水平井篩管疏通加固修井技術

劉云

【摘 要】稠油、特稠油、超稠油熱采水平井在注汽開采中水平段套管、篩管損壞較嚴重。通過分析稠油熱采水平井特點、修復難點，有針對性的研制了新型工具和工藝方法。形成了沖砂、打印、試壓找漏、疏通、篩管加固等工藝步驟。摸索出水平井大修施工合理的技術參數；開發出用于熱采水平井的打印工具、扶正降摩阻工具、疏通工具、試壓工具等，形成了稠油熱采水平井篩管疏通加固施工一套新的技術方法和操作規范，為于該類井的復產提供技術手段。

【關鍵詞】水平井；沖砂；打印；疏通；下篩管加固

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0227-01

稠油、特稠油、超稠油開發都需要注高溫、高壓蒸汽開采；因此很多井在熱應力作用下，油層篩管出現破損、錯斷、撕裂等現象較為嚴重。篩管破損后地層大量出砂，造成埋藏油層或卡泵等油井故障。采用篩管疏通技術，使植入小一級篩管手段得以實現，加固后的水平段井眼抗擠毀能力提高，防砂能力增強。三年來實施了三十多口井，成功率85%以上，恢復產油量10多萬噸。

一、遼河油田水平井現狀和特征

遼河油田水平井數量多、種類多，套管種類差異大、井深差異大、油藏類型差異大、原油性質差異大。根據水平井摸底結果顯示，調查的822口井中，各種原因關停井為172口，占20.9；其中，水淹井65口，低產低效井50口，其它原因57口，分別占8.0%，6.0 %，6.9%。主要特征如下：

（1）多數為篩管完井。從裸眼礫石充填篩管完井、金屬纖維篩管完井發展到激光割縫篩管完井，近幾年基本上采用的是激光割縫篩管工藝。

（2）熱采水平井的井身結構類型較多，根據區塊工藝的不同，所采用的井身結構也不同，一般中曲率以上井較多。

（3）多數為砂巖地層，交結疏松，成巖性差，易出砂；原油粘度高，有的區塊原油在地層或井筒內不能流動；儲層壓力系數低，作業中易漏失。

（4）蒸汽吞吐開采或汽驅開采，溫度一般在300℃左右。作業中鄰井注汽易出現汽竄井噴。受熱應力影響，隔熱封隔器以下套管、篩管受損嚴重。

二、水平井篩管損壞原因及修復技術難點

（一）篩管損壞原因分析

稠油水平井存在著地層膠結疏松、采油井段長、地層出砂較重、油質稠等特點，在開采過程中頻繁注汽、起下管柱作業，使得套管、篩管損壞，以及井下落物等事故較多。易出現套管、篩管錯斷、撕裂、油層套管、篩管接箍脫扣、套管、篩管孔洞等現象。

（二）水平井篩管疏通技術難點分析

（1）鉆柱在水平段受摩擦力的影響嚴重。

鉆壓難以掌握，地面顯示鉆柱的懸重與實際懸重相差較大，難以判斷工具受力狀態；提升負荷損失大，受摩擦力影響，地面施加的拉力很難傳遞到水平段的魚頂位置，因拉力損耗大，不能最大限度的傳遞到卡點上；扭矩傳遞困難，磨銑轉速受限制；鉆柱中和點準確掌握，造成多次起下鉆也無法在恰當位置倒出鉆具。

（2）井眼斜度大，打印鉛模沿程受損，破壞印跡，使魚頂印痕難以判斷。長水平段尾端鉆壓消耗殆盡，難以形成印記。

（3）熱采水平井疏通加固前后需要對篩管以上套管驗證密封性。Ф244.0mm套管需要密封的空間大，封隔器膠筒承受的載荷成倍增加。在大斜度段、水平段靠鉆柱重量，壓縮式封隔器的軸向坐封載荷難以施加，密封性不能保證。通常的擴張式封隔器坐封后，難以環空加壓和密封性驗證，如果地層漏失嚴重封隔器解封困難。

三、大修工具和施工技術參數研究與應用

（一）鉆柱降摩阻扶正器

降低鉆柱與井壁摩擦阻力是水平井修井首先要解決問題。設計開發的扶正器工具，扶正器軸向滑動體能夠在鉆柱上下過程中與套管壁接觸，產生旋轉而減少了鉆柱與井壁的摩阻。在鉆柱旋轉磨銑過程中，它的軸心隨支撐鉆柱旋轉，徑向旋轉套支撐在套管壁上不動，降磨阻扶正器經現場試驗測得平均降低上提磨擦阻力43.2 % ，提高鉆柱加壓力41.2 % ；減少反轉圈數55 %。

