連續(xù)管速度管柱帶壓起管工藝在川渝地區(qū)的應用

李劍秋，李源源，羅 鵬

（川慶鉆探工程公司井下作業(yè)公司，成都610052）

0 前 言

連續(xù)管速度管柱排液采氣工藝在各大油氣田已經(jīng)廣泛推廣應用，其基本原理是利用連續(xù)管小管徑對井下流體產(chǎn)生的節(jié)流增速作用，當?shù)貙恿黧w在天然能量的驅(qū)動下進入速度管柱時，由于過流面積比常規(guī)生產(chǎn)油管小，基于變徑管柱流體力學原理，使得較小過流截面上的流體速度有所增加，再用地面懸掛器或井筒懸掛裝置懸掛于井筒（或生產(chǎn)油管內(nèi)部）充當完井生產(chǎn)管柱[1-2]。對于低壓、低產(chǎn)氣井而言，由于其產(chǎn)氣量小，攜液能力有限，加砂壓裂或者酸化后的返排液不能盡快返排出井筒，影響后期生產(chǎn)。氣井進入開采的中后期，由于氣層壓力下降，低壓力井內(nèi)水量增加，氣體攜液能力變差，井筒積液增加，影響氣井的正常生產(chǎn)甚至出現(xiàn)停產(chǎn)。因此，速度管柱技術(shù)主要用于提升氣體的攜液能力，使氣井恢復穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，是油氣田必不可少的開發(fā)措施之一[3-5]。

近年來，采用連續(xù)管作為速度管柱進行排水采氣技術(shù)已在川渝地區(qū)規(guī)模應用，氣井攜液能力較應用前提高85%。對于川渝地區(qū)頁巖氣井，一般使用外徑139.7 mm（內(nèi)徑114.3 mm）套管作為油層套管，使用套管生產(chǎn)時 （井口輸氣壓力取5 MPa），臨界流量應大于5.3×104m3/d才能有效攜帶井筒積液；而使用定制60.325 mm （23/8 in）連續(xù)管 （鋼級CT70，壁厚4.45 mm）作速度管柱時 （井口輸氣壓力取5 MPa），臨界流量應大于1.1×104m3/d就能有效攜帶井筒積液。可見，采用連續(xù)管作速度管柱可顯著提高地層采氣率[6]。

1 連續(xù)管速度管柱帶壓起管的工藝原理

采用連續(xù)管作速度管柱帶壓起管的工藝原理[7-8]：首先從采油 （氣）樹7號總閥向井內(nèi)連續(xù)管投入管內(nèi)堵塞器，封堵井筒內(nèi)速度管柱內(nèi)通道，為拆除采油 （氣）樹，換裝總閥、防噴器提供井控條件，同時防止起管過程中井筒內(nèi)氣體從連續(xù)管中溢出。再采用延長工具連接油管掛，將滾筒上的連續(xù)管穿過注入頭，使用外卡瓦連接器與延長工具連接，使用注入頭上提井內(nèi)連續(xù)管至防噴器以上，關(guān)閉防噴器，實現(xiàn)對連續(xù)管懸掛和環(huán)空封閉，拆除油管掛及提升工具，使用雙環(huán)壓連接器兩端分別連接井內(nèi)和滾筒連續(xù)管，利用注入頭上提連續(xù)管，實現(xiàn)對剩余連續(xù)管的起出，同時將起出的連續(xù)管纏繞至地面滾筒[9-11]，關(guān)閉井口總閥，完成帶壓起連續(xù)管作業(yè)。

2 連續(xù)管速度管柱帶壓起管的關(guān)鍵裝置

連續(xù)管速度管柱帶壓起管的關(guān)鍵裝置[12-15]有投入式堵塞器、可旋轉(zhuǎn)萬向連接器和雙環(huán)壓連接器等。

2.1 投入式堵塞器

帶壓起管工藝的關(guān)鍵裝置之一投入式堵塞器，作用是對連續(xù)管內(nèi)通道進行有效的封閉。在下入連續(xù)管速度管柱時，提前考慮帶壓起出連續(xù)管作業(yè)，在下入堵塞器工具上，設(shè)計加工堵塞座，在需要帶壓起連續(xù)管時，將投入式堵塞器從井口投入，對于直井利用重力使投入式堵塞器進入油管底部堵塞器座內(nèi)，實現(xiàn)對井內(nèi)油管的封堵；對于油管下至大斜度或水平井段的速度管柱，需要泵送，將投入堵塞器推送至堵塞器座內(nèi)，實現(xiàn)對油管內(nèi)封堵 （正反向承壓35 MPa），為帶壓拆除采油 （氣）樹、安裝井口總閥提供條件。投入式堵塞器和堵塞器座結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 投入式堵塞器和堵塞器座結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 可旋轉(zhuǎn)萬向連接器

速度管柱帶壓起管工藝的關(guān)鍵裝置之二是實現(xiàn)地面連續(xù)管與井內(nèi)連續(xù)管的旋轉(zhuǎn)連接器。使用延長工具將油管掛連接后，如何簡單高強度連接地面連續(xù)管成為關(guān)鍵，由于連續(xù)管不可旋轉(zhuǎn)性，需要使用可旋轉(zhuǎn)萬向連接器 （抗拉力40 t，偏轉(zhuǎn)15°，360°旋轉(zhuǎn)）進行井口人工旋轉(zhuǎn)連接，從而實現(xiàn)強度滿足提升速度管柱質(zhì)量的要求。可旋轉(zhuǎn)萬向連接器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 可旋轉(zhuǎn)萬向連接器結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 雙環(huán)壓連接器

