上部注水泥固井下部精密復合篩管完井技術的研究與應用

劉言理 聶上振（大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

上部注水泥固井下部精密復合篩管完井技術的研究與應用

劉言理 聶上振（大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

目前常用的水平井完井技術無法兼顧實現水平段氣、水層的有效封堵以及水平段油層的有效開發。本文分析了水平井完井工作中存在的油層防砂、封隔器脹封以及完井工具要求等技術難點，通過優化完井管柱結構和對完井管柱進一步研究，有效解決了在水平井完井工作中存在的困難，并在現場完井施工中得以成功應用。該技術有力地提高了油田采收率和開發效果，對國內其它油田水平井完井工作也具有指導和借鑒意義。

水平井；上部注水泥；精密復合篩管；完井

隨著復雜結構性油藏開采難度的加大，對相應的完井技術也提出了很高的要求，在施工過程中不僅要滿足防砂的要求，同時又要封堵住水平段的水層和氣層，以達到井眼的充分利用［1］。裸眼完井技術適用于單一均質油層，要求水平段為泥巖夾層，受水、氣層等影響較小，該技術在水、氣的有效封堵方面有待改善［2］。管外封隔器加篩管完井盡管封住了水層和氣層，但是受封隔器壽命以及井下復雜情況的影響，開采一段時間后，油層和水層容易互竄，影響油井開采效果［3，4］，需要一種既能防砂又能封住水層和氣層的完井方式，為此，開展了上部注水泥固井下部精密復合篩管完井技術研究。

1　技術思路及技術要點

（1）技術思路 水平井上部注水泥下部篩管完井技術是注水泥固井技術、篩管完井技術的綜合體。該技術在油層對應位置下入篩管，在篩管頂部進行注水泥作業，在有效封堵上部水層的同時又減少了水泥對油層的污染，在篩管頂部下入裸眼封隔器，實現油層的有效隔離，以滿足油井開采的要求。

（2）技術要點及難點 ①完井管柱既要滿足油層防砂的要求，又要能夠在篩管上部注水泥。②對工具、管柱要求較為嚴格，特別是分級注水泥器下方封隔器的順利脹封。③設計完井工具的尺寸和結構時，在保證管柱能順利進入井內的同時，還要考慮注水泥工藝的可實現性。

2　完井管柱設計

引鞋+精密復合篩管+洗井閥+精密復合篩管+套管串+精密復合篩管+段套管+盲板+短套管（加剛性扶正器）+裸眼封隔器+段套管（加剛性扶正器）+裸眼封隔器+段套管（加剛性扶正器）+分級注水泥器+套管串至井口。

3　主要完井工具

上部注水泥固井下部精密復合篩管完井技術用到的工具主要有分級注水泥器、裸眼封隔器、精密復合篩管、洗井閥、引鞋等。在施工之前，對對應的完井工具進行詳細的檢查，保證施工過程能順利地進行。

（1）DCFZ-A型5 1/2″分級注水泥器 分級注水泥器是實現上部注水泥固井下部篩管完井工藝的重要工具，一般和裸眼封隔器聯合使用。分級注水泥器在注水泥時提供了套管內外連接的通道，注水泥結束后自動關閉注水泥孔。

①結構。DCFZ-A型5 1/2″分級注水泥器主要由注水泥器本體、盲板短節和關閉塞組成。

②技術指標。總長度930mm，最大外徑168mm，打開壓力16-18MPa，關閉壓力7MPa。

③工作原理。下完套管，灌滿泥漿，憋壓16～18MPa，打開剪釘剪切，打開塞坐下行露出循環孔，建立循環，然后可進行注水泥作業。

當關閉塞到達關閉塞座時，進行打壓，剪斷塞座和關閉套之間的剪釘，關閉塞繼續下走。關閉套、打開塞座、擋環、關閉塞座向下運動至下接頭處，將循環孔關閉。關閉套上有防止關閉套返回的機構，這樣就能對關閉套實現永久關閉。

（2）BDK140裸眼封隔器 裸眼封隔器是采用膨脹膠筒為密封元件，以組合閥系控制坐封的永久式管外封隔器，用于復雜油氣井完井工程中，以實現注水泥器上下部分的封隔，提高固井完井質量。

