泵送式復合橋塞鉆磨工藝研究與應用

白田增吳 德康如坤楊麗娟劉建中何玉斌

（1.渤海鉆探工程有限公司井下作業分公司，河北任丘 062552；2.華北油田公司勘探部，河北任丘 062552）

泵送式復合橋塞鉆磨工藝研究與應用

白田增1吳 德1康如坤2楊麗娟1劉建中1何玉斌1

（1.渤海鉆探工程有限公司井下作業分公司，河北任丘 062552；2.華北油田公司勘探部，河北任丘 062552）

華北油田任密1H等井壓裂采用了泵送式復合橋塞分段壓裂工藝，壓裂放噴后出現橋塞砂埋現象，需要鉆磨橋塞提高產量。通過對橋塞分段壓裂工藝特點分析，找出了鉆磨橋塞的難點并制定相應方案。根據井況分別采用連續油管底帶螺桿鉆、普通油管底帶螺桿鉆加自制的旋流式四翼凹底磨鞋等工藝對任密1H、太密1X井鉆磨橋塞，實現了一趟管柱連續鉆磨5個和4個橋塞，實現了快捷、安全施工。

水平井；泵送式復合橋塞；連續油管；螺桿鉆；鉆磨

近年來，隨著頁巖氣、致密油氣藏勘探的迅速發展，水平井體積壓裂工藝得到廣泛應用。華北油田2012年引進水平井泵送橋塞分段壓裂技術。受井身結構及壓裂的影響，該工藝壓后放噴易產生橋塞砂埋從而引起井堵造成產量下降，需要鉆磨橋塞實現全通徑求產。為了推進泵送式復合橋塞壓裂工藝更好的推廣應用，就此類橋塞快速、安全鉆磨工藝進行技術攻關，先后在兩口井成功應用，實現了安全、快速、高效及低成本運行。

1 泵送式復合橋塞特點

該橋塞為投球式橋塞，采用復合材料制成，芯軸為鋁制；橋塞內置液體通道，以便液體進出，可實現壓后迅速返排和投產；輔助泵送裝置在橋塞凹槽處，它能夠減少橋塞與套管的摩擦，液體作用在該裝置上，泵送工具到井底，方便快速；理論上可實現無限級分段，橋塞承壓、耐溫性能好，分段成功率高。與普通橋塞相比，容易鉆除，小鉆壓下即可完成鉆塞作業，利于水平井不宜加鉆壓情形下鉆磨施工；鉆磨碎屑小，更易返出，不會有磨銑碎片形成條狀或掛在井筒，有利于防卡鉆（橋塞結構見圖1）。

圖1 泵送式復合橋塞結構示意圖

2 鉆磨工藝難點分析

（1）新工藝應用，鉆磨經驗少。2012年初華北油田引進該水平井分段壓裂工藝，應用井少，沒有水平井段鉆磨此類橋塞的先例和可借鑒的經驗。

（2）鉆磨工藝關鍵技術壟斷。國內其他油田一般均在引進該分段壓裂工藝時同時引進連續油管鉆塞工藝，連續油管水平井段鉆磨工藝、專用磨鞋等工具為國外或國內合資公司所壟斷。

（3）主要設備受限，施工成本高。采用連續油管鉆塞至少需要?50.8 mm連續油管方能完成施工，此類設備國內較少，而且作業井深受限；受設備自身尺寸和重量的限制，部分井場和道路不具備該工藝施工條件，且施工成本較高。

（4）鉆磨工藝復雜，易發生卡鉆事故。水平井鉆塞，鉆磨施工參數及液體性能要求高，鉆磨加壓控制難度大，管柱、工具性能及尺寸選擇要求高，組合不當易發生砂卡、磨穿套管或無進尺等問題。

3 復合橋塞鉆磨工藝研究

根據目前華北油田井況、井下作業主要裝備、現有工具及技術服務能力，結合復合橋塞分段壓裂工藝特點，通過優化形成了水平井“連續油管鉆磨”和“油管+螺桿鉆鉆磨”復合橋塞的兩種工藝。

