雙向洗井裝置在恩平油田的應(yīng)用

江華，韋紅術(shù)，張俊斌(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司深水工程技術(shù)中心，廣東 深圳 518067)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)水平井防砂完井工藝技術(shù)和洗井工藝進(jìn)行了大量研究。2011年，沈琛等[1]對(duì)膨脹篩管在大慶油田中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，指出其相對(duì)于普通篩管更有利于增大泄油面積提高產(chǎn)量的特點(diǎn)；黃愛(ài)芹等[2]對(duì)自動(dòng)連續(xù)灌漿裝置進(jìn)行了研究，利用連通器結(jié)構(gòu)原理實(shí)現(xiàn)了鉆井過(guò)程中的自動(dòng)連續(xù)灌漿；2013年，王立蘋(píng)等[3]對(duì)海上油田防砂完井注水井反洗工藝和工具進(jìn)行了相關(guān)研究，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐提高了水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果；2014年，何成偉等[4]對(duì)繞絲篩管防砂施工過(guò)程中管柱、座封、套損等產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)預(yù)防措施；李大建等[5]對(duì)低壓水平井沖砂工藝進(jìn)行了研究，指出了目前常規(guī)沖砂工藝技術(shù)的不足，同時(shí)設(shè)計(jì)了新型井筒高效沖砂工藝；張好林等[6]對(duì)水平井沖砂洗井主要工具進(jìn)行了論述，并指出沖砂洗井發(fā)展主要集中在沖砂與壓力一體化等方面；2017年，劉言理[7]設(shè)計(jì)了一種可沖礫石充填裝置，實(shí)現(xiàn)沖防一體化完井，保證了防砂完井質(zhì)量；2018年，杜衛(wèi)剛[8]對(duì)泥質(zhì)粉砂巖油氣藏防砂技術(shù)進(jìn)行了分析，提出了泥質(zhì)粉砂巖地層防砂工藝及配套措施的選擇方式。

雖然目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)水平井完井工藝及洗井工藝進(jìn)行了大量研究，但是針對(duì)于完井時(shí)下篩管過(guò)程中的洗井灌漿技術(shù)缺乏進(jìn)一步論證，同時(shí)對(duì)雙向洗井裝置的使用也缺乏相應(yīng)的應(yīng)用論證。為此，筆者結(jié)合恩平油田完井方式(采用模塊鉆機(jī)進(jìn)行完井；水平井采用裸眼完井，下入優(yōu)質(zhì)篩管防砂、ICD控水篩管和打孔管支撐井壁這3種完井方式；定向井采用套管射孔，下入優(yōu)質(zhì)篩管+礫石充填防砂、不防砂分層開(kāi)采管柱完井；工作液采用隱形酸完井液體系，水平段采用與鉆井液相配套的破膠液破膠)對(duì)該油田完井灌漿工藝進(jìn)行進(jìn)一步研究。圍繞“節(jié)能增效”這一主題，優(yōu)化鉆完井設(shè)計(jì)，優(yōu)選先進(jìn)工藝及工具，細(xì)化方案及作業(yè)程序，提高工作效率。在水平井的下部完井作業(yè)中，選擇使用STARSE新型完井工具雙向洗井裝置，將引鞋、洗井密封筒、短盲管及限壓自動(dòng)灌漿閥有機(jī)結(jié)合，不但使完井管柱下入過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌漿功能，而且為完井管柱安全、高效、環(huán)保的下放至設(shè)計(jì)深度提供有力保障，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)完井工藝的不足。

1 傳統(tǒng)裸眼完井工藝

1.1 傳統(tǒng)的裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的裸眼篩管防砂下部完井管柱包括頂部封隔器、篩管、管外封隔器、洗井密封筒、短盲管和雙閥引鞋[9，10],結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 對(duì)應(yīng)的完井施工程序

