水平井选择性筛管完井技术研究

田启忠，伊伟锴，张建 刘建新，张瑞霞（ 中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东 东营257000）

1 概述

在疏松砂岩油藏中，完井方式主要以裸眼砾石充填或筛管完井为主[1]，水平井完井方式对水平井产能效益产生直接的影响，裸眼筛管完井因成本低、污染小、单井产量高而逐渐成为疏松砂岩水平井主要完井方式。但是通过对近几年水平井的完井技术和生产效果分析，发现存在边底水的水平井，缺乏长期有效的分段完井技术，造成水平井水平段动用程度不均、稳产期短、含水上升快等问题，因此如何调整生产压差，实现均匀供液，延缓底水锥进是当务之急。

目前已经采用的是裸眼封隔器分段完井，在完井阶段下入裸眼封隔器，然后下入内管工具对封隔器用完井液实施胀封[2]，起到分段生产的目的。该技术的优点是：技术成熟，操作简单，费用低。适用于油层段有泥岩夹层的、非热采的水平井 （见图1）。

图1 水平井裸眼封隔器分段完井示意图

为了延长封隔器的使用寿命，解决封隔器的失效问题，采用水泥浆充填裸眼封隔器技术；为了解决完井液充填封隔器寿命短、双管注水泥工艺施工复杂、完井费用高的问题，采用单管水泥充填裸眼封隔器分段完井技术，最终实现单一井眼条件下多层或多段选择性完井、延长水平井稳产期、提高水平井单井产能的目的。

2 选择性筛管完井配套技术

水平井水泥充填封隔器分段完井技术是裸眼水平段采用筛管完井，不同层位使用水泥充填裸眼封隔器进行分段，可以减缓底水锥进，延长稳油生产时间，同时可为后期卡、堵水作业提供条件[3]。单管注水泥充填封隔器分段完井工艺只需下入2次管柱，第1次下入完井管柱，对筛管段以上部分进行注水泥固井，完井钻塞后，下入第2次管柱，即洗井、注水泥管柱组合，通过定位器定位，然后注水泥胀封筛管段的裸眼封隔器，并实现反洗井。

2.1 单管注水泥充填封隔器分段完井工艺管柱

1）完井管柱组合，参见图2，以分两段为例：洗井阀＋滤砂管＋定位套＋套管短节＋长胶筒裸眼封隔器＋套管短节＋滤砂管＋套管短节＋盲板短节＋裸眼封隔器＋套管短节＋分级箍＋套管 （到井口）。

图2 水泥充填封隔器筛管分段完井示意图

2）洗井、胀封管柱组合，参见图3：密封插管＋胶塞捕捉器＋反洗阀＋定位器＋油管短节＋组合注入工具＋油管＋洗井封隔器＋油管 （到井口）。

图3 单管注水泥管柱组合示意图

2.2 单管注水泥工作原理

通过注水泥管柱上的定位器和完井管柱的定位套配合定位，确保组合注入工具对准完井管柱的长胶筒裸眼封隔器。当密封插管插入洗井阀 （如图4）时，洗井阀被打开，洗井胀封管柱通过洗井阀与油层间产生连通，可形成一个循环通道，实现反洗井工艺过程。投入刮塞座和领浆，刮塞到位后，内管便形成密封空间，膨胀单管注水泥总成中的卡封封隔器，然后通过注水泥总成中的注水泥通道注入水泥 （如图5）。然后油管泄压，解封管内封隔器；然后打开反洗井阀，大排量洗出管内多余水泥；最后正打压打掉刮塞座，起出注水泥管柱。

2.3 单管注水泥技术特点

1）酸洗/注水泥胀封一次管柱完成，施工工艺简单。

图4 单管注水泥分段完井反洗井原理示意图

图5 单管注水泥分段完井注水泥原理示意图

2）使用定位器和定位短节配合，管柱一次到位，可实现不动管柱作业。3）使用领浆胶塞引导水泥浆，能够准确地控制注入水泥量。

2.4 配套工具研制

2.4.1 单管注水泥总成

1）工具结构 工具结构包括上接头、胶筒压帽、胶筒、中心管、中间压帽、座封活塞、中间接头、弹簧、注入活塞、下接头等 （如图6）。

图6 单管注水泥总成结构示意图

2）工作原理 洗井结束注水泥时，投入领浆胶塞，胶塞到位后，形成密封空间，由于中间的循环孔在弹簧的作用下具有节流作用，因此液体先进入两端的胶筒，胶筒膨胀后压力达到设定值，液体上顶弹簧打开循环孔，由于循环孔两端被胶筒封堵，水泥浆便进入裸眼封隔器胶筒，完成水泥浆膨胀裸眼封隔器工艺。

