封隔尾管懸掛器內插管完井方案及應用

鄭曉志,陳志峰,阮臣良,張元星,劉國祥

(中石化石油工程技術研究院德州石油鉆井研究所,山東德州253005)

封隔尾管懸掛器內插管完井方案及應用

鄭曉志,陳志峰,阮臣良,張元星,劉國祥

(中石化石油工程技術研究院德州石油鉆井研究所,山東德州253005)

海洋鉆井成本很高,如何優化鉆井、完井方案,縮短建井周期,成為減小鉆井成本的關鍵。特殊的完井結構實現在實施篩管完井工藝時,可一次實現懸掛篩管、封隔環空、裸眼洗井、酸化作業。與常規的篩管完井工藝相比,節約了鉆盲板和再次下入沖洗管柱的時間,大大降低了完井成本。

篩管完井;洗井;懸掛;封隔;插管;插座

隨著國內外定向井、水平井的日益增多及對提高采收率要求的提高,非固井裸眼完井越來越受到油田完井作業方的關注,相比傳統作業,這種完井方式不僅對地層的污染較小,能提高采收率,而且還能減低開發成本。目前,我國大港油田、冀東油田和勝利油田等區塊都在應用非固井完井工藝。研究分析認為,篩管完井和射孔完井相比較,儲層不受水泥漿污染,同時泄油面積顯著增加,在完井成本上可降低50%左右,具有明顯的技術及經濟優勢。

1 常規懸掛篩管完井方案

懸掛篩管完井是國內水平井完井常采用的一種完井方式,對油氣層損害小,而且增加了油層產出通道,單井產量較普通井射孔完井有很大提高,同時篩管懸掛也節省了大量套管,降低了完井成本[1-3]。

1.1 管串結構

目前,國內進行篩管完井最常見的方式是上部用尾管懸掛器,下部篩管,兩者之間采用管外封隔器進行環空封隔。較常見的管串結構包括送入工具、尾管懸掛器、管外封隔器、盲板、篩管串和引鞋,如圖1。

1.2 操作程序

將管串下達設計深度,憋壓坐掛懸掛器,繼續憋壓漲封封隔器,倒扣丟手,起出送入鉆具,然后下鉆掃除盲板,最后下油管(或鉆桿)洗井。

圖1 常規懸掛篩管完井方案

1.3 結構缺點

a) 上部管柱內部為死腔,下鉆過程中需要及時灌漿,影響管串的下入速度。

b) 容易產生壓力波動,從而產生波動壓力,對懸掛器做掛剪釘造成損傷,增加了提前做掛的風險。

c) 下入過程中不能開泵循環,不易處理井下可能出現的復雜情況。

d) 盲板需要專門下鉆掃除,增加了完井周期。

2 懸掛封隔洗井一次性篩管完井方案

針對較穩定地層和單一儲層,完井時采用非固井完井作業,將施工工藝流程進行優化,本著節約鉆時及能夠最大限度降低固井作業帶來的對油層污染的問題,設計了采用懸掛、封隔和洗井一次性完成的篩管完井結構,為非固井作業的篩管完井工藝提供了可行性方案。

2.1 組成及工作原理

該工具結構如圖2所示,主要組成包括:

a) 外管串 浮鞋+浮箍+盲管+密封插座+篩管串+封隔尾管懸掛器。

b) 內管串 插管+油管串+旋轉短節+可提出球座+送入工具。

圖2 懸掛、封隔、洗井一次性篩管完井方案

該工具采用基于頂部封隔尾管懸掛器,下面接篩管,其送入工具的中心管下部連接具有尾部與篩管密封的循環管柱組成洗井管串。整個管串下到設計井深后,投球,球落在封隔尾管懸掛器中心管尾端的球座后形成密封,憋壓坐掛懸掛器,繼續憋壓,憋通球座,建立正常循環,然后循環洗井、泡膠,施工完后進行倒扣,利用機械方式坐封封隔器,最后將送入工具和密封芯子及油管串提出井口。