對(duì)應(yīng)的完井施工程序如下：鉆水平裸眼段→短起下鉆，通井循環(huán)→替無(wú)固相鉆開(kāi)液→沖洗防噴器→下刮管工具，刮洗封隔器坐封位置；清洗套管至返出干凈→起鉆→組裝防砂外管柱→組裝內(nèi)管柱→探底配管→連接頂部封隔器總成及坐封工具→測(cè)上提、下放懸重→循環(huán)功能測(cè)試→下鉆至設(shè)計(jì)位置，期間用地面泵定深、定量向鉆具內(nèi)灌鉆開(kāi)液。由于底部是單向閥引鞋，下鉆期間井內(nèi)鉆井液無(wú)法進(jìn)入鉆桿內(nèi)，一般每下5～10柱鉆桿需灌滿一次→替完井液、替破膠液、破膠、洗井→投球、坐封頂部封隔器、驗(yàn)封、脫手、剪切球座→起出送入鉆具及內(nèi)管柱。

1.3 現(xiàn)有技術(shù)存在問(wèn)題分析

1)送防砂管柱期間，每5～10柱鉆桿灌滿一次，耽誤大量的鉆機(jī)時(shí)間，作業(yè)效率不高。

2)送篩管下鉆時(shí)間較長(zhǎng)，裸眼空置時(shí)間長(zhǎng)，增加了井眼縮徑、卡鉆等風(fēng)險(xiǎn)。

3)送鉆作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，增加近井地帶外來(lái)液體滲入深度，造成近井地帶污染。

4)在裸眼長(zhǎng)度長(zhǎng)的情況下，一方面當(dāng)管柱進(jìn)入裸眼內(nèi)如灌漿不及時(shí)，會(huì)造成管柱下放期間環(huán)空壓差較大，可能會(huì)導(dǎo)致封隔器意外丟手；另一方面，灌漿時(shí)管柱停留時(shí)間長(zhǎng)，容易造成粘卡，增加作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

5)灌漿操作期間，不可避免的出現(xiàn)泥漿外溢，造成泥漿損失和井口鉆臺(tái)區(qū)域的環(huán)境污染。

2 新型裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)

為了解決現(xiàn)有技術(shù)上存在的問(wèn)題，STARSE公司研發(fā)成功一種可根據(jù)洗井作業(yè)的需要，方便地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)連續(xù)灌漿和正、反循環(huán)洗井功能的設(shè)備雙向洗井裝置及其工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中影響作業(yè)時(shí)效且容易污染周?chē)h(huán)境的問(wèn)題。雙向洗井裝置包括送入鉆具和防砂管柱，防砂管柱通過(guò)頂部封隔器及坐封工具與送入鉆具連接，且通過(guò)送入鉆具送入井筒內(nèi)，防砂管柱包括外管柱和內(nèi)管柱，內(nèi)管柱設(shè)置在外管柱的管腔內(nèi)，外管柱與所述井筒內(nèi)壁間形成環(huán)空。正循環(huán)時(shí)，從地面泵組→送入鉆具→頂部封隔器→沖管→插入密封→浮鞋→環(huán)空→井口。反循環(huán)時(shí)，從地面泵組→環(huán)空→浮鞋→插入密封→沖管→頂部封隔器→送入鉆具→井口。

圖2 新型裸眼篩管防砂下部完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖

新型裸眼篩管防砂下部完井管柱包括頂部封隔器、篩管、管外封隔器和雙向洗井裝置,結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

2.1 雙向洗井裝置結(jié)構(gòu)特征

STARSE雙向洗井裝置主要由內(nèi)置密封筒、閥芯(單向閥)和彈簧組件、扶正模塊及噴射頭組成,示意圖如圖3所示，配套插入密封裝置示意圖如圖4所示，配套一體化設(shè)備如圖5所示。利用彈簧的彈力將洗井閥芯緊緊地壓在密封面上，使洗井閥通道封死。洗井時(shí)通過(guò)機(jī)械或液壓打開(kāi)球閥，兩側(cè)的循環(huán)通道被打通。洗井結(jié)束后閥芯在彈簧力的作用下自行關(guān)閉，封閉洗井通道。底部引鞋結(jié)構(gòu)，帶有向下噴射式?jīng)_洗孔，以利于沖洗可能遇到的砂橋或其他堵塞物，可靠的回壓密封機(jī)構(gòu)，使得水泥漿或泥漿流過(guò)阻力小，回壓彈簧和閥體設(shè)計(jì)先進(jìn)，具有耐高溫和長(zhǎng)時(shí)間大排量循環(huán)沖蝕能力。

