白田增吴 德康如坤杨丽娟刘建中何玉斌

（1.渤海钻探工程有限公司井下作业分公司，河北任丘 062552；2.华北油田公司勘探部，河北任丘 062552）

泵送式复合桥塞钻磨工艺研究与应用

白田增1吴 德1康如坤2杨丽娟1刘建中1何玉斌1

（1.渤海钻探工程有限公司井下作业分公司，河北任丘 062552；2.华北油田公司勘探部，河北任丘 062552）

华北油田任密1H等井压裂采用了泵送式复合桥塞分段压裂工艺，压裂放喷后出现桥塞砂埋现象，需要钻磨桥塞提高产量。通过对桥塞分段压裂工艺特点分析，找出了钻磨桥塞的难点并制定相应方案。根据井况分别采用连续油管底带螺杆钻、普通油管底带螺杆钻加自制的旋流式四翼凹底磨鞋等工艺对任密1H、太密1X井钻磨桥塞，实现了一趟管柱连续钻磨5个和4个桥塞，实现了快捷、安全施工。

水平井；泵送式复合桥塞；连续油管；螺杆钻；钻磨

近年来，随着页岩气、致密油气藏勘探的迅速发展，水平井体积压裂工艺得到广泛应用。华北油田2012年引进水平井泵送桥塞分段压裂技术。受井身结构及压裂的影响，该工艺压后放喷易产生桥塞砂埋从而引起井堵造成产量下降，需要钻磨桥塞实现全通径求产。为了推进泵送式复合桥塞压裂工艺更好的推广应用，就此类桥塞快速、安全钻磨工艺进行技术攻关，先后在两口井成功应用，实现了安全、快速、高效及低成本运行。

1 泵送式复合桥塞特点

该桥塞为投球式桥塞，采用复合材料制成，芯轴为铝制；桥塞内置液体通道，以便液体进出，可实现压后迅速返排和投产；辅助泵送装置在桥塞凹槽处，它能够减少桥塞与套管的摩擦，液体作用在该装置上，泵送工具到井底，方便快速；理论上可实现无限级分段，桥塞承压、耐温性能好，分段成功率高。与普通桥塞相比，容易钻除，小钻压下即可完成钻塞作业，利于水平井不宜加钻压情形下钻磨施工；钻磨碎屑小，更易返出，不会有磨铣碎片形成条状或挂在井筒，有利于防卡钻（桥塞结构见图1）。

图1 泵送式复合桥塞结构示意图

2 钻磨工艺难点分析

（1）新工艺应用，钻磨经验少。2012年初华北油田引进该水平井分段压裂工艺，应用井少，没有水平井段钻磨此类桥塞的先例和可借鉴的经验。

（2）钻磨工艺关键技术垄断。国内其他油田一般均在引进该分段压裂工艺时同时引进连续油管钻塞工艺，连续油管水平井段钻磨工艺、专用磨鞋等工具为国外或国内合资公司所垄断。

（3）主要设备受限，施工成本高。采用连续油管钻塞至少需要Ø50.8 mm连续油管方能完成施工，此类设备国内较少，而且作业井深受限；受设备自身尺寸和重量的限制，部分井场和道路不具备该工艺施工条件，且施工成本较高。

（4）钻磨工艺复杂，易发生卡钻事故。水平井钻塞，钻磨施工参数及液体性能要求高，钻磨加压控制难度大，管柱、工具性能及尺寸选择要求高，组合不当易发生砂卡、磨穿套管或无进尺等问题。

3 复合桥塞钻磨工艺研究

根据目前华北油田井况、井下作业主要装备、现有工具及技术服务能力，结合复合桥塞分段压裂工艺特点，通过优化形成了水平井“连续油管钻磨”和“油管+螺杆钻钻磨”复合桥塞的两种工艺。

3.1 连续油管钻磨桥塞工艺

3.1.1 工艺原理 主要是采用Ø50.8 mm连续油管底带专用螺杆钻具及磨鞋下到预定位置后，通过地面泵车循环工作液为井下钻具提供动力进行钻磨。其管柱结构为：Ø50.8 mm连续油管+外卡瓦连接器+双瓣式单向阀+双向震击器+液压丢手+双向加速器+井下液动马达+PDC镶齿5刀翼磨鞋。

3.1.2 技术特点 主要设备为Ø50.8 mm连续油管，其优点主要表现在管柱同径且直径适中，可连续下井钻进而不需接单根，很好地解决了水平井钻磨因接单根引起卡钻的问题；磨鞋选用PDC镶齿5刀翼磨鞋，允许产生较大钻屑，从而提高钻进速度；其动、静密封承压高，特别适合压后自喷井带压钻塞，有利于储层保护，解决井控风险。

其应用局限性主要表现为连续油管车设备重，车身长，对于井场及道路要求高，多数老井场不具备施工条件；国产连续油管螺杆钻具处于研发试用阶段，井深及井温局限性明显，进口螺杆钻具受技术垄断影响，服务价格高；连续油管因其柔韧性导致工具深度误差大，钻磨时水平井段加压困难，需要施工前采用专业软件进行模拟，施工指挥要具有丰富的施工操作经验。

3.2 油管+螺杆钻钻磨桥塞工艺

3.2.1 工艺原理 以常规油管+螺杆钻钻磨工艺为基础，对管柱结构及工具参数优化调整：一是尽量采用小直径油管，避免因本体及接箍阻碍钻屑返出；二是优化螺杆钻性能参数，满足小直径、大扭矩、易入井等要求；三是设计加工了旋流式四翼凹底合金磨鞋（图2），该磨鞋螺旋式均布四翼，斜向布设4个水眼，底部铺焊小颗粒合金，磨铣以产生细、碎屑为主，易于返排，能有效避免因油管接箍或接单根时造成卡管柱的问题。其管柱结构为：油管+单流阀+井下过滤器+扶正器+缓冲器+螺杆钻+旋流式四翼凹底合金磨鞋。

