低密度微泡沫液放噴技術在大斜度及大位移井中的應用

王瑞祥，馮 碩，張 輝，孫帥帥，譚紹栩

[1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459]

平衡射孔負壓返涌是渤海油田疏松砂巖儲層應用最為廣泛的射孔方式，根據地層的滲透率和污染程度選擇合理的負壓值，根據儲層壓力及負壓值設計射孔管柱中空鉆桿長度；在射開儲層后，將射孔槍起出射孔段，坐封機械可回收式封隔器，鉆桿內投棒砸開射孔管柱中的負壓閥，利用地層與鉆桿內液柱的壓差，對儲層進行返涌放噴作業，以清除射孔碎屑及壓實帶，清洗射孔孔道的污染，提高油井產能[1-2]。但在大斜度及大位移井中，由于井斜大、穩斜段長，鉆桿內投棒以及電測校深儀器無法依靠自身重量下放到位，無法實施平衡射孔負壓返涌工藝。在渤海油田，目前大斜度井及大位移井多采用動態負壓射孔或單獨放噴工藝。動態負壓射孔工藝，在射孔瞬間造負壓，此時射孔槍尚在射孔段內，對于疏松砂巖等易出砂儲層存在較大的工程卡槍風險[3]，應用范圍受限。單獨放噴工藝，在射孔作業之后單獨下入一趟管柱進行放噴作業，該技術目前應用較多，作業安全可靠，但需要單獨下入一趟管柱實施，增加作業工期。對于日費高昂的海上完井作業，亟待一種新的工藝，以達到安全、高效、降本的目標。

1 低密度微泡沫液放噴技術

1.1 技術原理

低密度微泡沫放噴技術依托于泡沫工作液，泡沫工作液的密度范圍在0.50～0.99 g/cm3，可根據需要進行調配。現場可依據地層壓力與設計負壓值計算出所需要的泡沫液壓力值，并根據泡沫液密度值，向鉆桿內替入相應高度的泡沫工作液，按照射孔放噴程序，做到油層隔離后通過打開地面考克進行放噴作業。

本工藝下入平衡射孔管柱，該管柱具備泵送電纜校深或隨鉆校深的功能，射孔后起鉆，將射孔槍起鉆至射孔段以上，根據負壓值向鉆桿內正替設計量的低密度泡沫完井液，坐封機械可回收式封隔器隔離儲層與上部液柱壓力，導通放噴流程進行放噴。

1.2 微泡沫液性能特點

微泡沫液無毒、無刺激性氣味，對人體、環境無傷害；無需大型設備配合，即用即配，泥漿池可實現配制。作業結束后，泡沫液可回收至泥漿池，經過剪切處理后可以繼續配置完井液使用。泡沫液工作液密度可調，結構穩定；創新性地使用了膜增效劑和提切劑，通過反復試驗，摸索出適合現場作業的配比。泡沫中的“氣核”能有效被表面活性劑膜包裹，該膜降低了氣液面張力，維持氣泡的穩定。同時該膜表面由于活性劑親水端的水化作用以及親水端間的締合作用包裹著一層水溶液薄膜，水溶液薄膜的形成進一步維持了氣泡的穩定；表面活性劑膜的親油基則與聚合物高分子緊緊吸附在一起，形成一種高度穩定的絨囊膜，氣泡絨囊膜之間彼此結合形成鏈式結構。通過表面活性劑膜形成的水溶液薄膜與絨囊膜，實現了泡沫液結構穩定可靠。

1.3 微泡沫液放噴技術實施程序

1.3.1 泡沫液用量計算

首先根據井的基礎資料確定合理的泡沫液密度值，泡沫液用量不能超過射孔管柱循環點鉆桿內容積，避免低密度泡沫液進入套管環空，從而降低井筒液柱壓力，造成井控風險。

式中，H為微泡沫液液柱垂深，m；ρ1為完井液密度，g/cm3；ρ2為泡沫液密度，g/cm3；h為油層中部垂深，m；Δp為設計負壓值[4]，MPa；p為油層中部壓力，MPa。

