通過質量攻關縮短礫石充填完井施工時間

劉言理

中國石油大港油田分公司 石油工程研究院 （天津 300280）

0 引言

大港油田疏松砂巖油藏比例較大，主要集中在灘海、羊三木、孔店、港東、港西等油田的館陶、東營、沙河街及部分明化地層。以上區塊地層砂含有大量粉細砂，且分選性差、均勻性差，獨立篩管完井不足以起到長期有效防砂的作用，急需采用礫石充填完井工藝，以充分保證防砂效果。

礫石充填完井是在篩管與裸眼地層或者篩管與油層套管之間充填擋砂礫石，起到先期防砂的作用。該工藝施工過程中利用泵車將液體和礫石一起泵入井中，最終礫石留在篩管外，液體從油套環空返回地面。同時，礫石充填完井在現場應用過程中遇到了沖管吊卡設計不合理、井內有沉砂段、人工加砂效率低、對接信號不明顯等問題，為此開展了質量攻關活動[1-3]。

1 現狀調查與目標設定

2014—2016年，礫石充填完井工藝在大港油田施工由10井次增加到20井次，單井平均礫石充填完井施工時間由92 h增加到108 h，單井平均生產成本由11.04萬元增加到12.96萬元，嚴重制約著工藝技術的推廣應用。為降低礫石充填完井施工時間，成立了質量攻關小組，通過對影響因素進行分析，確定了要因并改進，以期縮短施工時間、降低成本。攻關小組對影響礫石充填完井施工時間的主要原因進行了分析統計[4-6]，結果見表1。

由表1可以看出，影響礫石充填完井施工時間的主要因素是“下對接管柱時間”和“礫石充填時間”，這兩個因素占時比達80.76%，是重點改進的不良因素[7]。同時通過對施工井進行數據統計，模擬施工流程并結合部分地面試驗發現可縮短施工時間36 h，水平井礫石充填完井施工時間可降低到72 h，因此小組將目標設定為72 h。

2 原因分析與確認

小組成功開展頭腦風暴會議，運用關聯圖法分析末端因子。針對下對接管柱時間長和礫石充填時間長兩個癥結問題，通過人、機、料、法、環進行了逐項分析，找出了8條末端因素，如圖1所示。針對末端因素進行分析得到要因，確認標準為延長施工時間占要求下對接管柱時間比例超過30%，具體見表2。

表1 影響礫石充填完井施工時間因素分析

圖1 確定末端因素關聯圖

3 對策制定與實施

3.1 對策制定

1）沖管吊卡設計不合理。針對要因一制定了兩種對策：對策一，設計一體式吊卡；對策二，設計組合式吊卡。小組成員對兩種對策進行了優缺點對比及吊卡本體材料分析，選用本體材料42CrMo鋼的一體式吊卡，即優選對策一。

2）井內有沉砂段。針對要因二設計了3條對策：對策一，通井時反洗井至出口無砂；對策二，管柱串末端導向裝置由不可沖砂型改為側向沖砂導向裝置；對策三，管柱串末端導向裝置由不可沖砂型改為底部沖砂導向裝置。對策一不能實現任意時刻井內沒有沉砂段，將對策二、對策三在試驗井內進行試驗，管柱下放過程中同時模擬地層出砂，3種對策每種下放10次管柱。試驗結果表明，底部沖砂導向裝置效果較好。

表2 要因確認表

3）敞口漏斗加砂效率低。針對要因三設計了兩種對策，兩種加砂方式均為自動加砂方式，保證加砂效率和施工質量。對策一，自備吊加砂；對策二，混砂車加砂。比較分析后認為：自備吊加砂施工過程利用砂子自身重力自動加砂，安全性高；砂子直接裝在自備吊車上，設備一體化，裝運施工快捷，實用性強。因此優選對策二。

4）對接信號不明顯。針對要因四設計了兩種對策：對策一，對接裝置采用導向機構和密封機構；對策二：對接裝置采用插管機構。將對接裝置設計成帶有導向機構和密封機構的形式以及插管機構。在試驗井中進行對接試驗，每種對策對接20次。試驗結果表明，對接裝置采用導向機構和密封機構對接效果好，地面壓力表波動信號明顯。

3.2 對策實施

1）研發一體式吊卡。根據吊卡設計不合理導致吊卡安裝時間過長、吊卡一次安裝成功率不高、起下沖管工序增加等問題，研發設計了新型的一體式吊卡（圖2），實現沖管快速安裝、入井。

圖2 新型一體式吊卡

2）研制底部沖砂導向裝置。針對原導向裝置遇到井內有沉砂段無法進行沖砂繼續下放管柱的問題，研發了底部沖砂導向裝置（圖3），確保管柱可邊沖砂邊下入。

圖3 改進前后導向裝置結構示意圖

3）采用自備吊加砂。針對原人工加砂過程中，砂比不可控、加砂速度慢、加砂不連續、砂漿不均勻、容易導致管線堵塞等問題，采用自備吊加砂，研發設計了可調式自動加砂漏斗裝置，如圖4所示。

圖4 改進前后加砂示意圖

4）對接裝置采用導向機構和密封機構。針對對接裝置在對接過程中對接信號不明顯的問題，在對接裝置上設計了導向結構和密封機構，如圖5所示。

圖5 密封機構和導向機構示意圖

4 實施效果

本次質量攻關活動共施工礫石充填完井5口，平均水平井礫石充填完井施工時間68 h，統計結果見表3。小組實現了將水平井礫石充填完井施工時間由108 h降低到72 h的預期目標，小組質量攻關活動取得了良好的效果，單井平均縮短施工時間40 h。按照水平井礫石充填完井施工時費0.12萬元計算，小組創造的直接經濟效益為：0.12×40×5=24萬元，節約施工時間：40×5=200 h。

表3 礫石充填完井施工時間統計

5 結束語

通過開展質量攻關活動，達到了縮短礫石充填完井施工時間的目的。并且研制了一體式吊卡、底部沖砂導向裝置等新型工具，對加砂工藝和管柱對接工藝進行了改進，確保了現場應用效果和施工效率，為大港油田提質增效、高產穩產提供了強有力的技術支撐。