3.1 連續油管鉆磨橋塞工藝

3.1.1 工藝原理 主要是采用?50.8 mm連續油管底帶專用螺桿鉆具及磨鞋下到預定位置后，通過地面泵車循環工作液為井下鉆具提供動力進行鉆磨。其管柱結構為：?50.8 mm連續油管+外卡瓦連接器+雙瓣式單向閥+雙向震擊器+液壓丟手+雙向加速器+井下液動馬達+PDC鑲齒5刀翼磨鞋。

3.1.2 技術特點 主要設備為?50.8 mm連續油管，其優點主要表現在管柱同徑且直徑適中，可連續下井鉆進而不需接單根，很好地解決了水平井鉆磨因接單根引起卡鉆的問題；磨鞋選用PDC鑲齒5刀翼磨鞋，允許產生較大鉆屑，從而提高鉆進速度；其動、靜密封承壓高，特別適合壓后自噴井帶壓鉆塞，有利于儲層保護，解決井控風險。

其應用局限性主要表現為連續油管車設備重，車身長，對于井場及道路要求高，多數老井場不具備施工條件；國產連續油管螺桿鉆具處于研發試用階段，井深及井溫局限性明顯，進口螺桿鉆具受技術壟斷影響，服務價格高；連續油管因其柔韌性導致工具深度誤差大，鉆磨時水平井段加壓困難，需要施工前采用專業軟件進行模擬，施工指揮要具有豐富的施工操作經驗。

3.2 油管+螺桿鉆鉆磨橋塞工藝

3.2.1 工藝原理 以常規油管+螺桿鉆鉆磨工藝為基礎，對管柱結構及工具參數優化調整：一是盡量采用小直徑油管，避免因本體及接箍阻礙鉆屑返出；二是優化螺桿鉆性能參數，滿足小直徑、大扭矩、易入井等要求；三是設計加工了旋流式四翼凹底合金磨鞋（圖2），該磨鞋螺旋式均布四翼，斜向布設4個水眼，底部鋪焊小顆粒合金，磨銑以產生細、碎屑為主，易于返排，能有效避免因油管接箍或接單根時造成卡管柱的問題。其管柱結構為：油管+單流閥+井下過濾器+扶正器+緩沖器+螺桿鉆+旋流式四翼凹底合金磨鞋。

圖2 旋流式四翼凹底合金磨鞋

3.2.2 技術特點 主要應用于地層壓力系數低、壓后不自噴的井鉆磨橋塞，其特點是利用現有常規設備稍加改進即可，對井場及道路要求低，施工成本低，工藝操作簡單；缺點是磨鞋設計參數要求高，鉆磨需要接單根，采用旋流式四翼凹底合金磨鞋，鉆磨速度與連續油管鉆塞相比略慢。

4 現場應用

任密1H井壓裂時泵入5個橋塞實施了6段壓裂，壓裂后自噴時間較長，地層能量充足。綜合考慮采用連續油管鉆磨橋塞工藝。鉆磨參數軟件模擬優化如下：鉆壓控制在1～5 kN，泵壓增加控制在0.68～2 MPa，泵排量300～500 L/min，馬達轉速400～600 r/min，預測連續油管內摩阻在20～30 MPa之間浮動。鉆塞采用滑溜水作為鉆磨工作液，每鉆完一個橋塞后頂入適量線性膠循環沖洗，確保井筒內干凈，避免碎屑卡埋管柱。2013年8月22日現場實施，僅用7 h一趟管柱完成了3 293.23～4 199 m的水井段5個橋塞鉆磨施工，純磨單塞最短用時28 min，最長用時55 min。

