完井高效洗井技術在渤海油田調整井中的創新應用

摘 要：井眼清潔技術是水平井鉆完井技術的關鍵之一，也是決定油井產量的重要因素。渤海某油田綜合調整于2013年開始正式實施，共布井102口井，約有2/3為水平生產井。因此研究并總結水平井洗井工藝技術，對提效增產有著至關重要的影響。文章從渤海某油田水平井洗井存在的難點著手，分析總結了影響水平井洗井效果的因素，并針對上述影響因素提出了相關的工藝措施，形成了包括水平井洗井方式優選、洗井管柱和洗井液優化在內的工藝技術體系。

關鍵詞：洗井；影響因素；優化；調整井

水平井鉆完井技術已經成為目前石油勘探開發領域的重點進技術，但目前這一技術還不夠完善，其中，水平井的井眼清洗是影響該技術運用的主要難點之一[1]。井眼清潔的好壞直接關系到水平井后續作業的難易程度和產量高低。渤海某油田綜合調整井多采用215.9mm裸眼中下入過濾篩管的完井方式，水平段鉆井結束后，在上部套管段內下入洗井管柱，對上部套管段內沉積巖屑和管壁進行清洗。文章從渤海某油田水平井完井工藝實踐出發，對水平井洗井工藝進行技術總結和研究。

1 水平井完井洗井效果影響因素[2-5]

1.1 井斜角

在近直井段內，巖屑的運移情況與垂直井中的效果基本相同。在小斜度井段內（10～30°）一般形成不穩定的巖屑床。在中斜度井段內（30～60°），巖屑下沉到井壁下側的機會增多，隨著井斜角的增大，環空中逐漸形成巖屑床。開始形成的巖屑床臨界井斜角為40～55°，在這一井段內，對著井斜角的增大，巖屑濃度和巖屑床厚度急劇增加，在55～60°范圍內，巖屑床厚度及巖屑濃度達到最高值。在大斜度井段內（60～90°），巖屑在下井壁處形成的巖屑床基本穩定，這一井段內的巖屑濃度一般高于近直井段及小井斜井段，但比中斜度井段低。

1.2 井眼軌跡

由于叢式井的防碰繞障需要，造成上部套管段內井眼軌跡多變，不利于巖屑的清除。

1.3 管柱偏心

在井斜較小的環空內，管柱偏心度對巖屑運移產生的影響很小。在井斜較大時，由于管柱偏心，小間隙處的環空返速大大降低，沉積的巖屑不易被清除，隨著偏心度的增加，環空中的巖屑濃度增大。

1.4 巖屑顆粒直徑

巖屑顆粒直徑越大，懸浮穩定性越差，越易在下井壁處形成巖屑床，從而造成洗井困難。

1.5 環空返速

環空返速的大小直接影響環空中巖屑的運移方式、狀態和濃度。環空返速低時環空中的巖屑濃度極大，環空壓降也高，隨著返速的增加，巖屑濃度減小，環空壓降降低，當環空返速上升到一定值時，盡管巖屑濃度仍在減少，但環空壓降卻開始上升。

1.6 洗井液的流變性

洗井液流變性能是影響清洗效果的重要因素，為了確保清洗效果，必須選用合理的洗井液流變性參數。

2 常規洗井缺點分析與工藝優化

2.1 洗井方式

渤海灣油田以前常用管柱相對靜止的洗井方式，其優點在于操作簡單，但因循環位置相對固定，對巖屑床破壞力度有限，清洗效果較差。在大斜度井段和水平井段低邊，由于管柱偏心，管柱貼于下井壁，將巖屑床壓住。這種偏心環空造成下井比處于低速區，顆粒較大巖屑在此處沉積，靜止循環洗井不能很好的將此部分巖屑帶出井筒，降低了清洗效果，國內外研究表明，在水平井中采用旋轉管柱的方式有利于清除巖屑，旋轉管柱時，將下井壁沉積的巖屑推入流動的洗井液中，然后被攜帶出井筒。基于以上原因分析，渤海某油田在完井過程中，將洗井管柱下到位之后，洗井的同時，接上頂驅，上下活動管柱并低速（20～30rpm）旋轉，刮擦井壁并破壞巖屑床。

