一水平井裸眼筛管分段完井工艺典型应用

王艳丽

(中国石油大学胜利学院 油气工程学院,山东 东营 257000)

一水平井裸眼筛管分段完井工艺典型应用

王艳丽

(中国石油大学胜利学院 油气工程学院,山东 东营 257000)

水平井井眼在油层中穿行往往出现钻遇油气显示差油层或疑似水层的情况,采用基于分段封隔器及酸洗胀封一体化工具的水平井筛管分段完井工艺可以基本满足这类情况的生产要求。以A井和B井为例介绍水平井筛管分段完井工艺的现场应用情况。A井根据随钻数据分析得到井眼轨迹在同一油层存在不同油气显示段的情况,通过实施筛管分段工艺实现水平段具备完成裸眼防砂和砾石充填两套完井工艺的条件;B井针对井眼轨迹末端进入异质层(如泥层、疑似水层等)的问题,通过筛管分段工艺和管内封堵技术实现封堵水平段底部异质层。目前,两口井完井工艺均成功实施,效果验证有待进一步跟踪。

筛管顶部注水泥;筛管分段完井;封堵异质层;现场试验

水平井裸眼筛管完井工艺具有成本低、污染小、单井产量高等优势,已经成为胜利油田水平井主要的完井方式之一[1]。但是,该工艺是将整个水平段作为一个整体开发,存在着诸如缺少作业条件、无法精细控制等难题。水平井筛管分段完井工艺技术提供了一种有效的解决思路。笔者选取两口井的完井工艺阐述该工艺对油井开发的必要性。

1 水平井筛管分段技术介绍

1.1 工艺原理

水平井裸眼筛管分段完井工艺[2]原理是以水平井裸眼筛管完井工艺为基础,通过各类管外封隔器将其分隔成若干段,后期通过自行胀封或内管工具实现筛管外环空的有效分隔,为人为干预各段生产创造条件。其完井管串如图1所示。其主要施工程序为:①根据油藏地质特点及开发要求,优选分段封隔器和优化安放位置;②管柱下入到指定位置，按相关技术规程实施筛管顶部注水泥作业;③下入管内酸洗胀封一体化管柱胀封分段封隔器(或自胀封分段封隔器);④起出内管柱;⑤根据油井开发新情况实施下一步工艺措施。

图1 水平井筛管分段完井管柱示意图

1.2 关键工具

水平井裸眼筛管分段完井关键工具包括各类分段用管外封隔器和酸洗胀封一体化工具。

1.2.1 分段用裸眼封隔器

目前,配套有适用于Φ139.7 mm、Φ177.8 mm完井管柱的遇油遇水自膨胀封隔器、热敏式分段封隔器、压缩式管外封隔器等系列化工具,如图2所示。遇油遇水自膨胀封隔器胶筒通过与地层流体的作用膨胀从而贴紧井壁分隔环空;热敏式自膨胀封隔器利用注蒸汽过程产生的高温使工具内可膨胀材料膨胀,推动液缸前行,胀封封隔器;压缩式封隔器通过内管工具形成密闭压力腔,从而推动液缸胀封封隔器。

图2 系列化的分段封隔器

1.2.2 酸洗胀封一体化工具

酸洗胀封一体化工具与内管相连,由球座、内管封隔器、限压阀等结构组成,见图3。形成的酸洗胀封一体化工艺为:①内管柱到位后,反向循环酸洗;②酸洗作业后,由于上下两套内管封隔器正好卡封在分段封隔器上下,正向打压胀封内管封隔器,形成一套密封压力腔;③升压开启限压阀,胀封分段封隔器;④泄压,内管封隔器回缩,上提内管柱,从而实现了酸洗和胀封作业的有机结合。

图3 酸洗胀封一体化工具

2 典型现场应用

2.1 单家寺油田A井——水平段两套完井工艺

2.1.1 油藏地质概况

A井开发层位砂体厚度(2～8.6 m)较薄,储层岩性以粉、细砂岩为主,夹薄层灰绿色泥岩。泥质胶结,胶结物含量较少,以孔隙式-接触式胶结为主,分选较差。原油黏度较高,平均为3 535～5 709 mPa·s,属于需要热采的普通稠油油藏。原油中胶质含量高(平均胶质含量大于20%),含蜡量低(约1%),未见明显油水界面。储集层岩性从泥质细粉砂至含砾粗砂岩都有分布,出砂严重。

2.1.2 随钻数据分析

该井钻井过程中随钻测量仪器显示,在1 455 m处进入油层,电阻率和自然伽马值明显发生变化。电阻率值由低变高,从2 Ω·m上升到7～11 Ω·m;自然伽马的变化趋势与电阻率的变化相反,由高变低从225～240 API下降到225 API以下,两条曲线的数据证明钻头已进入油层。当井深达到1 615 m时,电阻率从10 Ω·m下降到4～7 Ω·m,而自然伽马值无明显变化,说明钻头仍然在油层砂岩内钻进,但是油藏物性变差。由随钻数据分析可知,上部140 m(1 475～1 615m)油层段物性较好,后面的45 m(1 615～1 660 m)物性较差,泥质含量较高。

