封隔尾管悬挂器内插管完井方案及应用

郑晓志,陈志峰,阮臣良,张元星,刘国祥

(中石化石油工程技术研究院德州石油钻井研究所,山东德州253005)

封隔尾管悬挂器内插管完井方案及应用

郑晓志,陈志峰,阮臣良,张元星,刘国祥

(中石化石油工程技术研究院德州石油钻井研究所,山东德州253005)

海洋钻井成本很高,如何优化钻井、完井方案,缩短建井周期,成为减小钻井成本的关键。特殊的完井结构实现在实施筛管完井工艺时,可一次实现悬挂筛管、封隔环空、裸眼洗井、酸化作业。与常规的筛管完井工艺相比,节约了钻盲板和再次下入冲洗管柱的时间,大大降低了完井成本。

筛管完井;洗井;悬挂;封隔;插管;插座

随着国内外定向井、水平井的日益增多及对提高采收率要求的提高,非固井裸眼完井越来越受到油田完井作业方的关注,相比传统作业,这种完井方式不仅对地层的污染较小,能提高采收率,而且还能减低开发成本。目前,我国大港油田、冀东油田和胜利油田等区块都在应用非固井完井工艺。研究分析认为,筛管完井和射孔完井相比较,储层不受水泥浆污染,同时泄油面积显著增加,在完井成本上可降低50%左右,具有明显的技术及经济优势。

1 常规悬挂筛管完井方案

悬挂筛管完井是国内水平井完井常采用的一种完井方式,对油气层损害小,而且增加了油层产出通道,单井产量较普通井射孔完井有很大提高,同时筛管悬挂也节省了大量套管,降低了完井成本[1-3]。

1.1 管串结构

目前,国内进行筛管完井最常见的方式是上部用尾管悬挂器,下部筛管,两者之间采用管外封隔器进行环空封隔。较常见的管串结构包括送入工具、尾管悬挂器、管外封隔器、盲板、筛管串和引鞋,如图1。

1.2 操作程序

将管串下达设计深度,憋压坐挂悬挂器,继续憋压涨封封隔器,倒扣丢手,起出送入钻具,然后下钻扫除盲板,最后下油管(或钻杆)洗井。

图1 常规悬挂筛管完井方案

1.3 结构缺点

a) 上部管柱内部为死腔,下钻过程中需要及时灌浆,影响管串的下入速度。

b) 容易产生压力波动,从而产生波动压力,对悬挂器做挂剪钉造成损伤,增加了提前做挂的风险。

c) 下入过程中不能开泵循环,不易处理井下可能出现的复杂情况。

d) 盲板需要专门下钻扫除,增加了完井周期。

2 悬挂封隔洗井一次性筛管完井方案

针对较稳定地层和单一储层,完井时采用非固井完井作业,将施工工艺流程进行优化,本着节约钻时及能够最大限度降低固井作业带来的对油层污染的问题,设计了采用悬挂、封隔和洗井一次性完成的筛管完井结构,为非固井作业的筛管完井工艺提供了可行性方案。

2.1 组成及工作原理

该工具结构如图2所示,主要组成包括:

a) 外管串 浮鞋+浮箍+盲管+密封插座+筛管串+封隔尾管悬挂器。

b) 内管串 插管+油管串+旋转短节+可提出球座+送入工具。

图2 悬挂、封隔、洗井一次性筛管完井方案

该工具采用基于顶部封隔尾管悬挂器,下面接筛管,其送入工具的中心管下部连接具有尾部与筛管密封的循环管柱组成洗井管串。整个管串下到设计井深后,投球,球落在封隔尾管悬挂器中心管尾端的球座后形成密封,憋压坐挂悬挂器,继续憋压,憋通球座,建立正常循环,然后循环洗井、泡胶,施工完后进行倒扣,利用机械方式坐封封隔器,最后将送入工具和密封芯子及油管串提出井口。

