疏松砂巖水平井完井工藝及相關(guān)工具設(shè)計(jì)研究

劉言理（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

疏松砂巖水平井完井工藝及相關(guān)工具設(shè)計(jì)研究

劉言理
（大港油田公司石油工程研究院， 天津 300280）

疏松砂巖油藏在全球各大油田均有分布，有著極其廣闊的開(kāi)發(fā)前景。但是疏松砂巖本身的特性和油藏形成特點(diǎn)使對(duì)其的大力開(kāi)發(fā)造成了一定的阻礙。我國(guó)疏松砂巖油藏在華北地區(qū)、環(huán)渤海灣地區(qū)、西北地區(qū)、南方油田等儲(chǔ)量極其豐富。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)該種油藏的長(zhǎng)期有效開(kāi)發(fā)，非常有必要對(duì)涉及到的防砂完井工具進(jìn)行深入研究。防砂完井的效果直接決定了油井的產(chǎn)量和壽命。本文通過(guò)疏松砂巖的油藏特性及出砂特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了有效的相關(guān)防砂完井工藝方案極其對(duì)應(yīng)的防砂完井工具的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)參數(shù)等，為疏松砂巖油藏的長(zhǎng)久精細(xì)開(kāi)發(fā)提供參考。

水平井； 完井； 工具；研究

疏松砂巖油藏在我國(guó)分布極為廣泛，地質(zhì)儲(chǔ)量也非常可觀，如能有效開(kāi)采可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是疏松砂巖油藏本身的特點(diǎn)決定了該種油藏長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)的難度。疏松砂巖油藏巖石膠結(jié)疏松，油井開(kāi)采一定時(shí)間后，油層會(huì)大量出砂，水平井出砂更為嚴(yán)重，這給油井的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)帶來(lái)一系列難題。而對(duì)應(yīng)于防砂工藝背后的防砂完井工具的防砂有效期在很大程度上決定了油井的產(chǎn)量和壽命。所以，對(duì)相關(guān)防砂完井工具的深入剖析研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)迫在眉睫。

1 水平井防砂完井工藝簡(jiǎn)介

目前，應(yīng)用較為廣泛同時(shí)防砂效果較好的防砂完井方式為礫石充填防砂完井，這里主要介紹管內(nèi)擠壓充填防砂完井方式和管外循環(huán)充填防砂完井方式。

管內(nèi)擠壓充填防砂完井主要工藝流程是在油層采用套管完井，然后射孔連通油層。接著依次下入礫石充填裝置、防砂篩管、水平井空心橋塞等工具，將空心橋塞坐封懸掛的油層套管上，同時(shí)封隔油套環(huán)空上下空間。下一步用油管連接礫石充填裝置對(duì)接器與礫石充填裝置對(duì)接在一起。從油管內(nèi)部打入攜砂液，礫石最終擠壓進(jìn)入油層和篩套環(huán)空中，充填結(jié)束后起出對(duì)接器，充填裝置上的充填口關(guān)閉，反洗井出口無(wú)砂，管內(nèi)擠壓充填防砂完井結(jié)束。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)油層進(jìn)行壓裂，為后期高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

管外循環(huán)充填防砂完井方式與管內(nèi)擠壓充填有很大不同，該完井工藝采用篩管完井，油層采用裸眼方式完全裸露，下入的工具依次是礫石充填裝置、篩管、裸眼封隔器、盲板和分級(jí)箍。篩管上部用裸眼封隔器封隔裸眼環(huán)空上下空間，然后打開(kāi)分級(jí)箍注水泥固井，水泥凝固后鉆穿盲板，然后下入礫石充填裝置對(duì)接器，將礫石充填進(jìn)篩管和裸眼井壁之間。砂子最終堆積留下了，液體從油套環(huán)空返排到地面。起出管柱，施工結(jié)束。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)省油層套管，同時(shí)油層完全裸露，增加了滲流面積，對(duì)油井產(chǎn)量有重要影響。