（二）套（篩）管打印檢測工具

通過分析鉛模的印痕形狀，可以比較清楚地反映出魚頂的尺寸和形狀、套管變形狀況等，進而確定下一步措施。常規鉛模胎體裸露、鉛體長，起下時易在造斜段、水平段造成嚴重磨損、脫落，印記易被破壞。為了解決這些問題，研制了液壓伸縮式鉛模端面打印器和套（篩）管壁破損打印器。

（三）套（篩）管磨銑疏通工具

研制了Ф177.8mm篩管疏通系列鉆銑、磨銑工具。水平井磨銑、沖砂過程中碎屑、砂的上返速度非常重要，在保證泵的排量和上返速度的前提下還不能將泵壓提的過高。現場取得的數據顯示，泵壓控制在8.0MPa 時，泵排量能達到800-1200 l/min，在這樣的參數下打通道，能滿足井液攜帶鉆屑，平穩鉆進。二是布齒方式、結構上進行了優化設計，磨銑工具在造斜段以下緊貼套管底部工作，其鑲嵌的硬質合金最多不能大于工具本體外徑，這樣既能起到領眼、扶正作用，又可以對變形部分加以磨銑。三是提高了鉆銑速度10-20%。

（四）打撈解卡技術

液壓增力器的改進在原增力器的基礎上經過兩次改進形成了現有的液壓增力工具。

液壓可退式撈矛，水平段打撈時如果撈獲后不能解卡，需要退出打撈工具。該工具可通過液壓方式退出打撈矛，實現解卡功能。避免通過鉆柱動作實現脫手。

鉆柱液壓安全接頭，鉆桿在大斜度井段和水平段實施旋轉磨銑作業時，當鉆具一旦出現遇卡，使用常規的機械式安全接頭難以順利實現脫手；研制的“水平井鉆柱液壓安全接頭”通過鉆桿內打壓的方式實現脫手，不需要鉆具動作的操作來實現脫手。與油管液壓安全接頭相比，其具有傳遞高扭矩的功能。

四、水平井大修施工的體會和認識

（一）水平井大修鉆柱組合要遵循的設計原則：

水平井鉆柱遵循“避免或減小對套管的損壞” 的原則。水平井鉆柱遵循“下得進、起得出” 的原則。水平井鉆柱遵循“在滿足施工要求的前提下結構越簡單越好” 的原則。

（二）水平井打撈遵循的原則

水平井打撈應遵循“下得去、抓得住、起得出、有退路”的原則。要保證工具、鉆柱能夠順利地通過造斜段、水平段，并保證其技術性能不變。對于曲率較大、井眼較小的井，工具下井前要認真地研究井斜數據、井眼軌跡，分析計算大直徑工具能否自由通過。打撈過程中如果遇卡，應能夠有一個足夠的解卡力解卡；如果不能解卡要確保能順利退出，萬不得已，才能從安全接頭退出。盡量避免發生新的落物。打撈工具的中心線要與落物的的中心線基本一致，易于撈獲。

（三）水平井打通道（鉆、磨、銑）作業遵循的原則

水平井鉆、磨、銑作業需要鉆柱在90°甚至大于90°的井眼內旋轉作業，參數選擇不合理會造成鉆柱損壞或套管損壞，應遵循“高排量、低轉數、控制反扭矩、不損壞套管”的原則。鉆、磨、銑過程中循環液的排量對碎屑、砂的攜帶能力至關重要。鉆、磨、銑過程中控制轉數以確保地面和井下的安全，也是非常必要的。根據井況，在鉆柱與曲率較大的位置、水平段、鉆頭上部安裝降磨阻扶正器是減少反扭矩的有效手段之一。水平井井眼軌跡復雜，鉆磨銑工具極易將造斜段或水平段套管損壞或開出套管，造成大的技術事故。因此，對于磨銑工具的要求十分嚴格。在選擇磨銑工具時首先要考慮能否傷害到套管，只有在不破壞套管的前提下，才能考慮它的其它功能。

參考文獻：

[1]劉喜林 難動用儲量開發稠油開采技術 北京：石油工業出版社 2005.

[2]汪志明.油氣井流體力學與工程 北京：石油工業出版社 2008.