圖3 STARSE雙向洗井裝置示意圖 圖4 配套插入密封裝置示意圖 圖5 配套一體化設(shè)備

2.2 雙向洗井工藝技術(shù)特點(diǎn)

1)結(jié)合水平井完井工藝，雙向洗井裝置采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，洗井裝置帶有內(nèi)置密封筒和球面密封，閥座采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證不被泥砂堵塞，保證關(guān)閉后的密封效果，確保防砂安全。

2)過(guò)流面積大，滿足大排量循環(huán)洗井，利于井眼清潔，可正反循環(huán)洗井，增加了在裸眼內(nèi)遇阻的處理措施。

3)底部圓弧導(dǎo)向頭結(jié)構(gòu)，方便下入，保留和改進(jìn)了傳統(tǒng)浮鞋的沖洗功能。

4)雙向洗井裝置在洗井插入密封插入后打開(kāi)，可實(shí)現(xiàn)正反循環(huán)洗井及連續(xù)自動(dòng)灌漿功能，降低了井控風(fēng)險(xiǎn)，避免了因不連續(xù)灌漿造成封隔器意外脫手的風(fēng)險(xiǎn)。

5)雙向洗井完井工藝簡(jiǎn)化了人工灌漿作業(yè)程序，減少了鉆完井液的損失，降低了環(huán)境污染。下鉆過(guò)程中，鉆完井液經(jīng)該裝置的底部進(jìn)入鉆具，減少了鉆完井液中固相對(duì)篩管污染。

6)減少了裸眼暴露時(shí)間，降低了因井眼縮徑等復(fù)雜情況導(dǎo)致管柱下入的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少了鉆完井液對(duì)儲(chǔ)層的損害，提高了油井完善程度。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

雙向洗井裝置在恩平油田群鉆完井開(kāi)發(fā)一期項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，下部完井管柱均順利下放至設(shè)計(jì)深度，單向閥打開(kāi)和關(guān)閉密封功能可靠，投產(chǎn)后生產(chǎn)正常。節(jié)約時(shí)效方面，恩平項(xiàng)目共計(jì)32口水平井使用雙向洗井裝置(完井方式統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1)，平均井深3438m，裸眼段平均長(zhǎng)度為512m，自動(dòng)灌漿功能使每口井節(jié)省人工灌漿時(shí)間約為3.5h，32口井共計(jì)節(jié)省作業(yè)時(shí)間約為112h。

以A8H井為例：該井為水平開(kāi)發(fā)井，完鉆井深為2968m，裸眼長(zhǎng)度411m，采用新型無(wú)固相的弱凝膠體系(PRD泥漿體系)，6in優(yōu)質(zhì)篩管進(jìn)行裸眼防砂完井，防砂管串底部連接雙向洗井裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌漿功能，節(jié)約人工灌漿時(shí)間(每10柱灌一次，每次20min)約3.5h，作業(yè)時(shí)效顯著提高。

表1 完井方式統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)針對(duì)于采用篩管防砂完井方式進(jìn)行完井的水平井均可采用雙向洗井裝置，同時(shí)結(jié)合配套洗井工藝可實(shí)現(xiàn)正、反循環(huán)洗井，滿足完井防砂工藝和作業(yè)安全需要，利于異常復(fù)雜情況下措施的順利實(shí)施。

2)雙向洗井裝置及洗井工藝能實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)灌液功能，在灌漿過(guò)程中具有簡(jiǎn)化作業(yè)程序，節(jié)省作業(yè)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)；自動(dòng)灌液時(shí)，液體不經(jīng)過(guò)篩管，避免污染篩管；內(nèi)外管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)操作方便；減少裸眼空置時(shí)間，減小了完井管柱粘卡、下不到位的潛在風(fēng)險(xiǎn)，降低了出現(xiàn)復(fù)雜情況的概率，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3)雙向洗井裝置在恩平油田群鉆完井開(kāi)發(fā)一期項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，下部完井管柱均順利下放至設(shè)計(jì)深度，單向閥打開(kāi)和關(guān)閉密封功能可靠，單井灌漿時(shí)間節(jié)約3.5h左右，顯著提高作業(yè)時(shí)效，增加經(jīng)濟(jì)效益，充分貫徹了“節(jié)能增效”的指導(dǎo)思想，具有良好的推廣前景。

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