行业知识|连续油管水平井滑套钻铣工艺技术

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利用连续油管作业效率高、可带压作业的优点,优化管柱结构,优选磨鞋、工作液及施工排量,制定施工作业要求,可形成连续油管水平井滑套钻铣工艺技术。该工艺在东胜气田一口水平井中成功钻除水平段的8级压裂滑套,解除了油气通道障碍。为裸眼封隔器分段压裂水平井油气开发提供了技术方案。


一、水平井裸眼封隔器分段压裂工艺管柱

对水平井裸眼封隔器分段压裂工艺管柱结构及主要组成工具有较为全面的认识,会为后期滑套钻铣作业在工具的选取、钻铣液的优选、施工参数的优化等方面提供依据。

1、管柱结构

水平井裸眼分段压裂工艺管柱的设计是以储层条件、水平段有效长度为基础,结合水平段与储层主应力方位关系等因素,综合考虑确定的。

下图是一口井裸眼封隔器分段压裂工艺管柱,裸眼封隔器将每层封隔开,每个滑套内装有一个球座,球座往上依次加大,级差为1/8或3/16,压裂时通过投球打开滑套,进行有针对性的储层改造。

 图1:水平井裸眼分段压裂工艺管柱结构

2、主要工具原理与参数

水平井裸眼分段压裂工艺管柱中主要工具是裸眼封隔器和压裂滑套。

裸眼封隔器

裸眼封隔器是一种液压式封隔器,通过液压方式挤压胶筒变形胀封,对各施工层段进行有效的封隔。凭借其紧凑和可靠的设计在裸眼井里可承受70MPa的上下压差,用于裸眼井中进行多级封隔、压裂,也可用于套管的封隔。


图2:裸眼封隔器结构示意图
 表1:技术参数
压裂滑套

根据需要将多级滑套串接在分段压裂管柱中,压裂滑套开始处于关闭状态。当投球作用在球座表面后,打压使活塞产生滑移,泄流孔打开,形成一个储层与压裂滑套内腔之间的通道,进而对储层进行改造。


图3:压裂滑套结构示意图
表2:技术参数
二、水平井压裂滑套钻铣工艺


1、连续油管钻铣滑套工艺管串结构

考虑到井身结构、环空返速、施工排量等作业环境、施工参数、作业安全等方面影响因素,钻铣管串通常设计为:磨鞋+马达+分流短节(施工排量超过马达排量增加分流短节)+双作用循环阀+液力振荡器+液压丢手+震击器+双瓣单流阀+卡瓦连接器+45mm连续油管。


2、磨鞋、工作液及施工排量的选择

结合回插接头内径尺寸、滑套最大可钻范围、钻铣管串的可通过性以及井底可能存在压裂球等基本情况,为实现性最大钻铣效果选择外径为89mm的高效五翼平底磨鞋作为钻铣工具。

压裂砂的粒径为0.45~0.90mm,在垂直井段,液流的速度为砂粒沉降速度的2倍;在水平井段,液流的速度为砂粒沉降速度的10倍。通过计算选择25mPa·s胍胶(加入1%KCl,黏土稳定剂)作为冲砂液可满足施工要求。考虑到井筒球座、磨鞋孔眼变径工具节流阻力的因素及上流体摩阻损失,施工排量为300~400L/min,预计井口压力在50MPa左右。


3、施工作业要求

(1)磨鞋的选择既要考虑到钻铣效果的最大化,又要保证磨鞋能在当前的井身结构下能顺利的完成起下。

(2)井口的选择应满足管串的顺利起下。

(3)考虑到作业安全,每钻除一级滑套后应进行往复,通过试验以确保后续施工安全。

(4)由于水平段可能有压裂砂,因此在钻铣过程中要考虑钻铣液对压裂砂的携带性。

(5)保证循环排量,避免沉沙造成井下卡钻事故。

(6)在不影响施工安全的条件下将外径较大的工具边缘进行均匀切削,形成45°倒角,防止工具串在起下过程中发生挂卡。


三、现场应用

XX井为东胜气田的一口开发水平井,斜深4039m,垂深2577m,采用水平井裸眼封隔器预置管柱完井工艺,设计压裂段数为8段。


图4:XX井裸眼分段压裂工具示意图
 表3:XX井分段压裂完井工具参数表

1、技术措施

钻铣作业前起出原井筒抽汲、生产管柱;

考虑到钻屑、压裂砂携带性、确保环空液体返速、钻铣管串的通过性,回插114.3mm套管至井口并更换KQ65-103型的井口采气树;

钻铣水平段投球滑套,以及井内压裂用球,疏通水平段通道,压差滑套内径101.6mm无需钻铣;

钻铣作业采用正循环泵注,即从连续油管注入钻铣液,从环空返出钻铣液;

每钻除一级滑套,反复刮削通过2次,确保畅通,并循环洗出钻铣碎屑;

钻铣作业应保证上返排量,避免因漏失造成返排不足,碎屑堆积引发的卡钻事故。


2、入井管串

(1)根据该井施工的深度要求,准备满足强度要求长度为4000m的45mm连续油管;

(2)钻铣作业管串:由下至上为:

89mm五翼平底磨鞋;0.31m+73mm马达;3.47m+54mm双作用循环阀;

0.19m+54mm液压丢手;0.48m+54mm双瓣单流阀;

0.22m+54mm连续油管连接器;0.33m+45mm连续油管;工具总长5m。


3、钻铣液配方

采用钻铣液配方如下:0.25%瓜胶+1%氯化钾+0.1%杀菌剂,循环使用,确保其黏度不低于20mPa·s,并根据需要及时补充。


4、施工过程

该井滑套钻铣施工作业累计用时4d,由2940m钻铣至3913m,共钻除井内滑套8个。施工过程中钻压5~10kN,排量350~400L/min,泵压21~25MPa。

期间,在钻至第4级滑套时进尺缓慢,上提管串检查发现磨鞋磨损较为严重,更换磨鞋后继续钻铣至预定位置,并进行2个循环的井筒清洗后,提出井内钻铣工具串,洗井过程中返出压裂砂及钻屑约1.8m3。


5、施工效果

在拆除连续油管设备,提出井内回接管柱,组下63mm抽汲、生产管柱后进行抽汲作业,套压为14.6MPa时抽喷导入试气流程。放喷10d后,在油压为6.0~6.2MPa、套压为10.0~9.8MPa的情况下,最终计算无阻流量为6.3506×104m3/d。


四、结论

(1)该工艺的运用解决了水平井在作业过程中压裂砂、地层砂在滑套台阶处沉积造成生产无法正常运行的问题,保证了水平段的畅通。

(2)钻铣工具,尤其是磨鞋的选取上要结合井身结构以及作业井口的实际情况,保证整个管串的通过性及钻铣效果的最大化;作业过程中要保证钻屑及压裂砂、地层砂的携带性,因此根据实际情况对施工排量、钻铣液的黏度要有具体要求。

(3)由于在水平段进行钻铣作业,管串更为贴近井筒底部,因此应考虑增加扶正工具,以降低套管磨损的风险,同时入井工具多,应考虑优化工艺管柱,实现钻铣管串长度的降低。

(4)由于经过压裂改造,存在不同程度的钻铣液漏失现象,因此,应考虑在钻铣液中添加暂堵剂,以降低作业风险。


文章来源:《油媒方》侯艳婷

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