2.2 主要技術參數

主要技術參數如表1。

2.3 功能特點

a) 坐掛、洗井、封隔器坐封在同一次施工完成,節約時間。

b) 篩管內部有連接中心管的插管,循環時能夠將篩管與井壁之間環空沖洗干凈,減少在采油中泥漿對地層的污染。

c) 球座位于中心管尾部,施工完成后可隨送入工具提出,節省了鉆除球座時間。

d) 頂部帶封隔器,能有效封隔裸眼和上層套管。

e) 篩管進入裸眼后如遇阻,可通過特殊的插座及內管結構進行循環解阻。

f) 液壓控制實施坐掛,坐掛及倒扣后機械坐封,操作簡單。

表1 主要技術參數

2.4 施工工藝

a) 下篩管管柱。①依次連接浮鞋、浮箍、盲管(普通套管,有區別于鉆井的盲管)、插座及防砂篩管串;②連接完后,用卡瓦座在轉盤上,并打好安全卡瓦。

b) 連接并下入坐封、洗井服務工具總成。①連接帶導向頭拋光管;②連接油管串;③配長(保證插管插入底部密封筒,同時滿足倒扣和坐封所需上提仍然密封長度)+旋轉短節。

c) 連接可提出球座式頂部封隔式尾管懸掛器、下鉆。①將尾管懸掛器坐封工具總成下部的油管公扣與內管串的旋轉短節連接;②連接篩管與頂部懸掛器總成;③下鉆至設計深度。

d) 洗井、坐封尾管懸掛器。①固井泵對地面管線試壓;②打開閘板防噴器,觀察井筒漏失情況;③控制泵壓正循環沖洗,直至返出干凈;④投坐封球,確認懸掛器坐掛;⑤加壓憋通可提出球座;⑥循環洗井液及注入破膠液;⑦倒扣脫手,坐封封隔器;⑧對封隔器進行試壓;⑨起出井下管柱。

2.5 技術及操作難點

a) 內插管配長要求精度高,管串長度測量要精確,保證入井后能順利與下部插座順利對接。

b) 管內循環過流面積小,循環壓耗大,循環壓力較大,容易壓漏油氣層。

c) 循環洗井完成后,井壁泥餅及巖層孔隙中固體支撐顆粒被洗掉,井壁穩定性變差,容易漏失或掉塊。要采用高效、高質的完井液。

3 應用情況

文昌13-2油田位于海南省文昌市以東的南海海域,于2002-07-07投入生產,穩產半年后開始遞減,綜合含水逐年增高。為了改變縱向上各油組采出不均衡,充分挖掘產層剩余儲油及穩產,開發2口水平調整井。文昌13-2油田總體上屬高孔中高滲儲層,部門儲層顆粒細,泥質含量較高,為增大泄油面,提高產量,采用該特殊完井工具進行裸眼篩管完井。

WC13-2-A20H井和WC13-2-A19H井在中海油湛江分公司位于文昌的2口水平調整井,鉆井工藝方面選用修井平臺在導管架上進行鉆井作業,使用較先進的鉆井工藝設備以及保護儲層的鉆井液體系,并根據地層構造情況采取用防CO2篩管完井方案,現僅介紹WC13-2-A20H井的施工情況。

該井采用懸掛、封隔、洗井一次性篩管完井方案,管串結構為:①外部:浮鞋+浮箍+插座+篩管串+尾管懸掛器+送入鉆具;②內部:插管+油管串+完井裝置+中心管。

3.1 基本井況(如表2)

表2 WC13-2-A20H基本數據

3.2 施工情況

a) 按管串設計下入外部管串,依次下入浮鞋、浮箍、插座及篩管管串。

b) 接管內沖洗管串,依次連接特制密封插管(3 m)、油管串,下完沖管后根據實測數據調整插管插入長度為2.1 m,然后連接接液壓尾管封隔懸掛器,稱重240 kN。

c) 在下放至1 361 m處遇阻,上提700 kN,下放200 kN,未通過;經循環完井液及泡膠液后,上提1 010 kN活動;下放到位,稱重下放260 kN,上提470 kN;下放到位后循環完井液。

d) 停泵投球,坐掛正常,剪球座壓力12 MPa;然后注泡膠液到位;倒扣,調整鉆具懸重為320 kN;轉20圈,上提鉆具1.8 m,懸重保持390 kN不變,下放保持290 kN不變。

e) 下壓190 kN坐封封隔器,試壓10 MPa/10 min,壓力保持不變;20 min后井內有漏失現象,漏失量為1 m/min,并逐漸增大,表明泡膠效果良好。

f) 調整注入的完井液密度直至1.10 g/cm3后漏失停止,最后上提鉆具至沖管提出井口,作業結束。

4 結論

1) 該方案可以減少施工時間,主要節約了完井時間;更重要的是,沖洗管柱能將裸眼環空的泥漿沖洗干凈,即保證了裸眼的干凈,減少泥漿污染地層,又提高了采收率。在同樣的條件下,沖洗管柱結構能大大減少項目費用支出。

2) 該方案在現場的操作具有低風險,可以滿足現場的基本應用。它不僅能在一定程度上代替同類國外產品,而且降低了油田的開發成本,具有很高的推廣價值。

3) 常規裸眼完井在遇阻時只能通過上提和下壓來解決,而內插管結構由于能夠從浮鞋位置循環,在遇到復雜問題時可以通過循環來處理問題,這是在下套管過程中非常重要的一個處理措施。

[1] 馬蘭榮,郭朝輝,楊德凱,等.旋轉尾管懸掛器軸承的研制及性能試驗[J].石油礦場機械,2009,38(9):67-70.

[2] 趙社強,何元東,魏英杰,等.環空壓裂專用懸掛器研制與應用[J].石油礦場機械,2009,38(4):71-73.

[3] 李 維,李 黔.旋轉尾管固井套管扭曲失穩分析[J].石油礦場機械,2008,37(6):49-52.

TE931.2

B

1001-3482(2010)06-0085-03

2009-12-21

鄭曉志(1962-),男,遼寧盤錦人,碩士,主要從事固井完井工具設計及工藝技術研究。