稠油水平井井筒处理技术分析
杨振东1 靳庆凯2 蓸建新3
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杨振东1 靳庆凯2 蓸建新3 ,. 稠油水平井井筒处理技术分析[J]. 水资源科学研究,20214. DOI:10.12721/ccn.2021.157038.
摘要: 水平井作为一项提高储量动用率和采收率的开发技术, 在油田产能建设和老区挖潜中发挥了重要作用,水平井出现套损、低液、井内落物、高含水等问题近几年也快速增长,水平井作业配套有待于进一步优化。
关键词: 水平井;稠油;井筒处理
DOI:10.12721/ccn.2021.157038
基金资助:

1稠油水平井分类

油田稠油水平井按照完井方式分为:筛管完井、裸眼完井、套管完井。60%的水平井采用了裸眼—筛管完井方式,即水平井筛管顶部注水泥、尾管悬挂滤砂管裸眼防砂。油田稠油水平井采用177.8mm套管居多,水平段长度160-200米,甚至更长达350。

2稠油水平井对井下作业的影响

水平井由于井身轨迹的特殊性、井身结构的复杂性、水平段完井管柱的受力不平衡和完井方式的先天性不足等因素的影响,决定了水平井井筒处理作业技术的难度高、风险大。与直井相比施工的不同点:管柱和工具工作状态发生了根本变化;起下管柱磨阻大,力和扭矩损耗大不易传递;水平段修井液流态发生变化,对修井液性能和循环参数要求不同;电缆测试等在水平段难以实现。

3稠油水平井作业现状

近3年来,作业大队(稠油)水平井作业交井每年都超300井次,占全年工作量的约60 %,劳务收入约占72%,因此重视稠油水平井的作业,打造稠油水平井作业特色技术,也对大队的高质量发展起着举足轻重的作用。

4 稠油水平井井筒处理作业技术

4.1 稠油水平井的沉砂具有两个特点:在经过一系列措施后遗留的固相沉积,在高温高压注采过程中,形成新的沉积床,同时在压差作用下,沉积床发生固化;随着井斜角的增大,最终管柱与井筒低界接触,容易造成冲起的沉砂再次沉积,同时更易发生因压差变化造成卡钻。两大特点决定了冲砂作业的难度。

4.2 稠油水平井冲砂分为冲套管砂和冲中心管砂

4.3 冲套管砂的难点:井筒降温严重,稠油粘度加大,使下管柱遇阻;水平井地层漏失,岩屑不易返出,易在造斜段和水平段二次沉积,造成多次冲砂的现象;因返出岩屑颗粒直径较大及受稠油影响易形成大直径的团粒,极易堵塞冲砂管通道;套管破损,井筒内堆积砾石,造成冲砂不下、堵水龙头或反复冲砂;井内管柱贴井筒底边,管柱受“钟摆力”和摩擦面积大的双重作用,易卡钻。

4.4 冲套管砂采取措施:冲套管砂易采用水力冲砂和机械冲砂结合的综合措施,管柱结构采用油管串+带内冲管的冲砂器或者油管串+水平井井筒处理器,操作方法为边循环边转动管柱,其目的就是机械破坏和水力冲洗联合作业,破坏沉积床,使沉砂被抛起混入冲砂液,从而携砂上返。

5 稠油水平井打捞作业技术

稠油水平井打捞要以能够脱手为制定打捞方案的基本前提,每次处理措施都要为下步措施提供有利条件。水平井与直井打捞工况的不同:井下落鱼紧贴套管壁下侧,鱼头引入和修整困难;大直径钢性钻具下入、上提比较困难;扭矩、拉力和钻压传递损失大;打印过程中铅模易被刮磨,印痕与实际不符;管柱磨阻大,打捞轻负荷落物时难以判断。

稠油水平井打捞落物的基本程序,与直井基本相同,但在具体操作时与直井又有些区别。

5.1 井筒准备:下入专用密封插头探砂面,冲洗留井鱼腔,将密封插头插入留井鱼腔内,正、反挤一定量修井液有利于落鱼松动

5.2 打印:对现有铅模进行改进,通过铅模护罩、前端裸露铅体及整体 形状的合理设计(可加长护罩用于检测套管弯曲情况),具有易于打印、印痕清晰且防刮碰等特点,满足水平井打印的特殊要求。

