水平井免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)

楊海波 余金陵 魏新芳 徐 鑫 鄒曉敏

（1.長江大學(xué)，湖北荊州 434023；2.中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院，山東東營 257000）

目前，篩管頂部注水泥完井技術(shù)［1-4］是勝利油田水平井完井作業(yè)的常用技術(shù)。其主要施工步驟包括下管柱、脹封管外封隔器、打開分級箍、固井、關(guān)閉分級箍、鉆塞、通井等過程。其優(yōu)點是油藏裸露面積大、防砂效果好、對地層污染小，但是，作業(yè)后期由鉆塞引起的問題有：鉆塞對分級箍和套管造成磨損或破壞，易形成滲漏；鉆塞后內(nèi)壁留有毛刺，易損壞酸洗皮碗等后期作業(yè)工具。

免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)在國外應(yīng)用已經(jīng)相當普遍，如TAM公司、Weatherford公司、Bakerhuges公司。國內(nèi)免鉆塞技術(shù)一般借鑒國外技術(shù)，所不同的是完井管柱上使用液壓固井閥，內(nèi)管結(jié)構(gòu)基本一致，該技術(shù)的主要缺點是不能檢驗固井閥是否關(guān)閉。現(xiàn)有技術(shù)對內(nèi)外管工具的配合要求高，注水泥完畢后往往需要多次動作才能將注水泥通道關(guān)閉，有時關(guān)閉不成功甚至造成井下事故，施工風險高，不利于現(xiàn)場推廣應(yīng)用。因此，提出了打撈式免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)方案。打撈式免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)能消除鉆塞作業(yè)帶來的不利影響，簡化工藝步驟，縮短完井作業(yè)時間。

1 免鉆塞工具

為實現(xiàn)免鉆塞目的，采用套管+固井滑套開關(guān)+管外封隔器+篩管的完井管串結(jié)構(gòu)，用內(nèi)管固井，內(nèi)管上有兩個封隔器和一個彈性卡箍。完井管柱下到設(shè)計位置后，下內(nèi)管使內(nèi)管上的兩封隔器分別處于固井滑套的上部、管外封隔器的下部，首先通過內(nèi)管打壓使管外封隔器脹封，再稍微活動內(nèi)管使彈性卡箍打開固井滑套建立循環(huán)后內(nèi)管固井，內(nèi)管膠塞頂替碰壓后再通過活動內(nèi)管使卡箍關(guān)閉固井滑套，可通過內(nèi)管試壓檢查固井滑套是否關(guān)閉。

免鉆塞工具是打撈式免鉆塞完井技術(shù)的關(guān)鍵部件，它集管外封隔器、分級注水泥器及盲板功能于一身，見圖1。它由分級箍總成、封隔器總成、打撈附件總成三部分組成，其中打撈附件總成在固井施工完成后由打撈工具打撈出來。通過室內(nèi)試驗驗證其各項參數(shù)與常規(guī)篩管頂部注水泥完井技術(shù)一致（見表1），便于現(xiàn)場施工，同時，免鉆塞整套工具長6 m，增加了完井管柱的剛性，在井斜變化率大的井段可能會造成下入困難，因此，在井眼軌跡設(shè)計中要注意井斜變化率。免鉆塞工具的應(yīng)用不會增加施工復(fù)雜性，利于在現(xiàn)場推廣應(yīng)用。

圖1 免鉆塞完井工具

表1 免鉆塞工具參數(shù)與常規(guī)工具參數(shù)對比（178型）

免鉆塞工具的優(yōu)勢在于打撈后其內(nèi)通徑大且內(nèi)壁光滑，便于后期作業(yè)，其主要參數(shù)：140型免鉆系統(tǒng)施工后最小內(nèi)徑不小于121 mm，178型免鉆系統(tǒng)施工后最小內(nèi)徑不小于157 mm，強度等同于P110級套管。

鑒于免鉆塞工具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，無法確保其打撈成功，因此為便于后續(xù)處理，免鉆塞工具內(nèi)套采用全鋁材質(zhì)，可采用鉆頭鉆除，降低施工風險。

