渤海油田Φ193.7mm尺寸套管完井關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)選及應(yīng)用

韓耀圖+++和鵬飛+++袁則名

摘 要：由于小井眼井可顯著降低鉆井成本，因此在國內(nèi)外應(yīng)用較廣。但小井眼井具有井眼尺寸小、環(huán)空間隙小的特點(diǎn)，給鉆完井作業(yè)帶來較大挑戰(zhàn)，也限制了小井眼井的推廣應(yīng)用。為促進(jìn)小井眼井鉆完井技術(shù)的發(fā)展，文章在總結(jié)小井眼完井技術(shù)特點(diǎn)和難題的基礎(chǔ)上，結(jié)合渤海油田完井實(shí)際需求，針對Φ193.7mm套管優(yōu)選射孔工藝、防砂完井及配套完井管柱工藝等關(guān)鍵工藝技術(shù)，開辟了新的完井方式，為后續(xù)小井眼井、復(fù)雜井身結(jié)構(gòu)井、老井側(cè)鉆井等復(fù)雜井的完井提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：小井眼；Φ193.7mm套管；射孔工藝；防砂完井；完井管柱

渤海油田當(dāng)前的井身結(jié)構(gòu)主要為Φ508.0mm×Φ339.7mm×Φ244.5mm常規(guī)套管程序，此套管程序能滿足渤海油田淺井及地質(zhì)條件不是特到復(fù)雜的中深井作業(yè)要求，但是在低油價(jià)新常態(tài)的今天，該井身結(jié)構(gòu)已無法滿足降本增效需求。為此，渤海油田嘗試在探井中采用Φ241.3mm井眼×Φ193.7mm套管的井身結(jié)構(gòu)，極大地提高了鉆井作業(yè)效率，但相應(yīng)的完井技術(shù)尚缺乏專門研究[1-5]。因此，加快研究適合渤海油田的Φ193.7mm尺寸套管完井技術(shù)已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 Φ193.7mm完井技術(shù)特點(diǎn)

生產(chǎn)套管尺寸由Φ244.5mm變更為Φ193.7mm，給后續(xù)射孔、防砂等完井作業(yè)帶來了一系列困難，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）套管內(nèi)徑小，儲層較疏松易出砂，射孔工藝和器材受限，卡鉆等事故風(fēng)險(xiǎn)高；（2）現(xiàn)有防砂器材受限，對防砂篩管質(zhì)量要求高；（3）小尺寸套管對分層系開發(fā)的完井管柱提出更高要求。

針對上述問題，對Φ193.7mm套管尺寸下的完井技術(shù)進(jìn)行可行性論證分析，并重點(diǎn)對配套的射孔技術(shù)、防砂技術(shù)和完井管柱工藝進(jìn)行優(yōu)選，并成功應(yīng)用于某井中。

2 關(guān)鍵完井技術(shù)優(yōu)選

2.1 射孔槍身尺寸優(yōu)選

油管輸送射孔因其能實(shí)現(xiàn)負(fù)壓射孔、保護(hù)產(chǎn)層方面有明顯優(yōu)勢，因此在海上油田開發(fā)中應(yīng)用較為廣泛。尤其針對海上疏松砂巖進(jìn)行礫石充填時(shí)，需要大的射孔面積和干凈的孔道，油管輸送射孔具有明顯的優(yōu)勢。在采用非常規(guī)Φ193.7mm尺寸套管后，需要對射孔技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以滿足渤海油田疏松砂巖對射孔技術(shù)的要求。針對射孔技術(shù)的優(yōu)選，主要集中在槍身尺寸、射孔參數(shù)、負(fù)壓值選擇幾個(gè)方面。考慮到油田不同儲層選擇不同，本文僅對因套管尺寸變化引發(fā)的共性問題，即槍身尺寸問題進(jìn)行探討。

射孔槍與套管匹配要考慮三個(gè)方面因素：（1）射孔效果，即要求射孔槍與套管之間間隙盡可能小，以達(dá)到最佳射孔效果；（2）安全因素，射孔后槍體會有適當(dāng)程度膨脹變形，容易造成卡槍事故；（3）處理措施，即出現(xiàn)卡槍后，必須有配套的打撈工具撈槍，避免使卡槍事故復(fù)雜化。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，射孔槍發(fā)射前后的外徑差值應(yīng)不大于5mm，因此綜合考慮射孔槍發(fā)射前后的狀態(tài)與射孔效果，套管尺寸與常規(guī)射孔槍匹配情況，即滿足Φ193.7mm尺寸套管的射孔槍合理范圍應(yīng)在Φ114.3mm～Φ127mm。另一方面，在射孔后一旦出現(xiàn)卡槍事故，常規(guī)配套的打撈工具能夠滿足打撈作業(yè)。綜合考慮當(dāng)前常用的卡瓦打撈筒的數(shù)據(jù)，滿足Φ193.7mm尺寸套管內(nèi)打撈的打撈筒，其打撈范圍為Φ114.3mm～Φ127mm。因此，為保證射孔效果及安全，推薦Φ193.7mm尺寸套管采用Φ114.3mm～Φ127mm尺寸范圍的射孔槍。