5.3 “鱼顶”修整:为减少对套管下部的磨损、破坏,应采用有扶正装置磨鞋;为防止普通平底磨鞋不能完全平磨鱼头,应采用凹底磨鞋,起到收引且平稳的作用;常用的管柱结构为:有扶正装置磨鞋+安全接头+ 螺杆钻具+扶正装置+油管串。

5.4 工具的设计选择:必须遵循的原则是“下得去、抓得住、起得出、有退路”。工具需具备的性能:捞矛在水平段能实现正常打捞;保证能完成倒扣施工;打捞遇卡后“提不动、倒不开”的情况下能顺利退出; 打捞成功后落物不易脱落;在外型结构上,前端引鞋设计有内外倒角, 其它外端面无死台阶,便于起下和工具的引入;落井管柱与打捞工具的偏心距、中心线基本一致,,打捞管柱偏心距的调整主要靠扶正器实现,扶正器分为弹性扶正器和刚性扶正器,相对而言,刚性扶正器中螺旋扶正器扶正效果最好,可以最大限度保证扶正尺寸。捞获与否的判断,由于钻具在井下受力复杂,当打捞落物不受卡阻或卡阻不明显时,从拉力表显示的负荷上难以判断是否捞获,我们的经验做法是通过泵压等工况来判断是否捞获。

6 稠油水平井打捞防砂管柱作业技术

6.1 打捞防砂管柱采取措施:由于水平井的特殊性,井下受力复杂,无法准确计算卡点位置和确定倒扣时的中和点,因此,应根据水平井不同的阻卡类型及落鱼情况采取不同的处理技术。

6.2活动解卡技术:对于出砂少、滤砂管短、免修期短的井。若钻具已被卡住,应尽力保持循环并适当活动钻具, 不得硬拔;应在设备允许最大负荷范围内不间断解卡24小时;活动解卡前,先校正拉力表,了解设备、井架、游动系统、钻具等的承载能力,在安全前提下最大负荷不能解开则采取其它措施。总之, 在井内管柱及设备能力允许的范围内,通过上提下放反复活动管柱,以达到解卡的目的。

6.3 水平井液压增力器解卡技术:通过使用液压增力器可以有效地提升地面设备提升力,更重要的是弥补了水平段解卡力以及大井斜段解卡力效果不佳问题,从而实现解卡顺利进行。水平增力解卡管柱由专用的提放式可退捞矛(可配预紧弹簧)、井下液压增力器、扶正器和配套工具等组成。该管柱的设计采用等强度设计,全部管柱额定载荷为550kN,最大可承受650kN的拉力。

6.4 钻磨、套铣打捞技术:考虑到防砂管柱长、外径大、每根防砂管带扶正器等,采取先套铣清理环空再打捞倒扣。主要工具有各种钻头、磨铣鞋、套铣筒等。主要在打捞出卡点以上管柱后,硬性工具对被卡落鱼进行处理。为了提高时效,我们常采用反扣套铣头+2-3根(20—30米)D140反扣套铣筒+反扣母锥+89 mm反扣外加厚油管的管柱组合,一趟管柱即可实现套铣、倒扣的打捞目的。

7稠油水平井封堵作业技术

稠油水平井后期开发过程中含水上升直接影响到产量稳定,因此水平井控水技术是目前油田亟需解决的问题,由于化学堵水可适合于各种完井方式,且适应于任何出水方式,因此水平井堵水的重点是高效堵水剂,经工艺研究和先导实验,不可逆凝胶复合颗粒堵剂堵水效果显著,因而我们的封堵作业聚焦于稠油水平井凝胶复合颗粒堵剂堵水施工技术。复合堵剂由凝胶与超细水泥复配而成,其特点,添加凝胶,提高水泥的悬浮性,易于水平段泵送,使水泥堵剂稠化时间大大增长,高温情况下堵剂才能凝固。

一般用量约1000m³左右,并且要求现场施工连续运行,堵完后关井反应30小时,然后需要进行 钻冲、套铣和刮管,由于复合堵剂的特性,再加上有些井漏失严重,使得施工难度非常大,为此, 我们现场采用了2个12 m³搅拌罐、研制了变频液压工作站及螺杆钻+套铣筒等组合工具,再配以地面可连续变换正反循环的装置,提高施工时效、降低员工劳动强度,经计算2015年至2018年共施工的13口凝胶复合颗粒堵水技术,产油量显著提高。

参考文献

[1]周景彩低渗透油气藏水平井完井技术现状及建议[J].内江科技,2014,(11):30-31.