2.2 主要技术参数

主要技术参数如表1。

2.3 功能特点

a) 坐挂、洗井、封隔器坐封在同一次施工完成,节约时间。

b) 筛管内部有连接中心管的插管,循环时能够将筛管与井壁之间环空冲洗干净,减少在采油中泥浆对地层的污染。

c) 球座位于中心管尾部,施工完成后可随送入工具提出,节省了钻除球座时间。

d) 顶部带封隔器,能有效封隔裸眼和上层套管。

e) 筛管进入裸眼后如遇阻,可通过特殊的插座及内管结构进行循环解阻。

f) 液压控制实施坐挂,坐挂及倒扣后机械坐封,操作简单。

表1 主要技术参数

2.4 施工工艺

a) 下筛管管柱。①依次连接浮鞋、浮箍、盲管(普通套管,有区别于钻井的盲管)、插座及防砂筛管串;②连接完后,用卡瓦座在转盘上,并打好安全卡瓦。

b) 连接并下入坐封、洗井服务工具总成。①连接带导向头抛光管;②连接油管串;③配长(保证插管插入底部密封筒,同时满足倒扣和坐封所需上提仍然密封长度)+旋转短节。

c) 连接可提出球座式顶部封隔式尾管悬挂器、下钻。①将尾管悬挂器坐封工具总成下部的油管公扣与内管串的旋转短节连接;②连接筛管与顶部悬挂器总成;③下钻至设计深度。

d) 洗井、坐封尾管悬挂器。①固井泵对地面管线试压;②打开闸板防喷器,观察井筒漏失情况;③控制泵压正循环冲洗,直至返出干净;④投坐封球,确认悬挂器坐挂;⑤加压憋通可提出球座;⑥循环洗井液及注入破胶液;⑦倒扣脱手,坐封封隔器;⑧对封隔器进行试压;⑨起出井下管柱。

2.5 技术及操作难点

a) 内插管配长要求精度高,管串长度测量要精确,保证入井后能顺利与下部插座顺利对接。

b) 管内循环过流面积小,循环压耗大,循环压力较大,容易压漏油气层。

c) 循环洗井完成后,井壁泥饼及岩层孔隙中固体支撑颗粒被洗掉,井壁稳定性变差,容易漏失或掉块。要采用高效、高质的完井液。

3 应用情况

文昌13-2油田位于海南省文昌市以东的南海海域,于2002-07-07投入生产,稳产半年后开始递减,综合含水逐年增高。为了改变纵向上各油组采出不均衡,充分挖掘产层剩余储油及稳产,开发2口水平调整井。文昌13-2油田总体上属高孔中高渗储层,部门储层颗粒细,泥质含量较高,为增大泄油面,提高产量,采用该特殊完井工具进行裸眼筛管完井。

WC13-2-A20H井和WC13-2-A19H井在中海油湛江分公司位于文昌的2口水平调整井,钻井工艺方面选用修井平台在导管架上进行钻井作业,使用较先进的钻井工艺设备以及保护储层的钻井液体系,并根据地层构造情况采取用防CO2筛管完井方案,现仅介绍WC13-2-A20H井的施工情况。

该井采用悬挂、封隔、洗井一次性筛管完井方案,管串结构为:①外部:浮鞋+浮箍+插座+筛管串+尾管悬挂器+送入钻具;②内部:插管+油管串+完井装置+中心管。

3.1 基本井况(如表2)

表2 WC13-2-A20H基本数据

3.2 施工情况

a) 按管串设计下入外部管串,依次下入浮鞋、浮箍、插座及筛管管串。

b) 接管内冲洗管串,依次连接特制密封插管(3 m)、油管串,下完冲管后根据实测数据调整插管插入长度为2.1 m,然后连接接液压尾管封隔悬挂器,称重240 kN。

c) 在下放至1 361 m处遇阻,上提700 kN,下放200 kN,未通过;经循环完井液及泡胶液后,上提1 010 kN活动;下放到位,称重下放260 kN,上提470 kN;下放到位后循环完井液。

d) 停泵投球,坐挂正常,剪球座压力12 MPa;然后注泡胶液到位;倒扣,调整钻具悬重为320 kN;转20圈,上提钻具1.8 m,悬重保持390 kN不变,下放保持290 kN不变。

e) 下压190 kN坐封封隔器,试压10 MPa/10 min,压力保持不变;20 min后井内有漏失现象,漏失量为1 m/min,并逐渐增大,表明泡胶效果良好。

f) 调整注入的完井液密度直至1.10 g/cm3后漏失停止,最后上提钻具至冲管提出井口,作业结束。

4 结论

1) 该方案可以减少施工时间,主要节约了完井时间;更重要的是,冲洗管柱能将裸眼环空的泥浆冲洗干净,即保证了裸眼的干净,减少泥浆污染地层,又提高了采收率。在同样的条件下,冲洗管柱结构能大大减少项目费用支出。

2) 该方案在现场的操作具有低风险,可以满足现场的基本应用。它不仅能在一定程度上代替同类国外产品,而且降低了油田的开发成本,具有很高的推广价值。

3) 常规裸眼完井在遇阻时只能通过上提和下压来解决,而内插管结构由于能够从浮鞋位置循环,在遇到复杂问题时可以通过循环来处理问题,这是在下套管过程中非常重要的一个处理措施。

[1] 马兰荣,郭朝辉,杨德凯,等.旋转尾管悬挂器轴承的研制及性能试验[J].石油矿场机械,2009,38(9):67-70.

[2] 赵社强,何元东,魏英杰,等.环空压裂专用悬挂器研制与应用[J].石油矿场机械,2009,38(4):71-73.

[3] 李 维,李 黔.旋转尾管固井套管扭曲失稳分析[J].石油矿场机械,2008,37(6):49-52.

TE931.2

B

1001-3482(2010)06-0085-03

2009-12-21

郑晓志(1962-),男,辽宁盘锦人,硕士,主要从事固井完井工具设计及工艺技术研究。