3）技术指标 单管注水泥总成技术指标见表1。

表1 单管注水泥总成技术指标

2.4.2 注水泥专用洗井阀

1）工具结构 注水泥专用洗井阀主要结构包括：上接头、接箍、打开套、内筒、外筒、弹簧、堵头、引鞋、接箍、密封套、插管。该结构不同于其他常规洗井阀结构，在充分实现洗井过程的同时，大大提高了密封效果，满足了胀封过程的需要。

2）工作原理 在洗井过程中，插管插入洗井阀，打开套在插管的作用下下行，露出内筒循环孔，洗井阀内外产生连通，建立循环通道，实现洗井工艺过程。洗井完毕后，插管提出，打开套在弹簧的作用下复位，打开套关闭循环孔，洗井阀内外不再连通，满足胀封、防砂工艺的要求。

3）技术指标 注水泥专用洗井阀技术指标见表2。

2.4.3 胶塞捕捉器

1）工具结构 主要包括上接头、活塞、剪钉、中心管、连接套、胶塞座、下接头等 （如图7）。

图7 胶塞捕捉器结构示意图

表2 注水泥专用洗井阀技术指标

2）工作原理 膨胀裸眼封隔器前先投入胶塞，胶塞到达胶塞座时，形成上部密封空间，配合单管注水泥总成完成胀封工艺，在上部反洗阀的配合下，完成反洗井工艺，把多余的水泥浆洗出井筒，之后正打压到设定值时，把活塞打掉，建立泄流通道，把管柱顺利起出。

3）技术指标 胶塞捕捉器技术指标见表3。

表3 胶塞捕捉器技术指标

3 现场推广应用

项目开展以来，共在胜利油田实施水平井选择性筛管完井63井次，施工成功率100%，稳油控水效果良好。

图8为某区块的水平井分段完井的管柱结构，该区块处于断块东南构造高部、边部区域，设计开发目的层为馆陶组第1小层和第2小层，泥质胶结，岩性疏松，储层物性较差，属稠油油藏。针对这一区块油藏特性，决定实施水平井选择性筛管完井方式，水平段利用滤砂管加裸眼封隔器分段完井，造斜段实施注水泥卡封水层等复杂层位，完井后，下入酸洗胀封一次管柱，实现酸洗、胀封一次管柱完成。

投产后，对该区块生产情况进行了跟踪分析，把分段完井与未分段完井的水平井的生产情况进行对比发现：没有实施分段完井的水平井平均综合含水56.4%，平均日产油7.7t；实施分段完井的水平井平均综合含水43.5%，平均日产油9.4t。实施分段完井的水平井比未实施分段完井的水平井平均含水降低了23%，平均日产油提高了22%，由此可见，水平井分段完井技术使水平段储层供液更加均衡，延缓了含水的上升速度，起到了良好的稳油控水效果。

4 结论

实践证明，水平井油层段采用筛管分段完井，不仅是实现均衡采油、控水生产的有效手段，还是后期治理的重要条件和基础。通过研究和现场试验可以得出以下结论：

1）通过开展水平井选择性筛管完井技术研究，形成了水泥充填裸眼封隔器分段完井技术。通过改进裸眼封隔器，提高了其耐压性能，配套了水泥充填裸眼封隔器的组合注入工具以及注水泥专用洗井阀、胶塞捕捉器等，形成了单管注水泥工艺和管柱，提高了筛管分段完井的可靠性和有效期。

2）完成了水平井选择性筛管完井研究攻关和推广应用工作。根据油藏特点，在胜利油田的多个油区，推广应用水平井选择性筛管完井技术63井次，施工成功率100%，投产后基本能实现控水稳油生产，累计增油5.2×104t，为胜利油田的上产稳产打下了良好的基础。

图8 水平井分段筛管完井管柱示意图

[1]万仁溥 .现代完井工程 [M].北京：石油工业出版社，2000.67～68.

[2]吴奇 .井下作业工程师手册 [M].北京：石油工业出版社，2002.92～93.

[3]彭汉修，田启忠，李海涛 .侧钻水平井完井技术研究与应用 [J].石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2011，33（2）：135～137.