大牛地氣田氣井油管鉆銑除垢技術(shù)應(yīng)用

劉爭(zhēng)芬，常輝，羅滿(mǎn)岐（中石化華北分公司第一采氣廠，河南鄭州　450006）

大牛地氣田氣井油管鉆銑除垢技術(shù)應(yīng)用

劉爭(zhēng)芬，常輝，羅滿(mǎn)岐
（中石化華北分公司第一采氣廠，河南鄭州450006）

大牛地氣田氣井受產(chǎn)出水質(zhì)特征影響，井內(nèi)油管普遍有結(jié)垢現(xiàn)象，影響了氣井生產(chǎn)，為了解決井內(nèi)管柱結(jié)垢問(wèn)題，提高氣井生產(chǎn)能力，有必要尋找一種有效的氣井油管除垢方法。根據(jù)大牛地氣田氣井結(jié)垢特征，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械除垢技術(shù)的缺點(diǎn)分析，優(yōu)選確定采用機(jī)械鉆銑除垢技術(shù)，根據(jù)大牛地氣田氣井管柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)了該除垢方法所需的井內(nèi)油管除垢工具和鉆銑液配方，制定了除垢施工作業(yè)方案，并預(yù)先在地面進(jìn)行了油管除垢試驗(yàn)。最終選取了兩口氣井進(jìn)行正式的現(xiàn)場(chǎng)鉆銑除垢作業(yè)，有效除去了井內(nèi)油管管柱的結(jié)垢物，氣井取得了良好的增產(chǎn)效果，氣井產(chǎn)量比除垢前增加30％～50％。通過(guò)與相關(guān)的其它除垢技術(shù)進(jìn)行比較，如水力噴射除垢技術(shù)，鉆銑除垢技術(shù)在氣井油管除垢方面效果更好。

大牛地氣田；油管結(jié)垢；鉆銑除垢；鉆銑液；水力噴射除垢

大牛地氣田氣井普遍產(chǎn)液，水型多為CaCl2，成垢離子豐富，氣井生產(chǎn)過(guò)程中易結(jié)垢附著在井內(nèi)油管壁上，部分氣井井內(nèi)油管結(jié)垢嚴(yán)重，使氣井產(chǎn)氣能力降低，氣井排液困難，嚴(yán)重的甚至停產(chǎn)，影響了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為后期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等作業(yè)帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)［1，2］。近兩年，在井下作業(yè)過(guò)程中頻繁出現(xiàn)測(cè)試遇阻的情況，懷疑與井內(nèi)管柱結(jié)垢有關(guān)，例如，2013年共進(jìn)行產(chǎn)氣剖面測(cè)試31口井，其中有13口井在測(cè)試過(guò)程中遇阻，遇阻率高達(dá)42％。因此，尋求一種井內(nèi)油管除垢技術(shù)成為必要。

1　大牛地氣田氣井結(jié)垢特征

大牛地氣田開(kāi)采層位主要有山西組、太原組和石盒子組，氣井生產(chǎn)過(guò)程中普遍產(chǎn)液。氣田產(chǎn)出水的水型多數(shù)為CaCl2，陽(yáng)離子主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+，陰離子主要包括Cl-、HCO3-、SO42-。陰離子中的SO42-、HCO3-與陽(yáng)離子中的Ca2+、Mg2+結(jié)合，將會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂等沉淀［3］，造成氣井結(jié)垢，從而堵塞氣井儲(chǔ)層和生產(chǎn)管柱，嚴(yán)重影響氣井的正常生產(chǎn)［4］。

井內(nèi)動(dòng)管柱措施作業(yè)中提出的油管段中也發(fā)現(xiàn)均有不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象，結(jié)垢位置多在喇叭口最后一根油管處（見(jiàn)圖1）。

為了確定大牛地氣田氣井油管中的垢質(zhì)成分，針對(duì)措施井提出的油管內(nèi)的垢質(zhì)進(jìn)行了化驗(yàn)分析，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3533-2003《工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物中灼燒失重測(cè)定方法》測(cè)定油管垢樣有機(jī)物含量（見(jiàn)表1）。

通過(guò)化驗(yàn)結(jié)果可知，油管垢樣皆為酸溶物，主要為碳酸鹽垢，以鈣鎂鹽為主。且垢樣中含有3％～6％有機(jī)物及少量鐵腐蝕產(chǎn)物。

