双向洗井装置在恩平油田的应用

江华，韦红术，张俊斌(中海石油(中国)有限公司深圳分公司深水工程技术中心，广东 深圳 518067)

近年来，国内外针对水平井防砂完井工艺技术和洗井工艺进行了大量研究。2011年，沈琛等[1]对膨胀筛管在大庆油田中的应用进行了研究，指出其相对于普通筛管更有利于增大泄油面积提高产量的特点；黄爱芹等[2]对自动连续灌浆装置进行了研究，利用连通器结构原理实现了钻井过程中的自动连续灌浆；2013年，王立苹等[3]对海上油田防砂完井注水井反洗工艺和工具进行了相关研究，并结合现场实践提高了水驱开发效果；2014年，何成伟等[4]对绕丝筛管防砂施工过程中管柱、座封、套损等产生的原因进行了分析，并提出相应预防措施；李大建等[5]对低压水平井冲砂工艺进行了研究，指出了目前常规冲砂工艺技术的不足，同时设计了新型井筒高效冲砂工艺；张好林等[6]对水平井冲砂洗井主要工具进行了论述，并指出冲砂洗井发展主要集中在冲砂与压力一体化等方面；2017年，刘言理[7]设计了一种可冲砾石充填装置，实现冲防一体化完井，保证了防砂完井质量；2018年，杜卫刚[8]对泥质粉砂岩油气藏防砂技术进行了分析，提出了泥质粉砂岩地层防砂工艺及配套措施的选择方式。

虽然目前国内外针对水平井完井工艺及洗井工艺进行了大量研究，但是针对于完井时下筛管过程中的洗井灌浆技术缺乏进一步论证，同时对双向洗井装置的使用也缺乏相应的应用论证。为此，笔者结合恩平油田完井方式(采用模块钻机进行完井；水平井采用裸眼完井，下入优质筛管防砂、ICD控水筛管和打孔管支撑井壁这3种完井方式；定向井采用套管射孔，下入优质筛管+砾石充填防砂、不防砂分层开采管柱完井；工作液采用隐形酸完井液体系，水平段采用与钻井液相配套的破胶液破胶)对该油田完井灌浆工艺进行进一步研究。围绕“节能增效”这一主题，优化钻完井设计，优选先进工艺及工具，细化方案及作业程序，提高工作效率。在水平井的下部完井作业中，选择使用STARSE新型完井工具双向洗井装置，将引鞋、洗井密封筒、短盲管及限压自动灌浆阀有机结合，不但使完井管柱下入过程实现自动灌浆功能，而且为完井管柱安全、高效、环保的下放至设计深度提供有力保障，弥补了传统完井工艺的不足。

1 传统裸眼完井工艺

1.1 传统的裸眼筛管防砂下部完井管柱结构

传统的裸眼筛管防砂下部完井管柱包括顶部封隔器、筛管、管外封隔器、洗井密封筒、短盲管和双阀引鞋[9，10],结构示意图如图1所示。

图1 传统裸眼筛管防砂下部完井管柱结构示意图

1.2 对应的完井施工程序

对应的完井施工程序如下：钻水平裸眼段→短起下钻，通井循环→替无固相钻开液→冲洗防喷器→下刮管工具，刮洗封隔器坐封位置；清洗套管至返出干净→起钻→组装防砂外管柱→组装内管柱→探底配管→连接顶部封隔器总成及坐封工具→测上提、下放悬重→循环功能测试→下钻至设计位置，期间用地面泵定深、定量向钻具内灌钻开液。由于底部是单向阀引鞋，下钻期间井内钻井液无法进入钻杆内，一般每下5～10柱钻杆需灌满一次→替完井液、替破胶液、破胶、洗井→投球、坐封顶部封隔器、验封、脱手、剪切球座→起出送入钻具及内管柱。

1.3 现有技术存在问题分析

1)送防砂管柱期间，每5～10柱钻杆灌满一次，耽误大量的钻机时间，作业效率不高。

2)送筛管下钻时间较长，裸眼空置时间长，增加了井眼缩径、卡钻等风险。

3)送钻作业时间长，增加近井地带外来液体渗入深度，造成近井地带污染。

4)在裸眼长度长的情况下，一方面当管柱进入裸眼内如灌浆不及时，会造成管柱下放期间环空压差较大，可能会导致封隔器意外丢手；另一方面，灌浆时管柱停留时间长，容易造成粘卡，增加作业风险。

5)灌浆操作期间，不可避免的出现泥浆外溢，造成泥浆损失和井口钻台区域的环境污染。

2 新型裸眼筛管防砂下部完井管柱结构

为了解决现有技术上存在的问题，STARSE公司研发成功一种可根据洗井作业的需要，方便地实现了自动连续灌浆和正、反循环洗井功能的设备双向洗井装置及其工艺，以解决现有技术中影响作业时效且容易污染周围环境的问题。双向洗井装置包括送入钻具和防砂管柱，防砂管柱通过顶部封隔器及坐封工具与送入钻具连接，且通过送入钻具送入井筒内，防砂管柱包括外管柱和内管柱，内管柱设置在外管柱的管腔内，外管柱与所述井筒内壁间形成环空。正循环时，从地面泵组→送入钻具→顶部封隔器→冲管→插入密封→浮鞋→环空→井口。反循环时，从地面泵组→环空→浮鞋→插入密封→冲管→顶部封隔器→送入钻具→井口。

