低密度微泡沫液放喷技术在大斜度及大位移井中的应用

王瑞祥，冯 硕，张 辉，孙帅帅，谭绍栩

[1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459]

平衡射孔负压返涌是渤海油田疏松砂岩储层应用最为广泛的射孔方式，根据地层的渗透率和污染程度选择合理的负压值，根据储层压力及负压值设计射孔管柱中空钻杆长度；在射开储层后，将射孔枪起出射孔段，坐封机械可回收式封隔器，钻杆内投棒砸开射孔管柱中的负压阀，利用地层与钻杆内液柱的压差，对储层进行返涌放喷作业，以清除射孔碎屑及压实带，清洗射孔孔道的污染，提高油井产能[1-2]。但在大斜度及大位移井中，由于井斜大、稳斜段长，钻杆内投棒以及电测校深仪器无法依靠自身重量下放到位，无法实施平衡射孔负压返涌工艺。在渤海油田，目前大斜度井及大位移井多采用动态负压射孔或单独放喷工艺。动态负压射孔工艺，在射孔瞬间造负压，此时射孔枪尚在射孔段内，对于疏松砂岩等易出砂储层存在较大的工程卡枪风险[3]，应用范围受限。单独放喷工艺，在射孔作业之后单独下入一趟管柱进行放喷作业，该技术目前应用较多，作业安全可靠，但需要单独下入一趟管柱实施，增加作业工期。对于日费高昂的海上完井作业，亟待一种新的工艺，以达到安全、高效、降本的目标。

1 低密度微泡沫液放喷技术

1.1 技术原理

低密度微泡沫放喷技术依托于泡沫工作液，泡沫工作液的密度范围在0.50～0.99 g/cm3，可根据需要进行调配。现场可依据地层压力与设计负压值计算出所需要的泡沫液压力值，并根据泡沫液密度值，向钻杆内替入相应高度的泡沫工作液，按照射孔放喷程序，做到油层隔离后通过打开地面考克进行放喷作业。

本工艺下入平衡射孔管柱，该管柱具备泵送电缆校深或随钻校深的功能，射孔后起钻，将射孔枪起钻至射孔段以上，根据负压值向钻杆内正替设计量的低密度泡沫完井液，坐封机械可回收式封隔器隔离储层与上部液柱压力，导通放喷流程进行放喷。

1.2 微泡沫液性能特点

微泡沫液无毒、无刺激性气味，对人体、环境无伤害；无需大型设备配合，即用即配，泥浆池可实现配制。作业结束后，泡沫液可回收至泥浆池，经过剪切处理后可以继续配置完井液使用。泡沫液工作液密度可调，结构稳定；创新性地使用了膜增效剂和提切剂，通过反复试验，摸索出适合现场作业的配比。泡沫中的“气核”能有效被表面活性剂膜包裹，该膜降低了气液面张力，维持气泡的稳定。同时该膜表面由于活性剂亲水端的水化作用以及亲水端间的缔合作用包裹着一层水溶液薄膜，水溶液薄膜的形成进一步维持了气泡的稳定；表面活性剂膜的亲油基则与聚合物高分子紧紧吸附在一起，形成一种高度稳定的绒囊膜，气泡绒囊膜之间彼此结合形成链式结构。通过表面活性剂膜形成的水溶液薄膜与绒囊膜，实现了泡沫液结构稳定可靠。

1.3 微泡沫液放喷技术实施程序

1.3.1 泡沫液用量计算

首先根据井的基础资料确定合理的泡沫液密度值，泡沫液用量不能超过射孔管柱循环点钻杆内容积，避免低密度泡沫液进入套管环空，从而降低井筒液柱压力，造成井控风险。

式中，H为微泡沫液液柱垂深，m；ρ1为完井液密度，g/cm3；ρ2为泡沫液密度，g/cm3；h为油层中部垂深，m；Δp为设计负压值[4]，MPa；p为油层中部压力，MPa。