2.1.3 工艺措施

针对末段泥质含量高、物性差的情况,在完井工艺上需要对整个水平段实施筛管分段完井工艺。

为有效保护完井管柱免受钻塞作业的影响,选用Φ177.8 mm型号打捞式免钻塞完井工具实施筛管顶部注水泥工艺[3];由于储层原油黏度较高需要注蒸汽热采,因此选用热敏式分段封隔器,可在第一轮注蒸汽开发时胀封封隔器将水平段划分为上下两段;下入底部带有插杆的油管组合与充填阀连接,对底部筛管段环空正向充填砾石,上提内管工具,反向循环冲洗管内残余砾石。从而实现一个水平段满足前端筛管完井,末端筛管外砾石充填的工艺要求。

2.2 辛11断块B井——封堵水平段底部高含水层

2.2.1 油藏地质概况

B井所钻目的层位埋深1 897～1 899 m,砂体厚度为1.5～1.8 m,平均孔隙度为25%,平均渗透率为1 199.7×10-3μm2,储层为中孔中高渗储层,稀油;所在断块油层连片分布,沙一4为断层遮挡的中高渗、边水油藏。

2.2.2 随钻数据分析

本井随钻数据显示,电阻率曲线和自然伽马值曲线在井深2 310 m处发生变化。电阻率值由低升高到3～4 Ω·m(与邻井测井解释值近似),自然伽马值由高变低，从105～110 API下降到70～80 API,两条曲线的变化表明钻头由2 310 m处进入油层;当井深达到2 440 m处时,电阻率降低到2～3 Ω·m,自然伽马值升到105 API左右,经过综合分析,自然伽马值的升高提示钻遇水淹层的可能性增大。这种情况在胜利油田具有典型性,即完井工艺的抉择直接影响开发效果,如采用全井下套管固井射孔、管内挂滤防砂的完井方式会大大增加成本;如果继续采用水平井裸眼防砂完井工艺,如何避免底部疑似水淹层的影响成为考虑重点。

2.2.3 工艺措施

针对该井末段井眼轨迹进入疑似水层的情况,考虑利用水平井筛管分段完井工艺实现上下两段的分隔,即上部筛管裸眼完井,底部套管完井(不固井);考虑含水率上升,可下入内管封隔器,封堵上部筛管段,射孔开发下部套管段。其Φ139.7 mm完井管柱如图4所示,即引鞋+泥饼清洗阀+125 m套管段+压缩式分段封隔器+10 m套管段+111 m筛管段+盲板+套管1根+水力扩张式封隔器+套管1根+水力扩张式封隔器+套管1根+分级箍+上部套管组合至井口。

图4 完井管柱示意图

考虑后期对底部110 m油层的开发需求,泥饼需要提前清洗,因此,泥饼清洗阀安放到完井管柱最底端;分段封隔器可在遇油水分段封隔器和压缩式分段封隔器之间选择,考虑到遇油水封隔器自完井至搬上作业时可能已经胀封,会导致洗井不通,因此优选压缩式管外封隔器。

其现场施工过程为:2012年2月28日21∶00,73 mm油管连接酸洗胀封一体化工具,到位后,密封插管插入洗井阀,加压30 kN,内外管柱连接;反洗井;通过内管打压,使得该工具在压缩式分段封隔器部位形成密封压力腔,打压至10 MPa,稳压3 min,胀封压缩式分段封隔器;升压至20 MPa,憋通球座,再上提管柱1.0 m,正洗井;循环正常后起钻。

目前,该井还未对底部油层段射孔作业;从筛管段生产情况(图5)来看,投产1 a后日产油5 t,平均含水率约37%,略高于邻近斜井含水率(23.1%)。

图5 B井生产曲线

3 结 论

(1)水平井筛管分段完井工艺是水平井筛管完井技术的完善,是解决井眼在油层中钻遇油气显示差油层或误入异质层(泥岩、水层)等情况的一种完井工艺选择。

(2)水平井筛管分段完井工艺提供给后期作业有利条件,可实现水平段具备完成裸眼防砂和砾石充填两套完井工艺的条件。

(3)针对井眼轨迹末端进入疑似水层的问题,通过筛管分段工艺和管内封堵技术实现封堵水平段底部疑似水层,继续采用筛管防砂完井生产的目的。

[1] 徐鑫,张海燕,杨海波. 胜利油田完井筛管现状及研究展望[J].石油矿场机械,2012,41(9):10-14.

[2] 赵勇,杨海波,何苏荣. 胜利低渗油田水平井筛管分段控流完井技术[J].石油钻探技术,2012,40(3):18-22.

[3] 杨海波,余金陵,魏新芳. 水平井免钻塞筛管顶部注水泥完井技术[J].石油钻采工艺,2011,33(3):28-30.

[责任编辑] 时凤霞

2015-01-04

王艳丽(1982—),女,山东青州人,中国石油大学胜利学院油气工程学院讲师,硕士,主要从事油气井工程研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.01.007

TE257

A

1673-5935(2015)01- 0021- 03