水平井免钻塞筛管顶部注水泥完井技术

2011-01-11杨海波余金陵魏新芳邹晓敏

石油钻采工艺 2011年3期

杨海波余金陵魏新芳徐鑫邹晓敏

（1.长江大学，湖北荆州 434023；2.中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营 257000）

目前，筛管顶部注水泥完井技术［1-4］是胜利油田水平井完井作业的常用技术。其主要施工步骤包括下管柱、胀封管外封隔器、打开分级箍、固井、关闭分级箍、钻塞、通井等过程。其优点是油藏裸露面积大、防砂效果好、对地层污染小，但是，作业后期由钻塞引起的问题有：钻塞对分级箍和套管造成磨损或破坏，易形成渗漏；钻塞后内壁留有毛刺，易损坏酸洗皮碗等后期作业工具。

免钻塞筛管顶部注水泥完井技术在国外应用已经相当普遍，如TAM公司、Weatherford公司、Bakerhuges公司。国内免钻塞技术一般借鉴国外技术，所不同的是完井管柱上使用液压固井阀，内管结构基本一致，该技术的主要缺点是不能检验固井阀是否关闭。现有技术对内外管工具的配合要求高，注水泥完毕后往往需要多次动作才能将注水泥通道关闭，有时关闭不成功甚至造成井下事故，施工风险高，不利于现场推广应用。因此，提出了打捞式免钻塞筛管顶部注水泥完井技术方案。打捞式免钻塞筛管顶部注水泥完井技术能消除钻塞作业带来的不利影响，简化工艺步骤，缩短完井作业时间。

1 免钻塞工具

为实现免钻塞目的，采用套管+固井滑套开关+管外封隔器+筛管的完井管串结构，用内管固井，内管上有两个封隔器和一个弹性卡箍。完井管柱下到设计位置后，下内管使内管上的两封隔器分别处于固井滑套的上部、管外封隔器的下部，首先通过内管打压使管外封隔器胀封，再稍微活动内管使弹性卡箍打开固井滑套建立循环后内管固井，内管胶塞顶替碰压后再通过活动内管使卡箍关闭固井滑套，可通过内管试压检查固井滑套是否关闭。

免钻塞工具是打捞式免钻塞完井技术的关键部件，它集管外封隔器、分级注水泥器及盲板功能于一身，见图1。它由分级箍总成、封隔器总成、打捞附件总成三部分组成，其中打捞附件总成在固井施工完成后由打捞工具打捞出来。通过室内试验验证其各项参数与常规筛管顶部注水泥完井技术一致（见表1），便于现场施工，同时，免钻塞整套工具长6 m，增加了完井管柱的刚性，在井斜变化率大的井段可能会造成下入困难，因此，在井眼轨迹设计中要注意井斜变化率。免钻塞工具的应用不会增加施工复杂性，利于在现场推广应用。

图1 免钻塞完井工具

表1 免钻塞工具参数与常规工具参数对比（178型）

免钻塞工具的优势在于打捞后其内通径大且内壁光滑，便于后期作业，其主要参数：140型免钻系统施工后最小内径不小于121 mm，178型免钻系统施工后最小内径不小于157 mm，强度等同于P110级套管。

鉴于免钻塞工具结构的复杂性，无法确保其打捞成功，因此为便于后续处理，免钻塞工具内套采用全铝材质，可采用钻头钻除，降低施工风险。

2 免钻塞筛管顶部注水泥完井工艺

该工艺是在水平油层段下入精密复合滤砂管，保持地层原始渗透率，上部用免钻塞工具注水泥固井，有效封隔异质层。在下入滤砂管并对滤砂管顶部注水泥固井后，打捞免钻塞工具内套，然后进行水平井筛管外酸洗、砾石充填防砂作业，清洗近井地带的滤饼及其他污染物，沟通井底油流通道，形成挡砂屏障。

主要施工过程：通井→下管柱→胀封免钻工具上的胶筒→打开免钻工具上的循环通道→固井作业→关闭免钻工具上的循环通道→打捞免钻工具内套→采用钻头通井→作业。

典型完井管柱：引鞋+底部充填防砂装置+精密滤砂管+热力补偿器+短套管+精密滤砂管+热力补偿器+套管串+免钻塞工具+套管串+联入至井口（自下而上）（见图2）。

图2 免钻塞完井管柱结构

免钻塞完井工艺优越性：免钻工具等完井附件在作业过程中由于不受钻磨等影响，使用寿命大大延长，减少了修井作业时间及成本；完井管柱内通径大且内表面光滑通畅，保障了酸洗及砾石充填作业的顺利实施，也改善了作业效果；采用免钻塞完井技术后，单井平均减少完井作业时间24 h（见表2），节约了完井成本。

表2 完井作业工序及时间

3 现场应用

2009年10月至今先后在胜利油田进行了C104、Z32、Z411、P601等区块40余口井免钻塞筛管顶部注水泥完井现场试验。部分施工井情况见表3。

表3 免钻塞技术部分现场试验井情况

从表3中可以看出，初期部分免钻塞技术试验井打捞不成功，下入钻头钻塞后完成作业。从现场施工情况看，打捞矛无法顺利进入内套，说明内套上部留有水泥塞。分析有两种可能性：一是顶替过程中胶塞没把套管壁上的水泥浆刮干净，沉积在胶塞上部；二是由于固井过程后期碰压结束后泄压，胶塞下部水泥浆由承受高压状态突然释放，上窜至胶塞上部形成水泥塞。在后期施工井中，一是通过改进胶塞增大其与套管的摩擦力，二是在碰压结束后，采用憋压候凝方式，防止水泥浆上窜。在工具及工艺改进后，施工井打捞成功率100%，现场应用取得了初步成功，为后期酸洗及填砂等作业的顺利开展打下了坚实基础。