稠油水平井鉆磨技術改進與應用

陳依南

摘 要：由于水平井井身結構特殊，水平面內方位角起伏變化，摩阻較大，常規直井鉆磨技術難以滿足水平井鉆磨要求，導致水平井鉆磨效率低。該文從水平井鉆磨工藝技術的特點入手，對水平井鉆磨技術進行了研究說明，對于提高水平井修井技術水平具有重要的指導意義。

關鍵詞：水平井鉆磨；改進；應用

引言

曙光油田以稠油開發為主，針對稠油水平井出水問題，研發了化學分段堵水技術，能夠有效解決水平井開發后期堵水難題，但是封堵后堵劑會在水平段形成一定長度的堵塞段。該堵塞段成分復雜，軟硬分布不均，粘稠易堵塞鉆磨工具，返排困難，硬度高類似于水泥塞，常規沖砂無法有效實施，需要實施水平井鉆磨施工后才能注汽。由于水平井井身結構特殊，水平面內方位角起伏變化，摩阻較大，常規直井鉆磨技術難以滿足水平井鉆磨要求，導致水平井鉆磨效率低。因此采取措施，提高水平井鉆磨效率，是目前的當務之急。

1 存在問題分析

（1）采用直井鉆磨管柱結構：由于鉆頭壽命較短，起管更換鉆頭多達5次；由于Φ100mm螺桿鉆提供的最大扭矩僅為1.6KN？m，效率低并且易堵塞；由于扶正塊效果不理想，存在鉆壓施加困難，并且損傷工具及套管等問題。

（2）采用常規鉆磨循環方式：作業現場采用一臺水泥車進行打壓循環。由于排量不足，循環不徹底，不能盡快將碎屑上返至地面，共下入沖砂管柱沖砂4次；由于環空容積大，碎屑上返速度小，接單根停泵后易造成卡鉆。

（3）采用常規鉆磨施工參數：由于水平井鉆磨工藝在油田處于實驗摸索階段，作業現場只能采用常規鉆磨參數，致使施工效率低、施工周期長。

2 主要研究內容

2.1鉆磨工具-四項研制

2.1.1研制大扭矩螺桿鉆具

螺桿鉆具由傳動軸總成、萬向軸總成、馬達總成和旁通閥總成四大部分組成。螺桿馬達是鉆具的主要部件，螺桿馬達的性能參數是螺桿鉆具的主要性能參數。根據理論公式得出：螺桿鉆具扭矩與馬達壓降成正比，螺桿鉆具轉速與馬達流量成正比，所以提高馬達壓降就能增大扭矩，提高馬達流量就能提高轉速。根據這一工作原理，把Φ100mm螺桿鉆改為Φ120mm螺桿鉆，把馬達級數由3級增大到5級，扭矩由1.6KN·m增大到4.7KN·m，扭矩增大兩倍。

2.1.2 研制專用高效磨銑工具

針對特殊磨銑對象，一是引進質量較好的合金材料，提高工具耐磨性和使用壽命；二是改善工具結構，合理布局磨銑齒、水眼、合金位置，通過多次室內和現場試驗，將三刮刀或平底磨鞋改為六棱鉆頭，進一步提高鉆進速率。該鉆頭側面是圓柱體六棱，鉆頭底面半球形，鋪焊碳化鎢并帶有相應利刃，中間三個15mm水眼，缸體最大外徑150mm。它具有保護套管、便于排砂、進尺快、強度高、便于加壓的優點。

2.1.3 研制液力加壓推進器

液力推進器是一種能將螺桿鉆具中的馬達壓降轉化為鉆壓的新型井下工具，液力推力器一般由上接頭、活塞、缸體和心軸組成。該工具類似于一個液體彈簧，隨著磨銑進程，始終給磨銑工具施加恒定的鉆壓，提高磨銑作業效率。它有利于克服摩阻，可以施加恒定鉆壓，起到減震的作用，從而提高鉆具的使用壽命。

2.1.4研制專用扶正器

將扶正塊改為水平井專用Φ146mm扶正器，保證能夠通過大井斜段及水平段；有利于鉆壓的施加，控制鉆頭居中。它有溝槽，便于排砂；螺旋設計，減少摩阻，不改變液流方向。

2.2地面設施-四項配套

2.2.1配套了連續沖砂裝置

該裝置利用連續沖砂換向閥、特制自封井口裝置及地面三通閥相互協作，實現接單根沖砂管柱時，不停泵連續作業。施工作業每接一根油管，需連接一根連續沖砂換向閥，可實現油管內外液流方向轉換；特制自封井口可實現油管與套管的密封，與沖砂換向閥配合，實現油套管與地面之間液流換向；地面三通閥可控制地面液流方向的轉換。

2.2.2配套了大排量車組

針對大套管上返慢、排量不足的問題，我們采用了一臺700型或兩臺500型水泥車并聯循環，排量大，循環徹底干凈，一次鉆磨到底

2.2.3配套了電磁壓力表、電磁流量計

配套了電磁壓力表、電磁流量計，可將入井流體泵壓、排量直接顯示在遠程控制器上，可及時判斷井下鉆磨工具工作狀態。

2.2.4配套了過濾器

配套了過濾器，可將入井流體雜質、臟物清除，降低轉子和定子的磨損，保證鉆具正常運轉，防堵塞。

2.3施工工藝

（1）下水平井鉆磨管柱。

（2）緩慢下探塞面，開泵循環正常后，下放鉆具至塞面。

（3）控制鉆壓20KN左右，泵壓2-10MPa，采用連續沖砂方式鉆磨至設計深度。

（4）鉆磨完畢后，徹底循環干凈后起出管柱，按相關方案要求進行下步施工。

3 現場應用情況

截至目前，稠油水平井鉆磨技術在曙光油田共實施9井次，成功率100%，累計鉆磨進尺2738米，平均鉆速由24米/天提升至45米/天，鉆磨效率提高88%。

現場實施9井次，階段增油5300噸，日產油45噸，預計周期結束可增油1.1萬噸，小修施工的同類井施工成本約80萬元，若轉大修水平井作業成本更高，而采用稠油水平井鉆磨技術平均單井成本約15萬元，單井節約成本65萬元，共節約作業成本585萬元。

4 結論及認識

（1）稠油水平井鉆磨技術通過對鉆磨管柱優化、地面配套設施完善，施工參數優選，使鉆磨效率提升顯著，實現了整體工藝創新。

（2）現場應用表明，該技術可一趟鉆磨管柱完成長距離堵塞段鉆磨作業，具有縮短施工周期、節約作業成本、降低勞動強度等技術優勢。

（3）該技術不僅解決化堵措施后水平井段灰塞鉆磨難題，而且標志著遼河油田水平井修井技術的階段性進步，促進修井作業提質提速提效發展。

參考文獻：

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