煤層氣水平井多級橋塞鉆除的常見問題及對策

張微 李新 李偉 張雙省 劉盼紅

摘要：煤層氣水平井多級橋塞分段壓裂工藝技術，是開發非常規天然氣主要技術手段之一。但煤層氣水平井具有水平井段長、井下橋塞多、井況復雜的特點，在鉆塞施工中常遇到加壓困難、生產套管損壞、鉆銑進尺緩慢、下推剩余橋塞部分遇阻、上提管柱遇卡等問題，針對這些問題進行分析，制定措施和解決方案，現場得以順利完成鉆塞施工。

關鍵詞：煤層氣；水平井；多級橋塞；橋塞鉆除；常見問題；解決方案

我國煤層普遍存在低壓、低滲、低吸附氣飽和度的特性，為獲得經濟產量，煤層氣水平井水力橋塞分段壓裂技術已得到廣泛的應用，但是壓裂放噴完成后，鉆塞施工時常出現一些問題，對我們的后續施工帶來很大的影響，因此在鉆塞時問題的預防和迅速解決尤其關鍵。

1、復合材料橋塞簡介

復合材料橋塞除錨定卡瓦和極少量配件外，均采用類似硬性塑料性質的復合材料制成，可鉆性強，同時密度小，很容易循環帶出地面，避免了常規鑄鐵橋塞磨銑后產生的金屬碎屑沉淀。

1.1復合材料橋塞的類型：如圖1

A 投球式：橋塞坐封后，橋塞具有流體通道，供其他作業；當從井口投球后，球會落在球座，實現對橋塞上下兩端的封隔（可實現壓裂時由上往下的密封，同時當下部壓力大于上部壓裂時，球會脫離球座，實現返排）。

B 單向閥式：橋塞的封隔效果類似于投球式橋塞，區別在于內置的單向閥相當于已經投球后的投球式橋塞，省去了投球及泵送球的過程。

C 盲堵式：可直接坐封，頂部有泄壓閥，在鉆銑過程可以平衡上下壓力。

1.2工藝原理

用連續油管或電纜將丟手+射孔工具+橋塞工具串送到施工段，然后坐封橋塞-射孔-壓裂，如此重復，可實現對水平井無限多段的增產改造。施工完成后，下鉆鉆開所有橋塞。

2、常見問題及對策

2015年11月至2016年12月完成5口井鉆塞施工，分別是吉縣桃-平04井、古交ZS-9#-L06井、ZS-8#-L06井、CJS-L05和CJS-L06井，在鉆除橋塞時出現各種問題，如生產套管損壞、鉆銑進尺緩慢、下推剩余橋塞部分遇阻、上提管柱遇卡等，諸多問題給施工帶來了困難，延長了周期，因此需要對出現的問題進行分析處理，制定解決措施及方案。

2.1套損及孔眼毛刺，造成起下管柱有掛卡現象

問題描述：吉縣桃-平04井鉆穿完第三級橋塞起管檢查工具時，出現掛卡，掛卡點固定。通過核對數據，卡點1385.73m，射孔井段1383-1386。

原因分析：起出管柱觀察分析，油管壁上有條狀劃痕，油管接箍有掛痕，油管接箍90°直角面被掛成斜面角，分析為套管射孔段毛刺造成的掛卡。

現場處理：2015年11月30日，繼續下螺桿鉆具進行鉆進，下至1385.73m處，開泵對該處卡點進行鉆掃，施工排量：600L/min，泵壓3.5MPa，控制鉆壓5-10kN，鉆掃通過后上下多次劃眼，直至起下管柱順利，懸重無異常顯示，解除該處掛卡問題。

2.2直井段短，水平段長，摩阻大，加壓困難，進尺緩慢

問題描述：古交ZS-9#-L06井，在鉆除最后2個橋塞時，除去摩阻，原懸重只有20kN，鉆進時，負荷釋放，加壓20kN，排量600L/min，泵壓6.5MPa，設定泵壓上限10MPa，泵車轉速1019轉，鉆進緩慢，出口返出橋塞碎屑細小。

原因分析：古交ZS-9#-L06井，210m開始造斜，入煤點：666m，井底位移1002.5m，直井段短，水平段長（見圖2），摩阻大，鉆進施工時，加壓困難。

現場處理：對鉆具組合進行了調整，φ73mm外加厚油管下在井斜角70°以上，水平段下入φ73mm平式油管。在參數上，控制排量500L/min，泵壓4-5MPa，泵車轉速930-980轉。這樣可減少井底回壓，有利于施加鉆壓，達到鉆除橋塞的目的。

2.3下推下半部橋塞中途遇阻、鉆進無進尺

問題描述：古交ZS-8#-L06井、ZS-9#-L06井、CJS-L05井和CJS-L06井在鉆除橋塞時，每鉆完一級橋塞時，下推下半部橋塞與下一級橋塞接觸之前，總是出現中途遇阻，鉆進時進尺不明顯現象。通過統計遇阻位置，遇阻點多在套管接箍處或射孔井段處。

原因分析：下半部橋塞卡瓦牙未完全收回，膠皮也未磨銑凈，存在有大塊膠皮，下推下半部橋塞時，推至套管接箍或射孔孔眼處就會出現遇阻現象，或下推時水平段砂子堆積形成砂塞，中途遇阻。

現場處理：①適當加壓沖擊，加壓不得超過20kN，通過后劃眼三次，無卡、阻現象方可繼續下放管柱。②若無法通過則開泵進行鉆銑，排量600L/min，泵壓4-5MPa，設定泵壓上限10MPa，鉆壓控制5-15kN。③若鉆塞過程中發現進尺不明顯，剩余橋塞在套管中可能處于可旋轉狀態，可加大鉆壓3-5kN壓死橋塞，或停泵下擊使其卡死在套管壁上，下擊負荷不得過大，防止損壞工具。

3、認識及建議

（1）因壓裂施工時難免出現套管損壞和射孔孔眼毛刺，鉆塞施工時應控制起下速度，小于20根/小時，控制下鉆速度10m/min，水平段5m/min，注意觀察懸重，防止卡鉆，同時對輕度套損和孔眼毛刺處進行鉆掃處理，保持井眼暢通無卡阻，有利于鉆塞的施工。

（2）出現卡鉆現象時，不可盲目大力活動解卡，應分析原因，采用有效措施進行解卡。

（3）鉆塞施工時，適當的調整鉆具組合和參數，能夠適當增大鉆壓，避免加不上壓。

（4）鉆除橋塞無進尺時，應及時分析原因，嚴禁單點長期鉆進，以防損傷套管，出現蹩鉆、憋泵等異常現象應立即上提管柱。泵車最好設定最高限壓，只要泵壓超過設定壓力，自動保護會立即停泵，起到保護工具的作用，降低了危險系數。

參考文獻

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[2] 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

[3] 劉化國.電纜式坐封工具及可鉆式橋塞[J].石油機械，1994，22（11）：53-57

（作者單位：中石化中原石油工程有限公司井下特種作業公司）