2.2 防砂技術(shù)優(yōu)選

目前海上油田防砂工藝相對成熟，按照是否進(jìn)行礫石充填作業(yè)，可以分為優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂和礫石充填防砂兩類。對于優(yōu)質(zhì)篩管井，目前防砂管柱僅需對防砂封隔器進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)調(diào)研，目前國內(nèi)外主流防砂服務(wù)公司均擁有配套Φ193.7mm尺寸套管用防砂封隔器，并以在渤海外市場成功應(yīng)用。而對于礫石充填井而言，目前的礫石充填防砂服務(wù)工具主要針對Φ177.8mm和Φ244.5mm套管。因此針對Φ193.7mm套管，如需進(jìn)行礫石充填作業(yè)，可以通過以下方式解決：內(nèi)管柱（即防砂服務(wù)工具）不做調(diào)整，僅對外管柱防砂封隔器做調(diào)整，更換為簡易防砂封隔器，結(jié)合配套外管柱總成與內(nèi)管柱配套，進(jìn)行礫石充填作業(yè)。無論優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂，還是礫石充填防砂井，其防砂封隔器內(nèi)徑與Φ177.8mm套管用封隔器內(nèi)徑無明顯變化，即簡易防砂封隔器內(nèi)徑為82.6mm～98.6mm，而礫石充填用防砂封隔器僅82.6mm。內(nèi)徑尺寸未做調(diào)整，給后續(xù)完井管柱選擇帶來困難。

2.3 完井管柱優(yōu)化

Y型生產(chǎn)井。井身結(jié)構(gòu)瘦身后，帶來的主要挑戰(zhàn)為：（1）電泵外徑小，排量受限，揚(yáng)程受限，電泵壽命短；（2）油管及井下工具內(nèi)外徑小，抗拉強(qiáng)度受限；（3）分采封隔器內(nèi)徑小，生產(chǎn)滑套及開關(guān)工具尺寸受限。結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)有工具，對電泵機(jī)組與旁通管進(jìn)行分別搭配，同時(shí)考慮國內(nèi)外電泵機(jī)組的能力，在Φ193.7mm尺寸套管下，可滿足分層開采需求。常見Y分管柱電泵機(jī)組與旁通管搭配形式：（1）52mm旁通管+114系列電泵機(jī)組；（2）60mm旁通管+107系列電泵機(jī)組；（3）60mm旁通管+114系列電泵機(jī)組；（4）60mm旁通管+103系列電泵機(jī)組；（5）73mm旁通管+95系列電泵機(jī)組。可根據(jù)油藏配產(chǎn)需求進(jìn)行篩選滿足條件的生產(chǎn)井，作為目標(biāo)井校核是否進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)瘦身。油藏配產(chǎn)需求，需考慮油井的全生命周期，避免生產(chǎn)后期大泵提液時(shí)，無法在該套管尺寸下選擇匹配的電泵機(jī)組。

注水井。對于采用分層配注的注水井，井身結(jié)構(gòu)瘦身帶來的主要限制條件為：（1）注水層數(shù)限制；（2）配注量大小是否滿足需求。由于注水井常采用優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂，其防砂封隔器尺寸一般為82.6mm或98.6mm。按照目前的注水工藝，封隔器內(nèi)徑為82.6mm，采用同心分注工藝可以滿足最大5層，單層注水量最大700m3/d的注水效果；而封隔器內(nèi)徑為98.6mm時(shí)，采用空心集成分注工藝可以滿足單井最大6層，單層注水量達(dá)700m3/d的注水效果。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

渤海油田于2016年開始嘗試在海上進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將油層套管尺寸優(yōu)化為Φ193.7mm。油井采用Φ114.3mm射孔槍，射孔彈穿深：1374.4mm，孔徑：11.7mm；下入Φ114.3mm優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂；生產(chǎn)管柱采用60mm旁通管+114系列電泵機(jī)組。作業(yè)后順利投產(chǎn)，初期日產(chǎn)油量達(dá)195m3/d，且無出砂現(xiàn)象，使用效果良好。

4 結(jié)束語

（1）針對Φ193.7mm尺寸套管對應(yīng)的完井難點(diǎn)，通過對理論和關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀的分析，解決了該尺寸套管完井技術(shù)難題。

（2）井身結(jié)構(gòu)瘦身，在一定程度上為海上油氣田降本增效提供了方向，開辟了新的完井方式，可作為下一步研究發(fā)展的方向。

（3）相應(yīng)完井配套工具和工藝技術(shù)及適用條件的研究還不夠完善，尚需進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：韓耀圖（1985-），男，工程師，一直從事海洋石油鉆井與完井相關(guān)技術(shù)研究與應(yīng)用工作。