帶壓起管工藝的關(guān)鍵裝置之三是如何實現(xiàn)連續(xù)管的上提解卡的雙環(huán)壓連接器。為實現(xiàn)使用注入頭提升，設(shè)備要求與通過注入頭的連續(xù)管外徑一致，由于井內(nèi)連續(xù)管自重大，且可能存在遇卡，需要較大的上提解卡力，加工與連續(xù)管外徑、內(nèi)徑一致的雙環(huán)壓連接器 （抗拉力30 t），同時滿足雙環(huán)壓連接器能帶壓通過防噴盒、注入頭夾持提升系統(tǒng)，在井口進行井內(nèi)與地面連續(xù)管的對接。上起連續(xù)管前，對雙環(huán)壓連接器進行20 t拉力測試，保證連接強度滿足起出井內(nèi)油管的要求，同時也能降低作業(yè)勞動強度。雙環(huán)壓連接器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 雙環(huán)壓連接器結(jié)構(gòu)示意圖

3 連續(xù)管速度管柱帶壓起管的現(xiàn)場應用

3.1 速度管柱井況

秋林A井井筒為139.7 mm（5.5 in，內(nèi)徑114.3 mm）套管完井，造斜點井深1 730 m，入靶點井深2 650 m，人工井底3 815 m，水平段長1 196.66 m， 最大井斜 94.18°， 180－105壓裂井口。該井于2019年4月10日完成全部 （11段）復合橋塞分段壓裂后開井排液， 4月24日下入2 516.32 m連續(xù)管 （垂深2 241 m，井斜角72°）作為速度管柱進行排水采氣。現(xiàn)場采用寶雞石油鋼管有限責任公司生產(chǎn)的CT70鋼級、外徑60.3 mm、壁厚4.4 mm連續(xù)管，入井工具為Φ175 mm×0.41 m油管掛+Φ89 mm×0.32 m卡瓦接頭+Φ60.3 mm×2 514.7 m油管+Φ89 mm×0.32 m卡瓦接頭+Φ89 mm×0.12 m堵塞器座+Φ89 mm×1.00 m篩管 （Φ10 mm×45孔）。5月10日完成井筒積液排除，測試產(chǎn)能6.11×104m3/d，表明速度管柱技術(shù)已發(fā)揮攜液作用，為下步生產(chǎn)測井做準備，故需要帶壓起出連續(xù)管。作業(yè)前井口采 （油）氣樹如圖4所示。

3.2 速度管柱帶壓起管過程

本次連續(xù)管速度管柱帶壓起管裝置主要由管內(nèi)投入式堵塞器、連接工具和連續(xù)管作業(yè)車、導向器、注入頭、防噴立管、防噴器、井口總閥和壓裂車等設(shè)備組成。帶壓起速度管柱時井口及井控裝置如圖5所示。

圖4 采油 （氣）樹示意圖

圖5 帶壓起速度管柱時井口及井控裝置示意圖

速度管柱帶壓起管過程如下：

（1）連續(xù)管封堵。2019年4月11日投入油管堵塞器 （Φ46 mm×0.2 m）進行油管內(nèi)堵塞，泵注清水送堵塞器入座，泵壓3.4 MPa上漲到18.5 MPa，泵注液體3.4 m3（油管內(nèi)容積3.3 m3），穩(wěn)壓17.7 MPa無壓降，泄壓至零，無氣無液返出，油管內(nèi)堵塞完成。

（2）連續(xù)管上提解卡。拆除井口采油 （氣）樹，安裝180總閥和防噴器，使用延長工具及外卡瓦接頭，連接油管掛和連接油管，上起懸重18 t，將175 mm油管掛起至防噴器以上，拆除175 mm油管掛及延長工具。帶壓起速度管柱時井口及180總閥裝置如圖6所示。

圖6 帶壓起速度管柱時井口及180總閥裝置示意圖

（3）連續(xù)管起管。使用雙環(huán)壓接頭連接地面與井內(nèi)連續(xù)管，進行20 t拉力測試合格，通過注入頭直接起連續(xù)管出井，同時將起出的管柱纏繞在連續(xù)管作業(yè)車的滾筒上，起出井內(nèi)2 515 m連續(xù)管。整個過程僅耗時8 h。

（4）連接油管起出后，該井進行連續(xù)管生產(chǎn)剖面測井及連續(xù)管泡沫沖砂，2019年5月21日將本卷連續(xù)管重新下入井內(nèi)，下入井深2 467 m做速度管柱進行排水采氣。

4 結(jié) 論

（1）連續(xù)管速度管柱帶壓起管技術(shù)在川渝地區(qū)成功開展，采用速度管柱生產(chǎn)后，實現(xiàn)不壓井、不對地層造成二傷害，有利于產(chǎn)層保護。對于地層壓力系數(shù)低于1的施工井，應用效果良好。填補了帶壓作業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)空白。

（2）對于短期入井使用后，帶壓起出的連續(xù)管通過性能測試，其抗拉強度、屈服強度及壁厚均能滿足氣井排水采氣的生產(chǎn)要求，可繼續(xù)作為速度管柱再次下井進行排水采氣作業(yè)。

（3）通過速度管柱帶壓起管和帶壓下管技術(shù)的綜合應用，實現(xiàn)了連續(xù)管的重復利用，節(jié)約了成本。

（4）與常規(guī)不壓井作業(yè)機相比：不壓井作業(yè)機安裝周期4～5 d，帶壓起出井內(nèi)油管 2～3 d；連續(xù)管作業(yè)機安裝周期8～12 h，帶壓起出井內(nèi)油管4～8 h。帶壓起管有效地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

（5）該作業(yè)工藝已在川渝致密氣地區(qū)完成了6井次帶壓起速度管柱作業(yè)。