修井作业配套技术研究与应用

2021-09-10李晓斌王新柱

油气·石油与天然气科学 2021年5期

李晓斌王新柱

摘要：受井斜大、生产井段长等因素影响，H区块水平井、侧钻井作业过程中存在摩阻大、拉力、扭矩、钻压传递损失大以及遇卡不易退出等技术难题，增加修井难度，为此开展井下作业配套技术研究，包括大斜度井震击解卡作業技术、大斜度井倒扣打捞作业技术和水力破碎冲砂一体化工艺技术等，现场应用46井次，节约创效170万元，低油价下实现降本增效目的，可为同行提供借鉴经验。

关键词：修井作业配套技术解卡打捞研究与应用

1.概况

H区块为复杂断块稀油油藏，构造形态为5条主断层围成的断背斜构造，储层受构造-岩性双重控制，主要采用水平井、侧钻井开发，实现储量有效控制。但由于水平井、侧钻井存在井斜大、生产井段长等特点，施工作业过程中存在摩阻大、拉力、扭矩、钻压传递损失大以及遇卡不易退出等技术难题，增加修井作业难度，解卡、打捞工作量逐年增多（图1），常规井下工具难以满足修井要求，需要开展适合水平井、侧钻井的井下作业配套技术。

2.井下配套技术研究

2.1大斜度井震击解卡作业技术

（1）技术原理

将打捞工具、震击器依次连接下入井内，当打捞工具抓住被卡落物鱼顶后，上提管柱，震击器开始伸长，压缩内部液压油，储存弹性势能，当到达工作行程后，将弹性势能突然释放，瞬间产生向上冲击力，对被卡落物实施上击解卡。

（2）技术用途

大斜度井震击解卡作业技术主要用于大斜度井水平段卡管柱后的解卡作业，解决常规解卡钻柱有效载荷损失大、成功率低、作业成本及风险高等问题，安全系数高，能大幅提高解卡成功率。

（3）工具组成

整套技术工具主要由液压加速器、超级震击器和安全接头组成，其中液压加速器可增加震击效果2-3倍，缓冲设备震击，超级震击器可以重复使用，多次震击，震击瞬间相当于80～100吨提拉力，直接作用于落鱼。

①液压加速器

在斜度较大的井眼中，井壁的摩擦阻力会减弱震击器的震击作用，使用液压加速器则可以加强震击器的震击功能，同时也可以克服钻柱伸长不足的弊端，使震击器能产生强大的震击力。另外液压加速器可以减弱对地面设备的冲击作用，保障施工安全。

②超级震击器

超级震击器主要应用液压工作原理，通过锥体在压力体内向上运动压缩液体和钻具被提拉贮存能量，当管柱上提到释放点后，瞬间向上产生巨大解卡力，实现解卡功能，可以多次连续震击，提高解卡有效载荷，实现大斜度井管柱解卡。

2.2大斜度井倒扣打捞作业技术

（1）技术用途

该技术主要应用于大斜度井（水平井、侧钻井），解决因井斜段长、摩擦阻力大造成井下落物打印不准确、倒扣、打捞作业难度加大等问题，缩短作业周期，提高油井生产时率。

（2）工具组成

整套工具由井口钻杆倒扣装置、同向和逆向大扭矩减速倒扣器、液压铅印、减阻扶正器等组成，各工具用途和特点如下：

①井口钻杆倒扣装置

该工具的外、中、内方柱结构可坐在大方瓦内，通过大方瓦的转动而把扭矩传递给倒扣装置，然后再传递给钻杆，提高解卡、倒扣实效和成功率。

②同向.逆向大扭矩减速倒扣器

该工具主要用于解决大斜度井倒扣作业时，由于井身结构导致的摩阻增加，倒扣管柱有效负荷降低、倒扣成功率低的问题。同向.逆向大扭矩减速倒扣器采用了谐波齿轮减速机构，与原来的行星齿轮减速结构相比，传动比更低，传递扭矩更大，降速传动比可达18：1～40：1 ，特别适用大斜度井的井下事故倒扣处理，可根据现场钻杆扣型选择同向或逆向倒扣器。

③液压铅印

液压铅印主要用于精确核实大斜度井井下落物状态，该工具在地面投球打压时，铅印伸出对鱼顶进行打印，上提及下放管柱过程中铅印在弹簧力作用下收回，始终在保护套中，避免井壁对铅模的二次破坏，可以精准判断井下状况。

④减阻扶正器

减阻扶正器主要配合其他工具完成大斜度井解卡、倒扣、打捞等作业，可使钻杆在井下套管内上下移动或旋转时，大幅度降低磨阻，减小钻柱接头的磨损，维持钻柱作业能力，实现延长钻柱及套管的使用寿命目的。

2.3水力破碎冲砂一体化工艺技术

（1）技术用途

水力破碎冲砂一体化工艺技术主要解决压裂井冲砂作业遇到砂桥和砂面胶结时，进尺困难的问题。

（2）工具组成

整套工具由上接头、单流阀、旋转总成、空心刮刀等组成，可实现正破碎、反冲砂一体化功能，有效节约冲砂进尺困难造成的磨铣作业费用。

（3）工作流程

正循环破碎状态：高压水由上部进入，由于中心管上部有单流阀，高压水只能流经旋转总成内腔，冲击上面的叶片产生旋转扭矩，叶片带动中心管在传动总成上旋转，从而带动空心刮刀旋转，刮刀对砂面破碎钻进。

反循环冲砂状态：液体携砂后流经中心管，顶开上部凡尔球，进入油管由井口返出，因定子与旋转总成内腔下部有单流总成，所以反循环时携砂液只能流经中心管内腔。