上部注水泥固井下部精密复合筛管完井技术的研究与应用

2023-01-11

随着复杂结构性油藏开采难度的加大, 对相应的完井技术也提出了很高的要求, 在施工过程中不仅要满足防砂的要求, 同时又要封堵住水平段的水层和气层, 以达到井眼的充分利用[1]。裸眼完井技术适用于单一均质油层, 要求水平段为泥岩夹层, 受水、气层等影响较小, 该技术在水、气的有效封堵方面有待改善[2]。管外封隔器加筛管完井尽管封住了水层和气层, 但是受封隔器寿命以及井下复杂情况的影响, 开采一段时间后, 油层和水层容易互窜, 影响油井开采效果[3,4], 需要一种既能防砂又能封住水层和气层的完井方式, 为此, 开展了上部注水泥固井下部精密复合筛管完井技术研究。

1 技术思路及技术要点

(1) 技术思路水平井上部注水泥下部筛管完井技术是注水泥固井技术、筛管完井技术的综合体。该技术在油层对应位置下入筛管, 在筛管顶部进行注水泥作业, 在有效封堵上部水层的同时又减少了水泥对油层的污染, 在筛管顶部下入裸眼封隔器, 实现油层的有效隔离, 以满足油井开采的要求。

(2) 技术要点及难点 (1) 完井管柱既要满足油层防砂的要求, 又要能够在筛管上部注水泥。 (2) 对工具、管柱要求较为严格, 特别是分级注水泥器下方封隔器的顺利胀封。 (3) 设计完井工具的尺寸和结构时, 在保证管柱能顺利进入井内的同时, 还要考虑注水泥工艺的可实现性。

2 完井管柱设计

引鞋+精密复合筛管+洗井阀+精密复合筛管+套管串+精密复合筛管+段套管+盲板+短套管 (加刚性扶正器) +裸眼封隔器+段套管 (加刚性扶正器) +裸眼封隔器+段套管 (加刚性扶正器) +分级注水泥器+套管串至井口。

3 主要完井工具

上部注水泥固井下部精密复合筛管完井技术用到的工具主要有分级注水泥器、裸眼封隔器、精密复合筛管、洗井阀、引鞋等。在施工之前, 对对应的完井工具进行详细的检查, 保证施工过程能顺利地进行。

(1) DCFZ-A型5 1/2″分级注水泥器分级注水泥器是实现上部注水泥固井下部筛管完井工艺的重要工具, 一般和裸眼封隔器联合使用。分级注水泥器在注水泥时提供了套管内外连接的通道, 注水泥结束后自动关闭注水泥孔。

(1) 结构。DCFZ-A型5 1/2″分级注水泥器主要由注水泥器本体、盲板短节和关闭塞组成。

(2) 技术指标。总长度930mm, 最大外径168mm, 打开压力16-18MPa, 关闭压力7MPa。

(3) 工作原理。下完套管, 灌满泥浆, 憋压16~18MPa, 打开剪钉剪切, 打开塞坐下行露出循环孔, 建立循环, 然后可进行注水泥作业。

当关闭塞到达关闭塞座时, 进行打压, 剪断塞座和关闭套之间的剪钉, 关闭塞继续下走。关闭套、打开塞座、挡环、关闭塞座向下运动至下接头处, 将循环孔关闭。关闭套上有防止关闭套返回的机构, 这样就能对关闭套实现永久关闭。

(2) BDK140裸眼封隔器裸眼封隔器是采用膨胀胶筒为密封元件, 以组合阀系控制坐封的永久式管外封隔器, 用于复杂油气井完井工程中, 以实现注水泥器上下部分的封隔, 提高固井完井质量。

(1) 结构。裸眼封隔器主要由阀接头、胶筒、中心管、短节、接箍等组成。

(2) 技术性能指标。总长度3850mm, 胶筒长度3000mm, 最大外径190mm, 公称直径140mm, 开启阀打开压力11MPa, 限压阀关闭压力9MPa。