太密1X井最大井斜81.23°，目的層段2 189.5～3 018.0 m壓裂時泵入4個橋塞。該井地層壓力系數1.0，考慮成本和設備保障條件，采用油管+螺桿鉆底帶自行設計的旋流式四翼凹底磨鞋進行鉆磨。該工藝特點是既可以沖砂又可以鉆塞，較之國外的單一鉆塞工藝，有減少起下管柱、復合作業的優勢。方案優化：工作液采用滑溜水+線性膠組合；井口采用液壓防噴器+自封封井器組合；管柱采用?73.02 mm底帶單流閥、9LZ95X7.0型螺桿鉆頂帶扶正器、旋流式四翼凹底磨鞋；施工排量300～500 L/min，泵壓5～10 MPa，鉆壓8～10 kN。2013年8月27日開始鉆磨施工，施工過程平穩順利，鉆塞過程不斷優化調整施工參數。一趟管柱實現鉆穿4個橋塞（橋塞卡點分別為2 454.99 m、2 718.53 m、2 862.94 m、2 976.01 m），其中最深橋塞僅用2 h就鉆穿。

5 結論與認識

（1）進口復合材料橋塞可以采用自行設計的旋流式四翼凹底合金磨鞋鉆磨。

（2）連續油管底帶專用鉆磨工具既適用于壓后不噴也適用于壓后自噴井鉆塞，其鉆塞工藝可靠，鉆磨速度快，井控及卡管柱風險低，施工成本高。

（3）油管+螺桿鉆底帶旋流式四翼凹底合金磨鞋適用于井場條件差、地層壓力系數低，井控風險小的油井鉆磨，施工設備要求低，操作簡單，成本低，值得全面推廣。

［1］曾雨辰，楊保軍，王凌冰.涪頁HF-1井泵送易鉆橋塞分段大型壓裂技術［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：75-79.

［2］趙榮華，李斌，萬愛娥.復合橋塞在水平井分段壓裂中的應用［J］.江漢石油職工大學學報，2012，25（5）：53-55.

［3］任勇，葉登勝，李劍秋，等.易鉆橋塞射孔聯作技術在水平井分段壓裂中的實踐［J］ .石油鉆采工藝，2012，35（2）：90-93.

［4］鄒剛，李一村，潘南林，等.基于復合材料橋塞的水平井套管分段壓裂技術［J］.石油機械，2013，41（3）：44-47.

［5］吳奇.井下作業工程師手冊［M］.北京：石油工業出版社，2002.

（修改稿收到日期 2013-12-25）

〔編輯 朱 偉〕

Research and application of drilling technique of pumping type composite bridge plug

BAI Tianzeng1,WU De1,KANG Rukun2,YANG Lijuan1,LIU Jianzhong1,HE Yubin1
（1.Downhole Operation Branch Company of Bohai Drilling Engineering Company Limited,Renqiu062552,China;2.Exploration Department of Huabei Oilfield Company,Renqiu062552,China）

The staged fracturing technique of pumping type composite bridge plug is applied in Renmi 1H well of Huabei Oilfield.After fracturing and blow-off,the sand jamming occurs to the bridge plug,thus the drilling bridge plug is required to increase the output.According to the analysis of characteristics of staged fracturing techniques for bridge plug,the difficulties in drilling the bridge plug are found and relevant schemes are formulated.According to the well condition,the techniques of coiled tubing with bottom screw drill and ordinary tubing with screw drill and home-made cyclone four-wing concave bottom mill shoe are applied for bridge plug drilling of Renmi 1H well and Taimi 1X well to consecutively drill five or four bridge plugs with one pipe string and to carry out construction quickly and safely.

horizontal well;pumping type composite bridge plug;coiled tubing;screw drill;drilling

白田增，吳德，康如坤，等.泵送式復合橋塞鉆磨工藝研究與應用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（1）：123-125.

TE258

：B

1000-7393（2014）01-0123-03

10.13639/j.odpt.2014.01.033

白田增，1976年生。1999年畢業于石油大學（北京）石油與天然氣地質勘察專業，現從事勘探開發試油、修井、酸化壓裂生產技術管理工作，高級工程師。電話：0317-2732453。E-mail：baitianz@cnpc.com.cn。