井筒清潔系統(tǒng)工程在陵水17-2氣田完井中的應(yīng)用

徐斐 孟文波 王應(yīng)好 張健 劉嘉文 姜思遠

（1.中海石油（中國）有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司 廣東 湛江 524057；3.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院 黑龍江 大慶 163318）

隨著我國海洋石油的勘探開發(fā)，深水海域已成為穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的主要領(lǐng)域，深水完井技術(shù)是保障深水油氣高效開發(fā)的關(guān)鍵。陵水17-2 氣田區(qū)域位于中國南海瓊東南盆地深水區(qū)的陵水凹陷［1-3］，氣田水深1220～1546m，井深超過4000m。為保障陵水17-2 氣田高效開發(fā)及完井作業(yè)的順利進行，需要嚴格控制井筒清潔程度。通過井筒清潔時機把握、井筒清潔工具優(yōu)選、完井液質(zhì)量控制、施工方案優(yōu)化等技術(shù)手段，形成一套適用于深水完井的井筒清潔系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一趟管柱完成刮管、洗井、替液和沖洗防噴器內(nèi)腔等多項作業(yè)，在陵水17-2 氣田成功完成了11 口深井，包含5 口定向井和6口水平井，其中，A6和A8井屬于多層射孔、多層防砂的智能井，井筒清潔效果明顯，為后續(xù)順利完井作業(yè)起到很好的鋪墊作用，有效保障陵水17-2氣田高效開發(fā)，對同類型氣田開發(fā)也具有一定的借鑒意義。

1 深水完井中井筒清潔的重要性

深水完井作業(yè)費用高昂，在完井過程中，縮短非生產(chǎn)作業(yè)時效對于深水油氣開發(fā)提質(zhì)增速、降本增效有重要意義［4］。套管內(nèi)壁毛刺、鉆井液和固井水泥漿固相殘留、地層巖屑等雜物會導(dǎo)致完井作業(yè)過程中一系列復(fù)雜情況的發(fā)生［5］，如導(dǎo)致地層有效滲透率下降，影響清井排液及后續(xù)生產(chǎn)；機械雜質(zhì)導(dǎo)致井下工具動作或行程不到位；雜質(zhì)堆積堵塞井下工具傳壓通道導(dǎo)致井下工具失效；雜質(zhì)堵塞工具滲流孔道造成正常作業(yè)困難等。這一類復(fù)雜情況帶來較長的非生產(chǎn)作業(yè)時間或者不可逆的工程問題，將大幅增加作業(yè)成本及作業(yè)難度。從全球范圍來看，井筒清潔一直是深水海域完井作業(yè)關(guān)注的重點。據(jù)統(tǒng)計，在深水荔灣3-1 氣田完井過程中，僅因井筒清潔問題導(dǎo)致的非生產(chǎn)時間為415h，AKPO 深水油田完井因井筒清潔導(dǎo)致的非生產(chǎn)作業(yè)時間占28%。因此，針對深水完井作業(yè)復(fù)雜情況，需要形成一套高質(zhì)量的井筒清潔系統(tǒng)，確保井筒清潔程度，降低事故發(fā)生率，有效控制完井作業(yè)成本和風(fēng)險。

2 井筒清潔系統(tǒng)工程設(shè)計思路

2.1 井筒清潔時機

前期調(diào)研顯示，深水完井井筒不清潔造成復(fù)雜情況問題突出［6-7］：井筒不干凈導(dǎo)致放噴產(chǎn)量及壓力波動大，F(xiàn)IV上部有雜物堆積導(dǎo)致無法正常開啟、油管掛堵塞器無法順利安裝到位等。此次11 口深水井完井包含5 口定向井和6 口水平井，其中，對于定向井采用技術(shù)套管射孔完井，水平井采用“肉眼+下篩管”法完成，因而總結(jié)了兩種完井方式的井筒清潔時機。水平井井筒清潔時，鉆井結(jié)束后下部完井開始前井筒清潔，防砂作業(yè)結(jié)束后井筒清潔（兼顧FIV及隔水管）。定向井井筒清潔時機，井筒重入后射孔前井筒清潔，射孔后井筒清潔，防砂作業(yè)結(jié)束后井筒清潔（兼顧FIV及隔水管）。上述井筒清潔作業(yè)完后，在撈抗磨補芯時，均需要沖洗采油樹井口等關(guān)鍵密封位置。在后續(xù)完井作業(yè)中，嚴格按照井筒清潔時機進行井筒清潔作業(yè)。