①結構。裸眼封隔器主要由閥接頭、膠筒、中心管、短節、接箍等組成。

②技術性能指標。總長度3850mm，膠筒長度3000mm，最大外徑190mm，公稱直徑140mm，開啟閥打開壓力11MPa，限壓閥關閉壓力9MPa。

③工作原理。在裸眼封隔器的下部連接盲板，使套管內形成密封空間并開始憋壓，流體經閥接頭的進液孔進入開啟閥，當壓力達到設定值時開啟閥上的銷釘被剪斷，開啟閥打開，流體流經單流閥（徑向閥系）、限壓閥進入中心管與膠筒內的膨脹腔內，使封隔器膨脹與井壁緊密接觸形成密封。當膨脹腔內的壓力達到限壓閥銷釘的設定值時，銷釘剪斷，限壓閥動作，將進液孔封閉，此時套管內壓力的大小對膨脹腔內的壓力無任何影響，實現安全坐封，井口放壓為零、開啟閥自動鎖緊，實現永久關閉。

4　現場應用

（1）施工方案 從油井綜合情況分析，采用水平井上部注水泥固井下部篩管完井技術進行完井。該完井技術省去了中間套管，減少了鉆井經費；通過對篩管上部進行注水泥固井，有效封隔了上部的復雜層位；油層下入防砂篩管，實現先期防砂；油層位置無需固井作業，降低對油層污染的同時保證了油層最大的滲流強度。對水平段依次下入篩管、裸眼封隔器、分級注水泥器和套管串，實現對出砂油層的有效預防，達到先期防砂的目的。篩管頂部下入兩個膨脹式封隔器和分級注水泥器，對篩管頂部進行注水泥錢保證了封隔器的有效作用，在裸眼分割器底部直接懸掛整個篩管直到井底。

（2）完井施工過程 ①下入完井管柱。根據完井管柱設計組合，配接完井管柱并依次下入井中，盲板下入后，注意及時灌漿，保持液面在井口。套管下放速度控制在30～50s/根，平穩下放到設計位置。下放管柱載荷下壓小于正常下放阻力50kN，上提不超過套管原懸重加正常上提阻力100kN。

②脹封封隔器、打開注水泥器。地面管線試壓。關立管上水閘門，壓力升至25MPa，穩壓10min，壓降不大于0.5MPa為合格。按正循環方式連接管線，用固井車以100～200L/min小排量打壓，分別打壓7MPa、9MPa、11MPa，7MPa穩壓3min，9MPa穩壓5min，11MPa穩壓5min，脹封兩級套管外封隔器。然后繼續升高壓力到16～18MPa，壓力突降，循環通道打開，實現正循環。待泥漿循環暢通后，以排量30～40L/s循環泥漿，直至泥漿性能滿足固井要求。

③固井、關閉分級注水泥器。連接套管水泥頭、地面管線及固井設備，管線試壓25MPa，保證不滲不漏。注水泥固井，按設計量泵入水泥漿。當水泥漿完全泵入后，釋放頂替膠塞，頂替膠塞下行。當膠塞下行至分級注水泥器位置時，壓力突然升高，碰壓至15～20MPa，關閉分級注水泥器。

④鉆塞。鉆塞通井：下入Ф118mm六棱鉆頭鉆塞，試探并記錄灰面位置，以鉆壓20～30kN，排量16～18L/s，轉速60～70RPM，鉆穿分級注水泥器和盲板，并在分級注水泥器和盲板處多次劃眼，保證管柱通過時無卡阻現象。然后一直通至洗井閥位置，并核實實探深度。

（3）效果分析 現場整個完井施工過程順利，分級注水泥器打開壓力為17MPa，關閉時碰壓壓力為7MPa，施工過程中各項數值都在允許范圍內，分級注水泥器關閉孔關閉牢靠。從后期的測井數據也可得到該井的固井質量完全合格。在投產初期，產量穩定，取得了良好的效果。

5　結語

（1）上部注水泥固井下部精密復合篩管完井技術比以往的完井技術有了很大的提高，對上部的水層起到了有效的隔離效果，同時，油層采用篩管完井，不用注水泥，減少了對油層的污染。

（2）該技術在的現場應用，均取得了較好的效果，達到了預期的目的，可以進行推廣使用。

［1］劉業文.水平井篩管頂部注水泥完井事故與復雜情況分析［J］.西部探礦工程，2009，21（8）：69-71.

［2］王兆會，陳嘉陵，王新東.HW980水平井復雜情況的處理及分析［J］.石油鉆探技術，2006，34（3）：81-83.

［3］楊海波，余金陵，魏新芳.水平井免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術［J］.石油鉆采工藝，2011，33（3）：28-30.

［4］宋顯民，張立民，李良.水平井和側鉆水平井篩管頂部注水泥完井技術［J］.石油學報，2007，28（1）：119-121，126.

劉言理（1988-），男，漢族，山東棲霞人，研究生學歷，碩士學位，大港油田石油工程研究院助理工程師。