑床 在刮管洗井作业时，保持洗井排量最大的同时，间歇上下活动管柱，并缓慢正转管柱，使管柱在井底处于运动状态，钻杆在运动的过程中能够破坏井底的岩屑床，期间由于流体扰动造成的紊流效果，也能够提高洗井效率，有效防止固相杂质沉降。

3.1.2 采用新型井筒清洁工具 在刮管洗井作业中，悬浮颗粒可以随洗井液排出，但水泥残渣、铁屑等密度较高的固相颗粒，由于返速不足以携带出井口，容易在井底堆积，对后续作业产生影响。采用新型井筒清洁工具，在刮管洗井过程中，能够将井底的固相杂质进行收集（见图4），避免部分固相颗粒在井底沉积，对后续下入管柱造成阻卡，保证后续作业的顺利。

图4 新型井筒清洁工具收集井底杂质

3.2 屏蔽暂堵技术

大位移井疏松砂岩地层在射孔作业后，容易出现地层出砂。针对这种情况，为了减少完井液对储层的伤害，研发一种无固相成膜暂堵完井液。该完井液在满足常规完井液不伤害储层的特点外，添加一种可以自动降解的纤维类添加剂，液体黏度高，悬浮性能好，并且能够在炮眼表面形成一层致密薄膜封堵储层，封堵效果远好于常规完井液（见图5），能够避免外部流体侵入储层，也避免地层出砂，保证射孔和防砂作业时储层的稳定和井筒清洁，保证作业工具安全和循环通畅[6-8]。

图5 暂堵型完井液与常规完井液岩心浸泡（30 s）情况对比

3.3 生产管柱精细下入技术

针对大位移井生产管柱下入难题，从两方面进行解决[9]。

对于电缆、管线磨损较重的问题，在管柱下入时，根据井眼实钻轨迹，结合起钻时对钻杆磨损位置的确认，找出在起下钻过程中磨损较重的一侧，并与井口方位进行对应，在下入生产管柱时，将电缆、管线及工具接头等易磨损的位置，远离易磨损的一侧，避免在下入过程中对管线等的磨损损害。

对于电泵下入位置井斜较大的井，经常存在启泵投产时出现过载的情况，主要原因是由于电泵转子在井底偏向电泵一侧，造成起始摩阻增大，从而造成启动电流高，引起启泵过载。可以尝试边反循环边启泵，由于流体的冲洗作用，电泵转子处于浮动或者缓慢转动的状态，启泵的起始摩阻降低，更容易启泵成功。如果仍无法顺利启泵，则尝试使用工频柜进行启泵，由于变频柜初始启动电压和频率较低，提供的初始功率和初始扭矩较小；而工频柜提供的初始电压为额定电压，初始功率和初始扭矩远大于变频柜，更容易启泵成功。另外，启泵过载也与地层流体黏度有关，一般对高黏度、高含蜡原油，特别是稠油温度降低以后，黏度急剧提高，从而造成启泵过载，对于该种情况，一般尝试用地热水或者稀油对电泵进行冲洗，将电泵位置的高黏度原油清洗出来后，再进行启泵作业。

4 结论

为了适应渤中油田高效开发需要，并根据现场作业的经验总结，探索出一套适用于渤中油田大位移套管完井作业的技术措施，避免了大位移和大井斜产生的作业风险，有效的防止了地层出砂和储层伤害，保证现场完井作业的安全高效。

该技术对常规大位移套管完井具有普遍适用性，为其他区域类似井作业提供经验借鉴，具有广泛的推广价值。