根據定向井數據計算泡沫液液柱斜深，再根據鉆具內容積數據計算所需泡沫液體積。

1.3.2 詳細實施步驟

（1）下入平衡射孔管柱，該管柱帶循環孔，鉆桿內與套管環空相連通，可進行泵送電纜校深或隨鉆校深[5]；期間根據計算用量泥漿池內配置低密度泡沫完井液，等待使用；

表1 常用射孔管柱組合表

（2）射孔后，起鉆至放噴位置（一般將射孔槍起出射孔段以上），井口坐卡瓦；

（3）井口鉆桿連接放噴管線，試壓合格后繼續下一步作業；

（4）接頂驅，鉆桿內正替設計量的低密度泡沫完井液；

（5）觀察井口鉆桿壓力，即為實際負壓值，根據設計負壓值調整泡沫液用量；

（6）坐封可回收式機械坐封封隔器，隔離地層與上部井筒內液柱；

（7）導通地面放噴流程，進行放噴作業；

（8）上提管柱解封封隔器，反循環洗壓井，回收低密度微泡沫液。

1.3.3 技術特點及優勢

低密度微泡沫液放噴技術作為一種新的射孔放噴方式，彌補了常規射孔放噴技術在大斜度及大位移完井中應用的局限性，豐富了渤海油田完井射孔放噴技術體系[6]。

該射孔放噴技術主要技術優勢如下：

（1）該技術提供了一種新的完井射孔放噴作業造負壓思路，由傳統掏空鉆桿造負壓轉變為鉆桿內正替低比重微泡沫完井液造負壓形式，造負壓介質由空鉆具優化為低密度完井液。

（2）該技術能夠實現在大斜度及大位移井完井中一趟管柱同時實施射孔與放噴作業，消除井斜給作業帶來的影響，無需在射孔作業后單獨下一趟管柱進行放噴，節省完工工期及費用，同時減少作業期間完井液的漏失，有效保護儲層。

（3）該射孔放噴技術，在射孔后可立即進行放噴作業，相較于單獨放噴工藝放噴時效性強，放噴作業更及時，能夠第一時間對地層進行抽吸，解除射孔壓實帶及碎屑污染，實施效果更好。

（4）現場可操作性強，制造負壓值可根據實際情況靈活調整，負壓值可通過鉆臺儀表實時顯示。調整更精細準確。對于進入開發中后期的油田，儲層壓力與原始地層壓力往往存在差異，可根據替入泡沫完井液后井口壓力計算當前地層壓力，現場實時調整泡沫液用量以使負壓值達到設計要求。

（5）該技術射孔管柱結構簡單，工具少，降低復雜情況發生概率，管柱中無負壓閥、流量閥、壓力開孔裝置等井下工具，增強管柱的可靠性。經過對近些年完井作業復雜情況統計，多次出現由于管柱內工具時效導致現場工程返工，造成不同程度的經濟損失。例如，在墾利10-1油田A17及B7井射孔管柱下入過程中發生負壓閥非正常開啟情況，導致損失作業時間18.5 h。

（6）該技術配合LWD 隨鉆校深技術，在射孔管柱下入過程中無需再對鉆桿進行通徑，不僅可提高下鉆時效，同時能夠規避由于通徑帶來的高空落物風險。

3 現場應用實例

渤海油田某井是一口大斜度生產井，井深3 412 m，從971 m 穩斜至井底，井斜均大于66°，由于井斜較大，按照以往作業方式，會采用平衡射孔+單獨放噴工藝，影響完井作業時效及放噴效果。

該井首次采用低密度微泡沫放噴技術進行放噴作業，在作業前12 h，配置泡沫放噴液，過濾海水中加入0.5%VIS+0.3%起泡劑+3%NZP01，并開啟攪拌器對泡沫液進行剪切起泡，同時，配合鼓泡措施，對配液池進行鼓泡處理。經過現場實測，泡沫放噴液密度均勻，且密度可調，靜置3 h，未發現氣泡破裂分離（圖1），滿足現場作業要求。

圖1 泡沫放噴液

該井設計負壓值2.5 MPa，現場實測泡沫液密度0.61 g/cm3，完井液密度為1.03 g/cm3，經過計算，鉆桿內需要替入15 m3泡沫放噴液。使用泥漿泵小排量正替泡沫液（30 m3/h@1.2 MPa），現場精確計量返出液量，與實際泵入泵沖數基本吻合。替入完成后，關閉放噴方井口出口，壓力表顯示2.4 MPa，符合設計要求，導通放噴流程進行放噴作業，返出大量射孔碎屑及部分油花。相較于常規射孔放噴作業，該井節約工期20 h，節約完井費用112萬元。該井投產實際產量超油藏配產59%，取得良好的應用效果。

4 結束語

本技術是利用低密度泡沫完井液造負壓進行射孔放噴的新工藝。泡沫完井液密度可根據需要進行調配，調節范圍在0.50～0.99 g/cm3，結構穩定，易配置；配合完井平衡射孔管柱，可實現射孔立即進行放噴作業。

低密度微泡沫液放噴技術能夠有效解決大斜度及大位移井完井作業中射孔與放噴無法一趟管柱同時實施的難題，節省一趟單獨放噴作業，提高完井作業時效，降低作業成本，同時該方法現場施工作業工序簡單，操作方便，對大位移、大斜度井的開發具有極其重要的意義。

低密度微泡沫液放噴技術為疏松砂巖儲層大斜度及大位移井提供了一種射孔放噴一趟管柱實現的新方法，達到了安全、高效、降本的目標，具有較高的推廣價值。該技術在渤海油田某井的成功應用，為大斜度及大位移井射孔放噴作業提供了寶貴經驗和技術儲備。但目前應用井次較少，需要在后續現場應用過程中持續進行研究、改進和優化，進一步完善和發展大斜度及大位移井射孔放噴技術體系，為渤海油田的持續增產穩產提供技術支撐。