2.2 洗井液優選

渤海油田完井傳統洗井液多采用以海水為基液所配置，海水經加重后采用二級（2μm）過濾后濁度達到30以下，然后經泥漿泵打入井筒內，返出液經過相同的過濾方法重復利用，直至返出口液體在連續半小時內濁度小于70后為達標。由于海水的流變性較差，井筒內沉積的大顆粒狀巖屑不易被攜帶出井筒，造成洗井效率降低。

渤海某綜合調整井在實施過程中，采用“二次洗井”方式。洗井管柱下至預定位置后，利用原始的鉆井液進行大排量正循環洗井至少一個井筒容積，返出液經過高目數振動篩布（170目以上）過濾，由于鉆井液優良的攜砂性能，充分的將井筒中的巖屑顆粒攜帶出井筒，清除了巖屑床。一次洗井結束后，改用以過濾海水為基液配置的洗井液再次洗井，此方法與傳統洗井方式相同，嚴格對入井洗井液濁度把關。經過實踐證明，“二次洗井”法提高了洗井效果，并縮短了總的洗井時間。

2.3 洗井管柱優化

常規洗井管柱組合多為：“鉆頭+套管刮管器+鉆桿”的組合方式，由于刮管器的外徑較大，不能夠進入套管浮箍，因此鉆頭最大下入深度只能到浮箍頂部，這樣浮箍以下套管段內的巖屑達不到一個清洗的效果，而此段為水平段，巖屑沉積風險較大，對防砂工具和管外封隔器的下入造成一定風險。鑒于此風險，渤海某油田在完井過程中，調整管柱組合，改為“鉆頭+鉆桿單根+刮管器+鉆桿”，刮管器以下鉆桿單根和鉆頭可以深入到浮箍以下，達到清洗管鞋附近井段的目的，根據浮鞋與頂部浮箍之間套管段的長度，可以調整刮管器下部鉆桿單根的數量，使鉆頭盡可能下深，確保清洗干凈。

2.4 井口裝置清洗

井口裝置內徑較下部套管段大，同時內腔有不規則狀臺階，巖屑在返出過程中易在井口裝置內腔沉積形成泥塊并粘附在內壁上，不易返出，降低洗井效率。針對此問題，洗井結束在洗井管柱起鉆至井口后，單獨下入沖洗工具，大排量循環洗井液，使洗井液井經過沖洗工具從徑向高速噴出，對防噴器內腔粘附的泥塊和沉砂產生水力沖擊，達到快速清洗干凈的目的。

2.5 套管內壁刮削

上部套管段在鉆井液或海水的長期浸泡之后，會在內壁形成鐵銹和類似苔蘚的附著物，液流的大力沖砂達不到徹底清洗的目的。渤海油田在完井作業過程中優選出了兩種類型的套管刮削器，俗稱“刮管器”，該設備利用彈簧力使金屬刮刀撐在套管內壁上，隨著管柱的上下移動將內壁上的附著物刮削下來，同時配合堿性洗井液（一般為燒堿配置的水溶液或者利用專用套管清洗劑）使用，降低固相顆粒在套管內壁的附著力。

3 前景與展望

洗井在完井作業中是一個不可或缺的環節，洗井的結果關乎作業的安全和油井的產量，合理的洗井方式不僅能夠達到清洗井筒的目的，還會提高作業時效。渤海油田在開發過程中總結一套適用于海上油田的洗井方式，相信隨著科技的進步與發展，新式的洗井設備和專用洗井液會應運而生，目前國外石油技術公司已經研制出高效洗井液，并且已投入商業使用。綜合成本與時效的考慮，優選洗井方式是一項值得繼續研究的課題。

參考文獻

[1]范白濤，鄧建明.海上油田完井技術和理念[J].石油鉆采工藝，2004（3）.

[2]薛麗娜.水平井洗井工藝技術研究[J].天然氣技術，2007（4）：31-34. [3]張好林，李根生，黃中偉，等.水平井沖砂洗井流體流速研究[J].科學技術與工程，2014，14（12）.

[4]張好林，李根生，黃中偉，等.水平井沖砂洗井技術進展評述[J].石油機械，2014（3）.

[5]馬林虎.定向井和水平井中巖屑攜帶試驗研究[J].石油鉆采工藝，1989（2）.

作者簡介：王波，男，工程師，畢業于西南石油大學石油工程專業，主要從事海洋石油完井技術監督工作。