2 水平井防砂完井關(guān)鍵工具設(shè)計(jì)研究

管內(nèi)擠壓充填防砂完井工藝對(duì)新井和老井同樣適用，其施工步驟一般由以下幾步構(gòu)成：井口設(shè)備準(zhǔn)備，通徑，刮削，射孔，下入防砂篩管和防砂工具管柱，打壓橋塞坐封，泄壓上提管柱驗(yàn)封，打壓丟手，下入對(duì)接器管柱，礫石擠壓充填，起出對(duì)接管柱，反洗井至無(wú)砂。其主要工具是礫石充填裝置和水平井空心橋塞。

（1）水平井空心橋塞 水平井空心橋塞是礫石充填過(guò)程中封隔油套環(huán)空上下空間的有效工具。如圖1所示，該橋塞用油管下入到預(yù)定位置后，從油管內(nèi)打壓，壓力分別為4MPa、 8MPa、12MPa，各穩(wěn)壓5分鐘，實(shí)現(xiàn)封隔器坐封。泄壓上提管柱3～5噸驗(yàn)封，然后泵車再次打壓到20MPa，壓力突降為零，丟手成功。針對(duì)5寸半油層套管，設(shè)計(jì)橋塞的外徑為115mm，丟手后內(nèi)通徑64mm，具體設(shè)計(jì)尺寸數(shù)據(jù)如表1所示。橡膠的性能關(guān)乎防砂完井的成敗，因此橡膠選用耐高溫、高強(qiáng)度的熱采型橡膠。這種橋塞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、耐頓撞能力強(qiáng)，大大提高了工具入井過(guò)程中的安全性能。

表1 空心橋塞參數(shù)

圖1 水平井空心橋塞

（2）礫石充填裝置 礫石充填裝置和對(duì)接器也是防砂完井中的重要工具，其主要組成如圖2所示。針對(duì)5寸半的油層套管，外徑一般設(shè)計(jì)為115mm，內(nèi)通徑為60mm，能順利通過(guò)空心橋塞。礫石充填裝置和對(duì)接器裝配在一起的過(guò)程中，利用對(duì)接器本體上設(shè)計(jì)的滑槽，實(shí)現(xiàn)二者的對(duì)接，最終二者的充填孔重合在一起。在工具設(shè)計(jì)過(guò)程中，上下接頭、對(duì)接器等重要受力件均采取調(diào)質(zhì)處理，全面增強(qiáng)工具的綜合機(jī)械性能。工具內(nèi)的復(fù)位彈簧采用65Mn材料設(shè)計(jì)，并淬火加硬處理，充分保證礫石充填結(jié)束后充填孔的順利可靠關(guān)閉。

圖2 礫石充填裝置

（文章題目：疏松砂巖水平井完井工藝及相關(guān)工具設(shè)計(jì)研究）

3 結(jié)論與建議

雖然礫石充填工藝目前應(yīng)用較為成熟，但是仍存在一定的問(wèn)題，在這里也從工具設(shè)計(jì)的角度提出幾條技術(shù)建議，進(jìn)一步加強(qiáng)防砂完井的可靠性和成功率。

（1）空心橋塞可通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)使橋塞坐封后丟手前具有反洗井功能，防止坐封后泄壓時(shí)臟東西進(jìn)入橋塞對(duì)丟手產(chǎn)生影響。

（2）空心橋塞的下接頭設(shè)計(jì)成反扣，在二次防砂時(shí)，若工具串和篩管取不出時(shí)，可先倒扣將橋塞取出，再繼續(xù)打撈篩管。

（3）在充填裝置的下端設(shè)計(jì)可承壓裝置，增加礫石充填裝置的承壓能力。

［1］劉言理.水平井充填一體化化學(xué)防砂完井技術(shù)在海上油田的應(yīng)用［J］.化工管理，2015，7：149-150.

［2］劉言理.大斜度井?dāng)D壓充填膠結(jié)砂完井技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析［J］.化工管理，2015，8：156+165.