連續油管技術在頁巖氣水平井射孔與鉆塞中的應用

文小娟，曹紅海，盧可佳，王先平

（1.中石化江漢石油工程有限公司測錄井公司，湖北 潛江433123；2.新疆大學地質與礦業工程學院，新疆 烏魯木齊830047）

連續油管（簡稱CT，Coiled－Tubing）技術解決了許多常規作業技術和方式難以解決的問題。它在壓裂、酸化、鉆磨、切割、噴射和鉆井等領域都得到較好的應用，預計未來10年，在頁巖氣開發中應用將更加廣泛。點是保護油層，沖砂效果較好。

圖1 負壓沖砂井下工具系統

1 技術特點及國外發展現狀

連續油管技術和配套作業裝置在國外已經歷了50多年的發展歷程。在水平井中利用連續油管進行沖砂洗井、酸化、壓裂、打撈、鉆塞、分層注采等作業，應用效果良好。

1.1 技術與裝備的特點

1）技術優勢。①成本低，高效安全，用途廣泛；②可進行不放噴、不壓井作業，防止地層污染，保護油氣層；③在水平井、大斜度井中，連續油管作業更具優勢；④特別適用于海上平臺鉆井和過油管鉆井作業。

2）地面設備主要結構。地面設備主要由滾筒、注入頭、操作室、動力組、井控裝置等組成。

1.2 國外發展現狀

經過幾十年的應用和改進，連續油管技術更加系列化、專業化、成熟化。

1）裝備器材系列化。地面設備－－注入頭研制已基本實現系列化。不同型號注入頭通過更換連續油管夾持塊來實現與不同口徑尺寸的連續油管配接。連續油管可選范圍為Φ22.23mm～Φ168.28mm，其材質從碳鋼發展到合金鋼、鈦合金及復合材料；常用的有70、80、90、100、110、120六種鋼級，鋼級越高，連續油管抗拉、抗扭、抗壓性能越好。

2）工具專業化。井下工具逐漸成為作業工藝的代名詞。負壓沖砂井下工具系統（圖1）主要由喉部節流裝置、濾砂裝置、單向閥、連接器、噴射裝置等組成，其特

3）工藝成熟化。隨著水力模擬技術的發展，沖洗、酸化增產措施、氮氣氣舉這3項連續油管主體作業工藝技術更加優化。

4）發展趨勢。連續油管技術與裝備的發展趨勢主要體現在：①改善井下工具；②改善作業效果；③增產作業；④在直井、斜井和水平井中，連續油管鉆井作業安全有效。

2 國內應用現狀

目前，全國約有30多套連續油管作業設備，主要用于逐層壓裂、拖動酸化、傳輸射孔、噴射酸化和磨銑解堵、氣舉、鉆塞等作業。

1）連續油管傳輸射孔。可在大斜度井甚至水平井進行射孔作業，連續油管作業設備可無接箍連接，可進行不壓井作業，避免使用壓井液，保護油氣層，從而有效溝通油氣層。

采用連續油管傳送負壓射孔經濟可行，其技術關鍵是采用井下安全閥（此閥與地表間距起防噴管的作用 ），既保證長射孔槍得以使用，又無需在收槍時壓井。

2）連續油管水平井拖動酸化。可用于水平井段酸化作業、連續油管注酸作業，實現了水平井段的均勻布酸，增產效果顯著。

3）連續油管噴砂射孔逐層壓裂。適用于薄層交互的儲層，起下一趟管柱可完成多層段作業，各儲層互不影響，從而使得各儲層獲得最佳導流裂縫，獲得最大產能。

總體而言，連續油管技術及裝備在國內的應用較少，其主要原因是：①國內適合連續油管作業的油氣井少；②配套工具缺乏，作業工藝種類少；③單井作業成本高；④各油田連續油管工藝發展不均衡。

3 應用探索

江漢測錄井公司于2013年應用連續油管輸送射孔與連續油管鉆塞技術，在國內大型商業開發頁巖氣田－－涪陵頁巖氣田進行了應用嘗試。

3.1 涪陵頁巖氣田焦頁A井

A井是在川東南地區焦石壩背斜帶部署的一口頁巖氣水平井，完鉆井深3 800.0m，垂深2 465.9m，最大井斜88.5°，水平段長1 031.0m，工程設計分15段進行壓裂改造（表1，2）。

表1 A井射孔層位數據表

表2 A井橋塞座封深度數據表

3.1.1 連續油管輸送射孔

第1段（3 766.5～3 765.0m，3 744.5～3 743.0m）采用連續油管輸送射孔工藝：采用Φ89mm射孔槍，孔密16孔／m，相位60°，起爆器2套（壓力開孔起爆器＋壓力起爆裝置）。

