連續油管作業在深部煤系氣井壓裂返排砂堵中的應用

任 鴿

（山西藍焰煤層氣集團有限責任公司，山西 晉城 048204）

柳林石西區塊位于河東煤田中段西部，行政區劃隸屬于柳林縣的石西鄉、薛村鎮及高家溝鄉管轄。該區煤儲層埋藏較深，一般在1500 m 左右[1]，且地層中存在砂巖氣，煤系氣開發難度較大。在壓裂過程中，在井中油管內容易出現砂堵，給壓裂液返排及后期排采帶來一定的困難。目前，處理壓裂液返排砂堵問題常采用常規修井作業，該方法存在工序繁多、作業難度大、周期長、風險高[2]的特點。為解決這一問題，經過充分調研及現場分析，提出在深部煤系氣開發中采用連續油管作業解堵的方法，并在石西區塊井場進行實踐，取得了良好的應用效果。

連續油管是用低碳合金鋼制作的管材，有很好的撓性，又稱撓性油管[3]，一卷連續油管可長達幾千米。其具有作業時間短，特殊作業過程中不動管柱、不壓井且施工所需設備少、投入資金少[4]等優勢，在現代石油工業中得到廣泛的應用，可以代替常規油管進行很多作業，可用于油氣井、直井、定向井、水平井、分段壓裂、酸化作業[5]，與萬能放噴器配合，可帶壓拖動作業，也可在井下修井、打撈[6]、水泥作業、沖砂[7]、洗井[8]等作業。

1 壓裂工藝及返排過程中存在的問題

1.1 壓裂工藝

SX-012 為一直井，位于柳林石西區塊，屬深部煤系氣井，主要產氣層為煤系地層。該井于2018年6 月27 日鉆進，20 d 后鉆至井深1 690.00 m 完鉆，目的層為本溪組、山23、盒8上、盒8下。本溪組35#層1 631.90～1 638.10 m，射孔段1 632.00～1 635.00 m。山2331#層1 551.40～1 555.00 m，射孔段1 551.00～1 554.00 m。 盒8下27#層1 437.30～1 443.50 m，射孔段1 437.00～1 441.00 m；盒8上22#層1 387.10～1 388.40 m，射孔段1 386.00～1 389.00 m。本溪組，山23層采取單上封逐級上返壓裂試氣投產；盒8上下層采取分級滑套分兩層壓裂試氣投產方案。

2018 年9 月10 日， SX-012 井實施壓裂施工，壓裂液采用堿性條件下交聯的羥丙基胍膠低溫水基壓裂液配方，并添加粘土穩定劑、防水鎖劑、防膨劑，支撐劑采用40/70 目及20/40 目陶粒。壓裂施工參數見表1。

表1 SX-012 井壓裂施工參數表

由于該井目的層埋藏較深，地應力較大，壓裂過程中泵壓可高達60 MPa，除盒8下及盒8上壓裂較為順暢，加砂率為100%，本溪組及山23段均出現不同程度的砂堵現象。本溪組壓裂過程中在攜砂液階段，施工第48 min，砂比15%時，施工壓力上升較快，第54 min 停止加砂，壓力未下降，第57 min施工壓力達到施工限壓，砂堵停泵（圖1）。山23段壓裂過程中前置液階段套壓上升較快，加段塞后，施工壓力快速上升，停止加砂后壓力明顯下降。攜砂液階段，施工壓力波動較大，在加20～40 目陶粒8.53 m3、注入液量170.43 m3時停止加砂，開始頂替，頂替0.58 m3后砂堵停泵（圖2）。本溪組加砂率為84%，山23段加砂率僅47%外，加砂率不合格，破裂壓力在37.35～47.80 MPa。

1.2 壓裂液返排過程中存在的問題

在壓裂施工結束后排液過程中，因壓裂施工砂堵中途反沖放噴時井底已沉砂，另外由于該井沉砂口袋較淺，僅有11 m，井底沉砂空間小，導致該井壓裂結束2 h 后不出液，用泵車反循環洗井多次，放噴管線均無液體返出。

根據以上情況初步斷定，該井砂堵，且油管底端被砂子埋沒，無法上提油管，壓裂液長時間未排出，會在地層中腐敗，從而對儲層造成污染。考慮到該井套管壓力為4 MPa 左右，一旦打開套管閥門會引起井噴，砂子上竄至封隔器上方，造成更加嚴重卡鉆，為后續處理造成極大的困難。為保障安全，需要采取一種安全的施工工藝處理砂堵。

圖1 SX-012 井本溪組壓力施工曲線圖

圖2 SX-012 井山23 段壓力施工曲線圖

經過綜合考慮，決定采用連續油管車進行沖砂解堵作業。連續油管作業設備具有帶壓作業、不壓井、不起下管柱的特點，設備體積小，作業周期快，成本低，勞動強度低，安全可靠，具體操作流程如下。

（1）安裝順序：注入頭→防噴器→井口。用吊車吊著注入頭，四個方向用地錨固定，連續油管穿過動力頭和防噴器進入井口油管內。

（2）管線連接流程：水罐→低壓管線→泵車→高壓管線→連續油管入口。

按照上述流程連接好管線，泵車試壓20 MPa，壓力穩定后卸壓，開始正式施工。

2 現場應用

在連續油管施工過程中發現，該井存在2 處砂堵，分別在井筒的上下部，其中上部砂堵位置為0.6～16 m，下部砂堵位置為1620～1 646.5 m，具體如圖3。

連續油管由油管內下入，下降至0.6 m 時遇阻，打開井口油管最上面法蘭后，發現是井口閥門有砂子堵塞。小排量啟泵，井口閥門處砂子被沖出。再次安裝好連續油管和井口，啟泵開始沖砂，地面放噴管線開始有液體排出，伴隨著大量砂子。

連續油管緩慢下降至16 m 時，管線排液口有高壓氣體噴出，判斷是兩段砂堵中間夾雜著氣體。大約幾分鐘后，水流由噴射狀變為緩緩流動，而且排出液體中沒有砂子，可以斷定連續油管沖洗已解除該段砂堵。

之后連續油管繼續緩慢下降，當下降到1620 m處，排出液體再次伴隨大量砂子，一直到人工井底1 646.5 m，排出液體中砂量逐漸減少。為將懸浮在井筒中砂子徹底排出井筒，上提連續油管20 m 后，再次下降至人工井底位置，排出口處再次出現大量砂子。如此循環兩次，直至液體排出口檢測不到砂子，說明油管和井底砂子全部被反沖出至地面。

沖砂結束，開始上提連續油管，上提過程中不停泵，緩慢將連續油管提出，本次施工結束。

圖3 SX-012 砂堵位置示意圖

3 采氣效果分析

經過連續油管作業成功解決了壓裂排液中存在的砂堵問題，使SX-012 井能夠完成后序施工及排采作業，且經壓裂返排后該井產氣效果較好。

石西煤系氣井SX-012 井在壓裂液返排后即安裝流量計排采設備進行抽采試氣，十余個小時后開始產氣，44 d 總流量可達14 621 m3，如圖4。

圖4 SX-012 井生產曲線圖

4 結論

（1）煤系氣井由于開采目的層埋藏較深，地應力較大，在壓裂過程中容易出現壓不開及砂堵現象，造成壓裂油管無法上提，壓裂液無法返排，嚴重影響氣井正常生產。

（2）常規修井方式無法解決壓裂過程中造成的砂堵問題，連續油管可穿過動力頭和防噴器進入井口油管內，能夠成功將砂堵解除，并經實踐證明，該方法簡單有效，取得良好的產氣效果。