根据定向井数据计算泡沫液液柱斜深，再根据钻具内容积数据计算所需泡沫液体积。

1.3.2 详细实施步骤

（1）下入平衡射孔管柱，该管柱带循环孔，钻杆内与套管环空相连通，可进行泵送电缆校深或随钻校深[5]；期间根据计算用量泥浆池内配置低密度泡沫完井液，等待使用；

表1 常用射孔管柱组合表

（2）射孔后，起钻至放喷位置（一般将射孔枪起出射孔段以上），井口坐卡瓦；

（3）井口钻杆连接放喷管线，试压合格后继续下一步作业；

（4）接顶驱，钻杆内正替设计量的低密度泡沫完井液；

（5）观察井口钻杆压力，即为实际负压值，根据设计负压值调整泡沫液用量；

（6）坐封可回收式机械坐封封隔器，隔离地层与上部井筒内液柱；

（7）导通地面放喷流程，进行放喷作业；

（8）上提管柱解封封隔器，反循环洗压井，回收低密度微泡沫液。

1.3.3 技术特点及优势

低密度微泡沫液放喷技术作为一种新的射孔放喷方式，弥补了常规射孔放喷技术在大斜度及大位移完井中应用的局限性，丰富了渤海油田完井射孔放喷技术体系[6]。

该射孔放喷技术主要技术优势如下：

（1）该技术提供了一种新的完井射孔放喷作业造负压思路，由传统掏空钻杆造负压转变为钻杆内正替低比重微泡沫完井液造负压形式，造负压介质由空钻具优化为低密度完井液。

（2）该技术能够实现在大斜度及大位移井完井中一趟管柱同时实施射孔与放喷作业，消除井斜给作业带来的影响，无需在射孔作业后单独下一趟管柱进行放喷，节省完工工期及费用，同时减少作业期间完井液的漏失，有效保护储层。

（3）该射孔放喷技术，在射孔后可立即进行放喷作业，相较于单独放喷工艺放喷时效性强，放喷作业更及时，能够第一时间对地层进行抽吸，解除射孔压实带及碎屑污染，实施效果更好。

（4）现场可操作性强，制造负压值可根据实际情况灵活调整，负压值可通过钻台仪表实时显示。调整更精细准确。对于进入开发中后期的油田，储层压力与原始地层压力往往存在差异，可根据替入泡沫完井液后井口压力计算当前地层压力，现场实时调整泡沫液用量以使负压值达到设计要求。

（5）该技术射孔管柱结构简单，工具少，降低复杂情况发生概率，管柱中无负压阀、流量阀、压力开孔装置等井下工具，增强管柱的可靠性。经过对近些年完井作业复杂情况统计，多次出现由于管柱内工具时效导致现场工程返工，造成不同程度的经济损失。例如，在垦利10-1油田A17及B7井射孔管柱下入过程中发生负压阀非正常开启情况，导致损失作业时间18.5 h。

（6）该技术配合LWD 随钻校深技术，在射孔管柱下入过程中无需再对钻杆进行通径，不仅可提高下钻时效，同时能够规避由于通径带来的高空落物风险。

3 现场应用实例

渤海油田某井是一口大斜度生产井，井深3 412 m，从971 m 稳斜至井底，井斜均大于66°，由于井斜较大，按照以往作业方式，会采用平衡射孔+单独放喷工艺，影响完井作业时效及放喷效果。

该井首次采用低密度微泡沫放喷技术进行放喷作业，在作业前12 h，配置泡沫放喷液，过滤海水中加入0.5%VIS+0.3%起泡剂+3%NZP01，并开启搅拌器对泡沫液进行剪切起泡，同时，配合鼓泡措施，对配液池进行鼓泡处理。经过现场实测，泡沫放喷液密度均匀，且密度可调，静置3 h，未发现气泡破裂分离（图1），满足现场作业要求。

图1 泡沫放喷液

该井设计负压值2.5 MPa，现场实测泡沫液密度0.61 g/cm3，完井液密度为1.03 g/cm3，经过计算，钻杆内需要替入15 m³泡沫放喷液。使用泥浆泵小排量正替泡沫液（30 m³/h@1.2 MPa），现场精确计量返出液量，与实际泵入泵冲数基本吻合。替入完成后，关闭放喷方井口出口，压力表显示2.4 MPa，符合设计要求，导通放喷流程进行放喷作业，返出大量射孔碎屑及部分油花。相较于常规射孔放喷作业，该井节约工期20 h，节约完井费用112万元。该井投产实际产量超油藏配产59%，取得良好的应用效果。

4 结束语

本技术是利用低密度泡沫完井液造负压进行射孔放喷的新工艺。泡沫完井液密度可根据需要进行调配，调节范围在0.50～0.99 g/cm3，结构稳定，易配置；配合完井平衡射孔管柱，可实现射孔立即进行放喷作业。

低密度微泡沫液放喷技术能够有效解决大斜度及大位移井完井作业中射孔与放喷无法一趟管柱同时实施的难题，节省一趟单独放喷作业，提高完井作业时效，降低作业成本，同时该方法现场施工作业工序简单，操作方便，对大位移、大斜度井的开发具有极其重要的意义。

低密度微泡沫液放喷技术为疏松砂岩储层大斜度及大位移井提供了一种射孔放喷一趟管柱实现的新方法，达到了安全、高效、降本的目标，具有较高的推广价值。该技术在渤海油田某井的成功应用，为大斜度及大位移井射孔放喷作业提供了宝贵经验和技术储备。但目前应用井次较少，需要在后续现场应用过程中持续进行研究、改进和优化，进一步完善和发展大斜度及大位移井射孔放喷技术体系，为渤海油田的持续增产稳产提供技术支撑。