表1垢質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果

2　除垢技術(shù)優(yōu)選設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的機(jī)械除垢方法中采用容積式電動(dòng)機(jī)、銑刀、帶銑刀的沖擊錘或純液體的射流技術(shù)［5，6］。但銑刀和類(lèi)似的切削工具在作業(yè)過(guò)程中會(huì)危害管柱的完整性。另外，它們的尺寸受油井最小部位尺寸的限制。無(wú)論是銑刀還是沖擊錘都沒(méi)有考慮到內(nèi)廓或直徑的變化，這將無(wú)法與現(xiàn)在的完井相適應(yīng)。所以只適合清除直管、無(wú)阻塞的管道，而對(duì)不規(guī)則管柱是不適合的。用銑刀除垢時(shí)會(huì)遇到類(lèi)似切削尺寸不能很好地得到控制，在井眼內(nèi)無(wú)法順利旋轉(zhuǎn)等問(wèn)題，同樣除垢質(zhì)量較差［7］。

針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械除垢的缺點(diǎn)，結(jié)合大牛地氣田氣井結(jié)垢特點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)制造了井內(nèi)機(jī)械除垢工具，設(shè)計(jì)了鉆銑除垢技術(shù)方案。

2.1除垢工具優(yōu)選設(shè)計(jì)

根據(jù)所要鉆磨的垢質(zhì)（碳酸型、硫酸型垢質(zhì)）種類(lèi)，垢質(zhì)分布（貼油管內(nèi)壁）以及油管內(nèi)徑尺寸（62 mm，50.3 mm）選取了外徑58 mm、46 mm的三翼合金除垢磨鞋（見(jiàn)圖2），該磨鞋在清除井壁結(jié)垢和井底可鉆磨硬物方面有不錯(cuò)的效果。考慮到鉆洗液的使用量以及作業(yè)空間，分別選取了54.1 mm和43 mm的液壓電動(dòng)機(jī)，排量分別為120 L/min～210 L/min和40 L/min～90 L/min，工作排量范圍較低，入井液量較小。

圖1　氣井井內(nèi)管柱結(jié)垢圖

結(jié)合除垢工具，大牛地氣田油管機(jī)械鉆銑除垢工具優(yōu)選組合［8］為：磨鞋+液壓電動(dòng)機(jī)+雙作用循環(huán)閥+震擊器+液壓丟手+雙瓣單流閥+卡瓦連接器+1.5"連續(xù)油管，工具總長(zhǎng)約7 m；其原理為連續(xù)油管與上述井下工具結(jié)合，通過(guò)水力電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)磨鞋高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)井內(nèi)垢質(zhì)或堵塞物進(jìn)行鉆磨，磨銑成細(xì)小碎屑返出，使氣井油管通暢，使氣井進(jìn)一步增加返排和生產(chǎn)。

2.2鉆銑液設(shè)計(jì)

通過(guò)計(jì)算，油管直徑60.3 mm和73 mm時(shí)的臨界攜液流量分別為6 700 m3/d和9 300 m3/d。為了防止鉆洗液漏失入井內(nèi)，造成氣井生產(chǎn)困難，以及鉆洗液進(jìn)入集氣站后能夠順利排出，采用1％KCl溶液作為鉆洗液，鉆洗液中加入3‰～1％的泡排劑以方便排液。

2.3施工方案設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)施工需要的主要裝備有連續(xù)油管設(shè)備、拉液運(yùn)輸車(chē)、水泥泵車(chē)、吊車(chē)各1臺(tái)（套）。其中連續(xù)油管車(chē)用于連接除垢設(shè)備井下除垢，拉液運(yùn)輸車(chē)用于盛放鉆洗液，水泥泵車(chē)用于泵入鉆洗液為液壓電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，吊車(chē)為連續(xù)油管注入設(shè)備提供安全保障。施工流程圖（見(jiàn)圖2）。

圖2　除垢現(xiàn)場(chǎng)施工流程圖

鉆銑液排液流程：當(dāng)鉆洗開(kāi)始后，打開(kāi)氣井回壓閥以及站內(nèi)放空管線，經(jīng)單井放空管線-走分液罐-油水緩沖罐-放空火炬。流程目的為有效的帶出鉆洗液。

3　鉆銑除垢技術(shù)應(yīng)用效果

3.1地面除垢試驗(yàn)

為了更加準(zhǔn)確的確定井下除垢施工相關(guān)參數(shù)，預(yù)先選取了一段的89 mm直徑有輕微結(jié)垢的油管進(jìn)行了一次鉆掃除垢地面實(shí)驗(yàn)。為了更加清晰的顯示除垢效果，本次試驗(yàn)向油管內(nèi)混入適量水泥，并候凝36 h。地面除垢試驗(yàn)步驟為：