施工過程：①到達井場后，模擬射孔槍串通井。②模擬射孔槍起出井口，模擬槍正常。③現場裝配射孔槍。④井口聯接射孔槍，使用連續油管輸送射孔槍串入井，下至人工井底。⑤上提連續油管，到達第一簇射孔井段，環空打壓至設計壓力值P1，壓力突降至P2時，連續油管抖動明顯，判斷下部射孔器起爆。⑥上提連續油管，到達第二簇射孔井段，連續油管內打壓至設計壓力值P3，壓力突降至P4時，連續油管抖動明顯，判斷上部射孔器起爆。

3.1.2 連續油管鉆磨復合橋塞

采用2"連續油管，鉆磨過程中為確保塞面的碎屑盡量被循環至井口和降低磨鞋溫度，鉆磨工具串上提速度控制在（10.0～15.0）m／min，泵車排量控制在（400.0～430.0）L／min，然后繼續下放鉆磨工具串至塞面完成每一個橋塞的鉆磨。鉆磨工具串（圖2）：連續油管＋轉換接頭＋馬達總成（單流閥＋液壓丟手＋雙循環法）＋震擊器＋螺桿鉆＋磨鞋。

圖2 鉆磨工具串部分構件

鉆磨過程：①觀察泵壓。②密切觀察負載和泵壓的變化，如果泵壓有急速上升的趨勢時立即停泵，同時開泵壓保持原來的排量循環，然后繼續下放至塞面，讓塞面的負載保持在固定范圍，且泵壓穩定。③觀察面板負載及泵壓，鉆磨一段時間發現負載和泵壓逐漸降低說明鉆磨正常。每次上提循環下放時，逐步增加塞面的負載，直至面板上的負載減少至負值，再以合適的速度下放觀察負載不變或繼續減少，說明橋塞已磨通。④如果在鉆磨中發現負載急劇增加而泵壓基本保持不變，這很有可能是磨鞋磨膠筒或磨被推至下一個塞面的剩余橋塞，如果加負載泵壓不變時，在可控制排量的范圍內增加泵車排量。⑤在整個磨塞的過程中，主要觀察的是塞面的負載和泵壓的變化，參考井口壓力、反排量判斷井底的情況從而決定磨塞時的負載和泵壓。⑥每磨掉3個橋塞探至下一個塞面時上提循環，同時要確保塞面的碎屑盡量被循環至井口和降低磨鞋的溫度，然后繼續下放至塞面完成下一個塞的鉆磨。⑦如此循環至全部橋塞鉆磨結束。

A井施工除第1段采用連續油管輸送射孔、套管壓裂，其余14段均采用泵送橋塞射孔連作施工，依次完成所有層段的射孔、壓裂施工后，再采用連續油管鉆磨復合橋塞。射孔均一次成功，穿孔率100%。經鉆塞、返排試氣獲后A井獲得高產12.0×104m3／d工業氣流。

3.2 涪陵頁巖氣田焦頁B井

B井為焦石工區的一口頁巖氣水平井。該井完鉆井深為1 758.5m，垂深621.3m，最大井斜90.1°，水平段長1 003.3m，工程設計分8段進行壓裂改造。

第1段（1 655.4～1 655.0m，1 625.4～1 625.0m，1 596.4～1 596.0m）采用連續油管輸送射孔；第2～8段采用泵送橋塞射孔連作聯作工藝分別在設計深度座封橋塞。

B井施工第1段采用連續油管輸送射孔、套管壓裂，其余7段均采用泵送橋塞射孔連作施工，一次完成所有層段的射孔、壓裂施工。橋塞座封深度準確，射孔均一次成功，穿孔率100%。經鉆塞、返排試氣獲得1.25×104m3／d工業氣流。

4 結束語

1）連續油管技術在國外發展較為成熟，正逐步取代常規作業，在國內雖起步晚，但有很大的發展空間。

2）連續油管輸送射孔技術與常規輸送射孔技術相比：可在大斜度井甚至水平井射孔；可進行不壓井作業；作業速度快、施工效率高、成本低。

3）連續油管鉆塞技術具有可控的操作優勢，為頁巖氣水平井的后期投產提供了暢通通道。

4）經過A井和B井的現場實際應用，證明連續油管配套技術在頁巖水平井的開發中是適用、可行的。

［1］賀會群.連續油管技術與裝備發展綜述［J］.石油機械，2006，34（1）：1－5.

［2］章傳國.連續油管發展［J］.寶鋼技術，2007（2）：26－29.

［3］董正軍，王湯.涪陵頁巖氣產建區連續油管設備的優化配置［J］.江漢石油職工大學學報，2000（3）：50－52.

［4］陳樹杰，趙薇，劉依強，等.國外連續油管技術最新研究進展［J］.國外油田工程，2010，26（11）：44－50.

［5］馬連山，趙威，謝梅，等.連續油管技術的應用與發展［J］.石油機械，2000，28（9）：57－60.