2.2 井筒清潔工具組合

井筒清潔工具的選擇應(yīng)考慮能滿足隔水管內(nèi)壁、防噴器內(nèi)腔、地層隔離閥內(nèi)腔、封隔器坐封、射孔段及油管懸掛器的位置清潔需要。需要根據(jù)不同井筒清潔時機，設(shè)計相應(yīng)的管柱組合，以滿足不同工況下對于井筒清潔度的要求。如表1 所示，根據(jù)不同井筒清潔時機設(shè)計了相應(yīng)的管柱組合。

表1 不同井筒清潔時機下管柱組合

2.3 井筒清潔關(guān)鍵設(shè)備

應(yīng)用深水井筒清潔系列工具，主要包括隔水管刷、防噴器沖洗接頭及Φ244.5mm 套管系列旋轉(zhuǎn)刮管器、強磁清潔器、多功能過濾器、落物捕捉器、短循環(huán)頭及文丘里工具（VACS）等。

（1）旋轉(zhuǎn)刮管器：用于清刮套管內(nèi)壁，清除內(nèi)壁的泥餅、水泥環(huán)、射孔產(chǎn)生的毛刺、磨銑產(chǎn)生的碎屑、石蠟等。在自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，刀片和扶正套相對套管不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，心軸可以高速旋轉(zhuǎn)，從而增加環(huán)空返速和降低套管磨損。當(dāng)遭遇井下復(fù)雜情況時，上提管柱，刮管器可以通過剪切相應(yīng)的剪切環(huán)，實現(xiàn)刀片和扶正套同步轉(zhuǎn)動，達到解卡效果。

（2）多功能過濾器：通過上部專用毛刷和下部篩縫過濾器，實現(xiàn)一趟起、下鉆，同時刮管和收集碎屑的效果［8］。工具在下入和起出井筒時，分別有兩種不同的工作狀態(tài)：下入時的工作狀態(tài)，有大的流通通道，可以避免壓活塞情況出現(xiàn)，方便快速下入；當(dāng)起出井筒時，毛刷清潔套管內(nèi)壁，環(huán)空只有唯一的通道可以供井內(nèi)流體通過，并且必須經(jīng)濾網(wǎng)，可以有效地回收井筒中的碎屑，達到一趟刮管、同時回收的效果［9］。

（3）VACS 工具：利用文丘里原理，營造局部負壓，在井底循環(huán)過程中回收井底碎屑。

2.4 完井液質(zhì)量控制

陵水17-2 氣田采用低表面張力高溫清潔鹽水完井液體系，水平井裸眼段采用破膠液破膠。為保證完井液在配置的過程中保持清潔，通過優(yōu)化作業(yè)程序、細化操作，避免產(chǎn)生井筒清潔問題。首先，對泥漿池進行清洗，對基液（主要是海水、各類鹽水等）進行過濾，嚴格控制有害固相侵入儲層，使其符合完井液配制要求。對入井的完井液基液采用精細過濾技術(shù)，控制有害固相。為減少完井液漏失，可在完井液中加入暫堵劑、提切劑和降失水劑等固相材料，但要求這些固相材料在后續(xù)的作業(yè)中能予以清除。泥漿循環(huán)系統(tǒng)保持清潔干凈，為避免儲層損害所需要過濾的固體顆粒直徑，控制完井液清潔度性能指標(biāo)如表2。

表2 完井液清潔度性能指標(biāo)

2.5 井筒清潔控制要點

對于套管射孔完井，通常采用刮管器鉆具組合下鉆至井底，大排量替入海水頂替井筒中鉆井液或固井頂替液至返出基本干凈，繼續(xù)替入海水或過濾海水大排量循環(huán)，保證刮管洗井組合能在任意井斜度下與套管內(nèi)壁有充分的接觸。在段和射孔井封隔器設(shè)置位置上、下30m 范圍內(nèi)，上下刮管3 次，清除套管壁上的水泥殘渣，清除套管內(nèi)壁的管垢，保證下射孔槍、完井工具及封隔器坐封安全。小排量替入套管清洗劑對套管內(nèi)壁正反替入3 遍進行清洗，回收套管清洗劑。更換海水或者過濾海水，用大容量的循環(huán)水沖洗油井，至返出的洗井液符合洗井控制指標(biāo)。對于大斜度井洗井，可交替替入稠塞或稠漿和采用旋轉(zhuǎn)鉆具等方式提高清洗效果。井筒中替入工作液，射孔段替入射孔液，起出洗井管柱轉(zhuǎn)入射孔作業(yè)。射孔結(jié)束后，再次刮管洗井時，可采用“牙板或毛刷刮管器+強磁打撈器”組合，將射孔段毛刺用刮管器刮削后，用強磁打撈器將不能循環(huán)出的鐵屑吸附出井筒，達到整個井筒清洗的目的。對隔水管和防噴器組合的清洗，可以增加洗井排量和循環(huán)時間，必要時下入滿足大直徑尺寸的專門的隔水管和防噴器組合的洗井工具，清除在隔水管和防噴器組合中黏附的巖屑和沉積物。