2 免鉆塞篩管頂部注水泥完井工藝

該工藝是在水平油層段下入精密復(fù)合濾砂管，保持地層原始滲透率，上部用免鉆塞工具注水泥固井，有效封隔異質(zhì)層。在下入濾砂管并對濾砂管頂部注水泥固井后，打撈免鉆塞工具內(nèi)套，然后進行水平井篩管外酸洗、礫石充填防砂作業(yè)，清洗近井地帶的濾餅及其他污染物，溝通井底油流通道，形成擋砂屏障。

主要施工過程：通井→下管柱→脹封免鉆工具上的膠筒→打開免鉆工具上的循環(huán)通道→固井作業(yè)→關(guān)閉免鉆工具上的循環(huán)通道→打撈免鉆工具內(nèi)套→采用鉆頭通井→作業(yè)。

典型完井管柱：引鞋+底部充填防砂裝置+精密濾砂管+熱力補償器+短套管+精密濾砂管+熱力補償器+套管串+免鉆塞工具+套管串+聯(lián)入至井口（自下而上）（見圖2）。

圖2 免鉆塞完井管柱結(jié)構(gòu)

免鉆塞完井工藝優(yōu)越性：免鉆工具等完井附件在作業(yè)過程中由于不受鉆磨等影響，使用壽命大大延長，減少了修井作業(yè)時間及成本；完井管柱內(nèi)通徑大且內(nèi)表面光滑通暢，保障了酸洗及礫石充填作業(yè)的順利實施，也改善了作業(yè)效果；采用免鉆塞完井技術(shù)后，單井平均減少完井作業(yè)時間24 h（見表2），節(jié)約了完井成本。

表2 完井作業(yè)工序及時間

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2009年10月至今先后在勝利油田進行了C104、Z32、Z411、P601等區(qū)塊40余口井免鉆塞篩管頂部注水泥完井現(xiàn)場試驗。部分施工井情況見表3。

表3 免鉆塞技術(shù)部分現(xiàn)場試驗井情況

從表3中可以看出，初期部分免鉆塞技術(shù)試驗井打撈不成功，下入鉆頭鉆塞后完成作業(yè)。從現(xiàn)場施工情況看，打撈矛無法順利進入內(nèi)套，說明內(nèi)套上部留有水泥塞。分析有兩種可能性：一是頂替過程中膠塞沒把套管壁上的水泥漿刮干凈，沉積在膠塞上部；二是由于固井過程后期碰壓結(jié)束后泄壓，膠塞下部水泥漿由承受高壓狀態(tài)突然釋放，上竄至膠塞上部形成水泥塞。在后期施工井中，一是通過改進膠塞增大其與套管的摩擦力，二是在碰壓結(jié)束后，采用憋壓候凝方式，防止水泥漿上竄。在工具及工藝改進后，施工井打撈成功率100%，現(xiàn)場應(yīng)用取得了初步成功，為后期酸洗及填砂等作業(yè)的順利開展打下了堅實基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

（1）免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)采用將免鉆塞工具內(nèi)套打撈出來的方式消除了鉆塞對完井管柱的傷害，是水平井篩管完井技術(shù)的一大進步。

（2）通過不斷改進，免鉆塞篩管頂部注水泥完井打撈成功率已達到100%，其可鉆塞的應(yīng)急預(yù)案也將施工風險降至最低。

（3）免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)存在下管柱過程中無法循環(huán)的問題，下一步開展工具結(jié)構(gòu)改進工作以實現(xiàn)免鉆塞工具下入過程中的循環(huán)，提高免鉆塞篩管頂部注水泥技術(shù)水平。

［1］ 趙金洲，趙金海，楊海波，等.勝利油田水平井完井技術(shù)現(xiàn)狀及研究展望［J］.石油鉆采工藝，2009，31（6）：4-8.

［2］ 皇甫潔，張全勝，李文波. 水平井篩管頂部注水泥技術(shù)的應(yīng)用［J］. 鉆采工藝，2007，30（4）：161-162.

［3］ 宋顯民，張立民，李良川，等. 水平井和側(cè)鉆水平井篩管頂部注水泥完井技術(shù)［J］. 石油學(xué)報，2007，28（1）：119-121.

［4］ 齊月魁，單桂棟，曲慶利，等. 水平井篩管完井快速鉆塞工藝［J］. 石油鉆采工藝，2009，31（6）：56-60.