拖動連續油管噴砂射孔完井技術

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

拖動連續油管噴砂射孔完井技術

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

油田區塊中的薄互層、多產層的直井和小斜度井復雜油藏的有效開發一直是困擾工程技術人員的一大難題，針對該中油藏目前較為有效地開發技術是拖動聯系油管噴砂射孔完井技術，本文對該工藝的完井工藝技術及配套工具進行了相關研究，研究表明該技術能一趟管柱完成不同層位的射孔、壓裂，大大簡化了施工程序，節約了施工費用，同時研究表明該技術適用于薄互層、多產層等復雜層位，有著很好的應用前景。

連續油管；噴砂射孔；完井；研究

連續油管技術經過幾十年的快速發展，在石油生產的領域有著越來越廣泛的應用。國內目前連續油管一卷最長可達七千米，連續油管施工具有很多優點，可以連續起下、帶壓作業。同時，連續油管相比做業機占地面積小、搬遷方便快捷，能大大節省作業時間和作業成本。目前對于低孔低滲的薄互層、多產層等油藏開發存在較大的難度，而采用連續油管技術可以將射孔壓裂有效地結合在一起，大大簡化了施工程序，減少了施工過程中可能存在的各種風險。因此，非常有必要對該技術進行相關研究。下面從噴砂射孔的基本原理、管柱結構、配套的完井工具及施工流程等各個方面進行分析。

1 噴砂射孔原理研究

在地面用混砂車將壓裂液和砂子混合后用泵車打入到連續油管中，砂子和液體一起以高壓到達噴砂射孔裝置處，從噴砂孔處射出，混砂液在連續油管內是高壓流體，噴出后壓力降低，根據伯努利方程原理：

可以得知：壓力和速度關系式在一定條件下總和為常量，當噴嘴附近混砂液壓力降低后會導致噴出的混砂液速度將大大增加，對應的動能和動量也增加，在混砂液噴出噴嘴的過程中實現了高壓混砂液高壓勢能向動能的轉化，形成的高速混砂液不斷沖蝕套管，最終將套管射穿，并向外沖蝕水泥環和地層，得到所需要尺寸的孔眼，完成噴砂射孔過程。

2 完井工藝管柱結構分析

拖動連續油管噴砂射孔管柱從下至上依次為：扶正式引導頭定位裝置+高壓封隔器+反洗閥+單流閥+噴砂射孔裝置+扶正器+安全接頭+連續油管至井口。具體結構如圖1所示。

該管柱結構設計在管柱末端采用扶正式引導頭定位裝置，不僅能實現管柱的居中扶正，而且能通過定位裝置對噴砂射孔裝置進行準確定位，實現對薄油層的精準射孔和壓裂。高壓封隔器設計在引導頭上端，坐封后能有效封隔下部已射孔壓裂層位。反洗閥的設計可以在封隔器坐封狀態下實現反洗井，將油管內和油套環空內的液體替換出來。上端的扶正器與下端的扶正式引導頭定位裝置配合使用，大大增加了噴砂射孔的效果。

圖1 拖動連續油管噴砂射孔完井結構示意圖

3 完井關鍵工具研究

（1）噴砂射孔裝置研究 噴砂射孔裝置主要由本體、耐磨噴孔和一體式單流閥組成。噴砂射孔裝置本體由普通鋼鐵材料制成，噴砂孔通過螺紋、密封膠圈連接在本體上，噴砂孔用高硬度耐磨材料通過特殊的熱處理制造而成，可以耐高速混砂液的長時間沖蝕，可以重復多次使用。在噴砂射孔裝置下端是單流閥，單流閥的設置阻止了混砂液正向流動由油管進入油套環空，迫使混砂液由噴孔射出，產生高速流體。反洗井時，流體可以由單流閥下端流入，上端流出，實現反洗井流程。

（2）高壓封隔器研究 高壓封隔器是實現拖動連續油管噴砂射孔完井的關鍵工具，高壓封隔器對油管環空上下空間的有效封隔是實現噴砂射孔和分段壓裂的不可或缺的方法。高壓封隔器的關鍵部件是卡瓦、膠筒和滑軌滑道，通過上提下放高壓封隔器，實現滑軌滑道的換軌，卡瓦及其連接的彈力摩擦塊由短滑軌滑道換到長滑軌軌道上，卡瓦開始沿著錐體進行爬坡，最終咬住套管內部，油管下壓力越大，卡瓦咬合越緊，與此同時，膠筒也受壓膨脹，最終封隔油套環空上下空間，為下一步的噴砂射孔作業做好準備工作。

（3）安全接頭 安全接頭是在管柱上提不動時可以采用的安全措施，安全接頭有剪釘式和鎖塊式等多種種類。當連續油管上提遇阻且采取應對措施無效時，可以先斷開安全接頭，將連續油管起出井口，再采取其它井下作業措施。這里采用的安全接頭采用的是鎖塊、剪釘雙保險，需要工作時首先投球，將滑套打開，釋放鎖塊，讓后大噸位上提連續油管剪斷安全剪釘，實現連續油管與工具的斷開。

4 施工流程

（1）將連續油管車、壓裂井口及配套裝置等地面設備擺放歸位。（2）將連續油管穿過防噴器組，并將噴砂射孔完井工具串連接在連續油管末端。（3）將連續油管下放到預定層位，上提下放連續油管實現高壓封隔器坐封。關閉套管閘門進行試壓。（4）試壓合格后打開套管閘門，加混砂液進行碰上射孔，十幾分鐘后，套壓和油壓下降，說明套管被射穿，此時繼續噴砂將射孔位置進行打磨休整。（5）按照壓裂設計進行加砂，實現第一層壓裂。（6）第一層壓裂結束后，將管內混砂液替出，上提解封高壓封隔器，在第二段壓裂位置下放坐封。（7）按照步驟（5）、（6）進行其它層的壓裂施工。（8）施工結束后，開始反洗井，從油套環空打入頂替液，從反洗閥處進入連續油管，將井筒內的混砂液替出，防止砂卡。

5 結語

（1）射孔壓裂一趟掛管柱完成，大大節省了施工費用和施工程序。（2）相比射孔彈射孔減少了對套管附近油層的壓實作用，減少了射孔過程中對油層產生的污染。（3）拖動連續油管噴砂射孔完井工藝技術對于薄互層、多產層的直井和小斜度井復雜油藏的開發作用明顯。