裸眼完井對套管、隔水管和防噴器組的洗井控制要點與套管射孔完井基本相同，但應(yīng)注意以下事項：在套管鞋以上的封隔器坐封位置上下50m 范圍處，上下刮管3次，確保封隔器順利坐封。在套管清洗干凈后，套管中替入與水平段鉆井液密度基本相同的完井液，以保證水平井段的井眼穩(wěn)定，確保安全下入完井管柱和篩管。下入完井管柱至井底，采用完井液循環(huán)頂替出水平段鉆井液，起出完井管柱轉(zhuǎn)入完井作業(yè)。

3 現(xiàn)場應(yīng)用分析

井筒清潔系統(tǒng)工程在陵水17-2 氣田完井中應(yīng)用了11 井次，如表3 所示，碎屑回收效果顯著，較好地完成了井筒清潔工作，為后續(xù)完井作業(yè)提供了保障，避免了因井筒未清潔導(dǎo)致井筒不清潔產(chǎn)生的復(fù)雜情況。

表3 井筒清潔碎屑回收量（單位：kg）

水平井井筒清潔以A9H 井為例，A9H 井開采水深為1220m，完鉆井深4094.36m，水平段長301.02m。A9H 井共進行4 趟井筒清潔作業(yè)，首先在回收GTV 前進行循環(huán)沖洗，清潔并回收GTV 頂部碎屑；完井初次井筒清潔作業(yè)，完成套管、隔水管的清刮及完井液過濾，為下部完井管柱下入準(zhǔn)備井筒條件；防砂作業(yè)結(jié)束后，沖洗FIV閥和BOP位置并回收井筒碎屑；回收采氣樹抗磨補心并沖洗BOP和回收工具密封位置。通過對A9H 井4 趟井筒清潔作業(yè)，共收集126.815kg 碎屑，統(tǒng)計如表4 所示，其中，在第一趟井筒清潔作業(yè)中，通過VACS 工具回收大量的鐵屑、砂石及5 個鐵螺栓，避免后續(xù)回收橋塞的復(fù)雜情況發(fā)生。

表4 A9H 井筒清潔各步驟碎屑回收量（單位：kg）

定向井井筒清潔以A6 井為例，A6 井開采水深為1546m，完鉆井深3416.06m，A6 井的開發(fā)兩個氣組上下開發(fā)層之間為厚層大水體，后期見水風(fēng)險高，因此，對A6 井采用滑套控制分層，屬于多層射孔、多層防砂的智能井。在井筒清潔作業(yè)中，與A9H井的主要區(qū)別是作業(yè)程序更復(fù)雜，需要在多次防砂及射孔作業(yè)前、后進行井筒清潔作業(yè)。因此，為節(jié)約作業(yè)時間，采用2根刮管器及6 根強磁配合鉆桿單根組合成一柱立于井架，縮短了組合工具時間，有效提高了作業(yè)時效，A6井在5 趟井筒清潔作業(yè)中共計節(jié)約30h。通過對A6H 井的井筒清潔作業(yè)，共收集209.84kg碎屑，統(tǒng)計如表5所示，井筒清潔效果良好。

表5 A6 井筒清潔各步驟碎屑回收量（單位：kg）

4 結(jié)論

（1）通過井筒清潔時機把握、井筒清潔工具優(yōu)選、完井液質(zhì)量控制、施工方案優(yōu)化等技術(shù)手段，形成一套適用于深水完井的井筒清潔系統(tǒng)。

（2）通過井筒清潔系統(tǒng)工程，科學(xué)指導(dǎo)了現(xiàn)場作業(yè)，有效清除了井筒中殘留水泥結(jié)塊、金屬碎屑、泥沙等碎屑，對于完井作業(yè)高效有序的進行至關(guān)重要。

（3）井筒清潔系統(tǒng)在陵水17-2氣田完井作業(yè)成功應(yīng)用，完井管柱順利下入，未出現(xiàn)因井筒清潔不佳而導(dǎo)致的復(fù)雜情況，有效避免了非生產(chǎn)作業(yè)時間。