江苏油田页岩油水平井可溶桥塞钻磨工艺实践与认识

2022-03-06李汉周谢善霖

复杂油气藏 2022年4期

叶红，李汉周，谢善霖

（中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院,江苏扬州 225009）

HY1HF 井分22 段实施分段压裂,施工排量为17～18 m³/min,施工压力为64.5～104.9 MPa,总液量为8 9712.3 m³,总砂量2 356.7 m³。压后采用2 mm油嘴放喷返排,返排即见油,但压力下降快。分析认为井筒桥塞未完全溶解,实施钻磨桥塞作业后,压力下降变缓,钻塞前平均每采1 000 m3液压力下降4.63 MPa,每单位返排率平均压力下降5.9 MPa,钻塞后平均每采1 000 m3液压力下降0.66 MPa,每单位返排率平均压力下降0.62 MPa；钻塞后弹性产率增大,由钻塞前220 t/MPa 增大到1 540 t/MPa；同时,钻塞后各层段动用相对均衡,因此,页岩油井压后放喷投产后期必须采取钻磨桥塞工艺来提高油井产能。

1 前期钻磨桥塞存在的问题

统计HY1HF井钻磨桥塞施工的磨铣时间,该井共钻磨21 个桥塞,平均综合单个桥塞磨铣时间为116 min,远高于其它油田的31 min,磨铣效率偏低。分析认为,一是选用磨鞋直径偏小,导致桥塞碎块大,不易冲洗出来；二是螺杆钻动力不足,磨铣时间增加；三是钻磨液携砂不强,产生重复磨铣；四是未使用水力振荡器,水平段钻压无法控制。

针对上述问题,借鉴其它油田施工经验,优选钻磨参数、工具,筛选钻磨液体系,优化钻塞管柱设计,同时提出钻塞施工操作规范,为钻磨水平井桥塞提供切实可行的技术方案。

2 钻磨桥塞工艺参数优化设计

2.1 钻具及磨鞋优选

采用的井下动力钻具组合为：连续油管接头+双回压阀+液压丢手+双启动循环阀+双向震击器+螺杆马达+磨鞋。

螺杆马达：对比选用大功率（1 490 N·m）、高转速（250～500 r/min）、能连续工作200 h 以上的高效螺杆马达。

水力振荡器：在水平段施工中,针对井深加深,长水平段长、摩阻扭矩大、定向托压、井底温度高等复杂情况,采用水力振荡器,能有效地稳定工具面、降低摩阻,解决长水平井定向托压难题,提高机械钻速。

高效磨鞋：田明工作室自行设计的高效双向防卡磨鞋采用5 翼PDC 镶齿,切削能力强,研磨性好,本体采用缩径设计,可通过较大桥塞碎块,同时具有双向磨铣功能,避免上提卡钻的风险。

2.2 钻压选择

连续油管钻磨桥塞过程中,可根据油管悬重和地面泵压来确定钻压的大小。总结现场作业情况,随着钻压的提高,虽然可短时间内提高钻磨速度,但是产生的磨屑尺寸较大,不易返排,易形成卡堵；另外容易聚集到磨鞋底部,造成反复钻磨,引起跳钻,导致磨鞋底部切削齿掉落,使磨鞋的切削能力减弱,从而撕扯复合桥塞的橡胶,产生更大的磨屑,如此反复,形成恶性循环［1］。对比SD1、QY1HF 及HY1HF 钻磨施工情况,采用“低钻压、高转速、小进尺”设计思路,将桥塞钻磨成细小的碎屑,便于钻磨液携带返出井口。结合现场实际工作经验,综合推荐钻压为0.5～1.5 t［2］。

2.3 排量选择

排量是连续油管钻磨桥塞作业最重要的参数之一,不仅关系到螺杆钻的工作性能,而且关系到钻磨效率和携屑效果。在HY1HF 井捕屑器滤网中发现,钻磨过程中最先上返至地面的是复合材料屑和小尺寸橡胶,随后是金属碎屑和砂返出,说明磨屑的返出规律与其密度大小成反比［3］。取可溶桥塞碎块（2.5 mm×2 mm）及胶皮做沉降实验,结果如表1。

表1 桥塞碎块、胶皮沉降速度 m/s

可溶桥塞密度为1.9 g/cm3,石英石堆积密度为1.7 g/cm3,最大粒径的石英石下沉速度为0.393 m/s,通过实验证实了桥塞碎屑和压裂砂具有相同的沉降速度。

采用牛顿-雷廷格计算法分别计算直井段砂粒沉降速度、斜井段环空止动返速和水平段砂粒的瞬时启动流速,获得砂粒的瞬时启动流速,计算直井段、斜井段、水平段不同阶段排量［4］,结果表明,直井段最小排量为2AV（2×油套环空截面积×沉降速度）,水平段最小排量为3AV,根据H2CHF 井、HY3HF 井的油套环空容积,计算得出最小排量,如表2所示。

表2 水平段最小排量计算结果 L/min

3 钻磨液体系筛选

由于水平段钻磨液的上返方向和碎屑沉降方向近乎呈90°夹角,所以钻磨液流速不再是携屑能力的决定因素,钻磨液的性能起更重要的作用。因此钻磨液必须具备一定黏度,以达到一定的悬浮能力,同时要具有一定的润滑性,以降低连续油管的内摩阻［5］。通过多次实验对比分析,参考其它油田经验,选用压裂用聚合物稠化剂体系,质量分数0.07%～0.15%。