图2 旋流式四翼凹底合金磨鞋

3.2.2 技术特点 主要应用于地层压力系数低、压后不自喷的井钻磨桥塞，其特点是利用现有常规设备稍加改进即可，对井场及道路要求低，施工成本低，工艺操作简单；缺点是磨鞋设计参数要求高，钻磨需要接单根，采用旋流式四翼凹底合金磨鞋，钻磨速度与连续油管钻塞相比略慢。

4 现场应用

任密1H井压裂时泵入5个桥塞实施了6段压裂，压裂后自喷时间较长，地层能量充足。综合考虑采用连续油管钻磨桥塞工艺。钻磨参数软件模拟优化如下：钻压控制在1～5 kN，泵压增加控制在0.68～2 MPa，泵排量300～500 L/min，马达转速400～600 r/min，预测连续油管内摩阻在20～30 MPa之间浮动。钻塞采用滑溜水作为钻磨工作液，每钻完一个桥塞后顶入适量线性胶循环冲洗，确保井筒内干净，避免碎屑卡埋管柱。2013年8月22日现场实施，仅用7 h一趟管柱完成了3 293.23～4 199 m的水井段5个桥塞钻磨施工，纯磨单塞最短用时28 min，最长用时55 min。

太密1X井最大井斜81.23°，目的层段2 189.5～3 018.0 m压裂时泵入4个桥塞。该井地层压力系数1.0，考虑成本和设备保障条件，采用油管+螺杆钻底带自行设计的旋流式四翼凹底磨鞋进行钻磨。该工艺特点是既可以冲砂又可以钻塞，较之国外的单一钻塞工艺，有减少起下管柱、复合作业的优势。方案优化：工作液采用滑溜水+线性胶组合；井口采用液压防喷器+自封封井器组合；管柱采用Ø73.02 mm底带单流阀、9LZ95X7.0型螺杆钻顶带扶正器、旋流式四翼凹底磨鞋；施工排量300～500 L/min，泵压5～10 MPa，钻压8～10 kN。2013年8月27日开始钻磨施工，施工过程平稳顺利，钻塞过程不断优化调整施工参数。一趟管柱实现钻穿4个桥塞（桥塞卡点分别为2 454.99 m、2 718.53 m、2 862.94 m、2 976.01 m），其中最深桥塞仅用2 h就钻穿。

5 结论与认识

（1）进口复合材料桥塞可以采用自行设计的旋流式四翼凹底合金磨鞋钻磨。

（2）连续油管底带专用钻磨工具既适用于压后不喷也适用于压后自喷井钻塞，其钻塞工艺可靠，钻磨速度快，井控及卡管柱风险低，施工成本高。

（3）油管+螺杆钻底带旋流式四翼凹底合金磨鞋适用于井场条件差、地层压力系数低，井控风险小的油井钻磨，施工设备要求低，操作简单，成本低，值得全面推广。

［1］曾雨辰，杨保军，王凌冰.涪页HF-1井泵送易钻桥塞分段大型压裂技术［J］.石油钻采工艺，2012，34（5）：75-79.

［2］赵荣华，李斌，万爱娥.复合桥塞在水平井分段压裂中的应用［J］.江汉石油职工大学学报，2012，25（5）：53-55.

［3］任勇，叶登胜，李剑秋，等.易钻桥塞射孔联作技术在水平井分段压裂中的实践［J］ .石油钻采工艺，2012，35（2）：90-93.

［4］邹刚，李一村，潘南林，等.基于复合材料桥塞的水平井套管分段压裂技术［J］.石油机械，2013，41（3）：44-47.

［5］吴奇.井下作业工程师手册［M］.北京：石油工业出版社，2002.

（修改稿收到日期 2013-12-25）

〔编辑 朱 伟〕

Research and application of drilling technique of pumping type composite bridge plug

BAI Tianzeng1,WU De1,KANG Rukun2,YANG Lijuan1,LIU Jianzhong1,HE Yubin1
（1.Downhole Operation Branch Company of Bohai Drilling Engineering Company Limited,Renqiu062552,China;2.Exploration Department of Huabei Oilfield Company,Renqiu062552,China）

The staged fracturing technique of pumping type composite bridge plug is applied in Renmi 1H well of Huabei Oilfield.After fracturing and blow-off,the sand jamming occurs to the bridge plug,thus the drilling bridge plug is required to increase the output.According to the analysis of characteristics of staged fracturing techniques for bridge plug,the difficulties in drilling the bridge plug are found and relevant schemes are formulated.According to the well condition,the techniques of coiled tubing with bottom screw drill and ordinary tubing with screw drill and home-made cyclone four-wing concave bottom mill shoe are applied for bridge plug drilling of Renmi 1H well and Taimi 1X well to consecutively drill five or four bridge plugs with one pipe string and to carry out construction quickly and safely.

horizontal well;pumping type composite bridge plug;coiled tubing;screw drill;drilling

白田增，吴德，康如坤，等.泵送式复合桥塞钻磨工艺研究与应用［J］.石油钻采工艺，2014，36（1）：123-125.

TE258

：B

1000-7393（2014）01-0123-03

10.13639/j.odpt.2014.01.033

白田增，1976年生。1999年毕业于石油大学（北京）石油与天然气地质勘察专业，现从事勘探开发试油、修井、酸化压裂生产技术管理工作，高级工程师。电话：0317-2732453。E-mail：baitianz@cnpc.com.cn。