图2 新型裸眼筛管防砂下部完井管柱结构示意图

新型裸眼筛管防砂下部完井管柱包括顶部封隔器、筛管、管外封隔器和双向洗井装置,结构示意图如图2所示。

2.1 双向洗井装置结构特征

STARSE双向洗井装置主要由内置密封筒、阀芯(单向阀)和弹簧组件、扶正模块及喷射头组成,示意图如图3所示，配套插入密封装置示意图如图4所示，配套一体化设备如图5所示。利用弹簧的弹力将洗井阀芯紧紧地压在密封面上，使洗井阀通道封死。洗井时通过机械或液压打开球阀，两侧的循环通道被打通。洗井结束后阀芯在弹簧力的作用下自行关闭，封闭洗井通道。底部引鞋结构，带有向下喷射式冲洗孔，以利于冲洗可能遇到的砂桥或其他堵塞物，可靠的回压密封机构，使得水泥浆或泥浆流过阻力小，回压弹簧和阀体设计先进，具有耐高温和长时间大排量循环冲蚀能力。

图3 STARSE双向洗井装置示意图 图4 配套插入密封装置示意图 图5 配套一体化设备

2.2 双向洗井工艺技术特点

1)结合水平井完井工艺，双向洗井装置采用特殊的结构设计，洗井装置带有内置密封筒和球面密封，阀座采用特殊的结构设计，保证不被泥砂堵塞，保证关闭后的密封效果，确保防砂安全。

2)过流面积大，满足大排量循环洗井，利于井眼清洁，可正反循环洗井，增加了在裸眼内遇阻的处理措施。

3)底部圆弧导向头结构，方便下入，保留和改进了传统浮鞋的冲洗功能。

4)双向洗井装置在洗井插入密封插入后打开，可实现正反循环洗井及连续自动灌浆功能，降低了井控风险，避免了因不连续灌浆造成封隔器意外脱手的风险。

5)双向洗井完井工艺简化了人工灌浆作业程序，减少了钻完井液的损失，降低了环境污染。下钻过程中，钻完井液经该装置的底部进入钻具，减少了钻完井液中固相对筛管污染。

6)减少了裸眼暴露时间，降低了因井眼缩径等复杂情况导致管柱下入的风险，同时减少了钻完井液对储层的损害，提高了油井完善程度。

3 现场应用效果

双向洗井装置在恩平油田群钻完井开发一期项目现场作业中，下部完井管柱均顺利下放至设计深度，单向阀打开和关闭密封功能可靠，投产后生产正常。节约时效方面，恩平项目共计32口水平井使用双向洗井装置(完井方式统计表见表1)，平均井深3438m，裸眼段平均长度为512m，自动灌浆功能使每口井节省人工灌浆时间约为3.5h，32口井共计节省作业时间约为112h。

以A8H井为例：该井为水平开发井，完钻井深为2968m，裸眼长度411m，采用新型无固相的弱凝胶体系(PRD泥浆体系)，6in优质筛管进行裸眼防砂完井，防砂管串底部连接双向洗井装置，实现自动灌浆功能，节约人工灌浆时间(每10柱灌一次，每次20min)约3.5h，作业时效显著提高。

表1 完井方式统计表

4 结论与认识

1)针对于采用筛管防砂完井方式进行完井的水平井均可采用双向洗井装置，同时结合配套洗井工艺可实现正、反循环洗井，满足完井防砂工艺和作业安全需要，利于异常复杂情况下措施的顺利实施。

2)双向洗井装置及洗井工艺能实现连续自动灌液功能，在灌浆过程中具有简化作业程序，节省作业时间等优点；自动灌液时，液体不经过筛管，避免污染筛管；内外管柱结构简单，现场操作方便；减少裸眼空置时间，减小了完井管柱粘卡、下不到位的潜在风险，降低了出现复杂情况的概率，现场应用经济效益明显。

3)双向洗井装置在恩平油田群钻完井开发一期项目现场作业中，下部完井管柱均顺利下放至设计深度，单向阀打开和关闭密封功能可靠，单井灌浆时间节约3.5h左右，显著提高作业时效，增加经济效益，充分贯彻了“节能增效”的指导思想，具有良好的推广前景。

[参考文献]

[1]沈琛,宁学涛,朱海波,等.膨胀筛管防砂技术研究[J].石油钻采工艺,2011,33(1):102～104.

[2]黄爱芹,娄存涛.自动连续灌浆装置的设计[J].液压与气动,2011(1):31～32.

[3]王立苹,杨万有,罗昌华,等.海上油田防砂完井注水井反洗工艺及配套工具[J].石油机械,2013,41(5):36～39.

[4]何成伟,陈声明,王飞.孤岛油田绕丝管防砂施工故障原因分析及预防[J].石油地质与工程,2014,28(1):137～139,143.

[5]李大建,曾亚勤,何淼,等.低压地层水平井冲砂工艺创新设计[J].石油天然气学报,2014,36(10):166～169,10.

[6]张好林,李根生,黄中伟,等.水平井冲砂洗井技术进展评述[J].石油机械,2014,42(3):92～96，124.

[7]刘言理.水平井冲防一体化防砂完井工具设计[J].化工管理,2017(22):124.

[8]杜卫刚.浅谈泥质粉砂岩防砂技术[J].石化技术,2018,25(2):141.

[9] 万仁傅.现代完井工程[M].北京：石油工业出版社，2000.

[10] 《海上油气田完井手册》编委会.海上油气田完井手册[M].北京：石油工业出版社，1998.