（1）安裝調(diào)試連續(xù)油管設(shè)備。

（2）地面連接除垢工具串（自下而上）：除垢磨鞋0.28 m（Φ=65 mm）+電動(dòng)機(jī)2.2 m（Φ=54.1 mm）+雙作用循環(huán)閥0.185 m（Φ=54.1 mm）+1.5″連接器0.33 m （Φ=54 mm）；工具總長(zhǎng)：2.99 m。

（3）地面固定31/2結(jié)垢油管，連接水泥車(chē)。

（4）下放連續(xù)油管除垢工具探結(jié)垢位置，開(kāi)泵實(shí)施除垢作業(yè)，泵壓25 MPa～28.9 MPa，排量180 L/min～220 L/min，加壓0.5 T～1 T，用液5 m3，成功清除31/2油管前3 m內(nèi)污垢。

地面除垢試驗(yàn)顯示除垢效果較好，并明確了井下施工作業(yè)相關(guān)參數(shù)，為井下除垢作業(yè)奠定了基礎(chǔ)。3.2氣井施工參數(shù)

現(xiàn)場(chǎng)選取D47-7（73 mm）和D66-55（60.3 mm）初步判斷結(jié)垢較嚴(yán)重的兩口氣井進(jìn)行鉆銑除垢作業(yè)，以D47-7井為例進(jìn)行除垢效果分析。D47-7井為山1+太2層合采井，完井部分井身結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)圖3），該井無(wú)阻流量為14.383 3×104m3/d，喇叭口深度為2 375.4 mm，該井作業(yè)前產(chǎn)氣量為6 335 m3/d，周期性產(chǎn)液，產(chǎn)液量0.3 m3/d，該井采氣管線長(zhǎng)約1 630 m。按照鉆銑除垢方案設(shè)計(jì)，該井施工參數(shù)（見(jiàn)表2）。

表2　D47-7井實(shí)際施工參數(shù)表

3.3氣井施工效果

為了對(duì)比機(jī)械鉆銑除垢技術(shù)效果［9］，此次作業(yè)還選擇了1口井（D66-27井）進(jìn)行了連續(xù)油管水力噴射除垢［10，11］作業(yè)。三口井作業(yè)前后產(chǎn)氣量對(duì)比（見(jiàn)表3）。

圖3　D47-7井太2+山1氣層完井部分井身結(jié)構(gòu)示意圖

表3　除垢作業(yè)增產(chǎn)效果對(duì)比表

從作業(yè)增產(chǎn)效果對(duì)比可以看出，機(jī)械鉆銑除垢效果明顯優(yōu)于水力噴射除垢。

4　結(jié)論

（1）采用三翼合金除垢磨鞋的鉆銑除垢技術(shù)可以有效去除氣井油管內(nèi)壁碳酸鹽垢物，氣井除垢后增產(chǎn)效果明顯優(yōu)于類(lèi)似水力噴射除垢技術(shù)。

（2）采用1％KCl溶液作為鉆洗液，鉆洗液中加入3‰～1％的泡沫排水劑更方便氣施工后排出鉆銑液。

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Drilling and milling decaling technology of gas well's tube in Daniudi gas filed

LIU Zhengfen，CHANG Hui，LUO Manqi
（Gas Production Plant 1 of North China Branch Company of Sinopec，Zhengzhou Henan 450006，China）

Affected by the output water characteristics，gas wells tubing in Daniudi gas field generally have scaling phenomenon，this affects gas production.In order to solve the well string scaling problems and improve gas production capacity，it is necessary to find an effective tube descaling method.According to scaling characteristics of gas wells and shortcomings of the traditional mechanical descaling，we select the drilling and milling machine descaling technology.Based on structural characteristics of gas wells tube in Daniudi gas field，we design the wells tubing drilling and milling tools and cleaning liquid formulations，also we developed a descaling construction program and had a tube descaling test on the ground beforehand.Finally we conducted a field descaling operation in two wells and achieved good yield results.The gas production increased by 30％～50％higher than before. Compared with other related technologies，such as hydro-jet descaling technology，the drilling and milling descaling technology has a better effect in terms of tube descaling in gaswells.

Daniudi gas field；tube scaling；drilling and milling descaling；drilling and milling liquid；water jet descaling

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.031

TE935

A

1673-5285（2015）01-0122-04

2014-10-24

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05045。

劉爭(zhēng)芬，女（1981-），山東德州人，工程師，碩士，主要從事天然氣管道設(shè)備防腐防垢工作，郵箱：lzf36100@163.com。