(3) 工作原理。在裸眼封隔器的下部连接盲板, 使套管内形成密封空间并开始憋压, 流体经阀接头的进液孔进入开启阀, 当压力达到设定值时开启阀上的销钉被剪断, 开启阀打开, 流体流经单流阀 (径向阀系) 、限压阀进入中心管与胶筒内的膨胀腔内, 使封隔器膨胀与井壁紧密接触形成密封。当膨胀腔内的压力达到限压阀销钉的设定值时, 销钉剪断, 限压阀动作, 将进液孔封闭, 此时套管内压力的大小对膨胀腔内的压力无任何影响, 实现安全坐封, 井口放压为零、开启阀自动锁紧, 实现永久关闭。

4 现场应用

(1) 施工方案从油井综合情况分析, 采用水平井上部注水泥固井下部筛管完井技术进行完井。该完井技术省去了中间套管, 减少了钻井经费;通过对筛管上部进行注水泥固井, 有效封隔了上部的复杂层位;油层下入防砂筛管, 实现先期防砂;油层位置无需固井作业, 降低对油层污染的同时保证了油层最大的渗流强度。对水平段依次下入筛管、裸眼封隔器、分级注水泥器和套管串, 实现对出砂油层的有效预防, 达到先期防砂的目的。筛管顶部下入两个膨胀式封隔器和分级注水泥器, 对筛管顶部进行注水泥钱保证了封隔器的有效作用, 在裸眼分割器底部直接悬挂整个筛管直到井底。

(2) 完井施工过程 (1) 下入完井管柱。根据完井管柱设计组合, 配接完井管柱并依次下入井中, 盲板下入后, 注意及时灌浆, 保持液面在井口。套管下放速度控制在30~50s/根, 平稳下放到设计位置。下放管柱载荷下压小于正常下放阻力50k N, 上提不超过套管原悬重加正常上提阻力100k N。

(2) 胀封封隔器、打开注水泥器。地面管线试压。关立管上水闸门, 压力升至25MPa, 稳压10min, 压降不大于0.5MPa为合格。按正循环方式连接管线, 用固井车以100~200L/min小排量打压, 分别打压7MPa、9MPa、11MPa, 7MPa稳压3min, 9MPa稳压5min, 11MPa稳压5min, 胀封两级套管外封隔器。然后继续升高压力到16~18MPa, 压力突降, 循环通道打开, 实现正循环。待泥浆循环畅通后, 以排量30~40L/s循环泥浆, 直至泥浆性能满足固井要求。

(3) 固井、关闭分级注水泥器。连接套管水泥头、地面管线及固井设备, 管线试压25MPa, 保证不渗不漏。注水泥固井, 按设计量泵入水泥浆。当水泥浆完全泵入后, 释放顶替胶塞, 顶替胶塞下行。当胶塞下行至分级注水泥器位置时, 压力突然升高, 碰压至15~20MPa, 关闭分级注水泥器。

(4) 钻塞。钻塞通井:下入Ф118mm六棱钻头钻塞, 试探并记录灰面位置, 以钻压20~30k N, 排量16~18L/s, 转速60~70RPM, 钻穿分级注水泥器和盲板, 并在分级注水泥器和盲板处多次划眼, 保证管柱通过时无卡阻现象。然后一直通至洗井阀位置, 并核实实探深度。

(3) 效果分析现场整个完井施工过程顺利, 分级注水泥器打开压力为17MPa, 关闭时碰压压力为7MPa, 施工过程中各项数值都在允许范围内, 分级注水泥器关闭孔关闭牢靠。从后期的测井数据也可得到该井的固井质量完全合格。在投产初期, 产量稳定, 取得了良好的效果。

5 结语

(1) 上部注水泥固井下部精密复合筛管完井技术比以往的完井技术有了很大的提高, 对上部的水层起到了有效的隔离效果, 同时, 油层采用筛管完井, 不用注水泥, 减少了对油层的污染。

(2) 该技术在的现场应用, 均取得了较好的效果, 达到了预期的目的, 可以进行推广使用。

摘要：目前常用的水平井完井技术无法兼顾实现水平段气、水层的有效封堵以及水平段油层的有效开发。本文分析了水平井完井工作中存在的油层防砂、封隔器胀封以及完井工具要求等技术难点, 通过优化完井管柱结构和对完井管柱进一步研究, 有效解决了在水平井完井工作中存在的困难, 并在现场完井施工中得以成功应用。该技术有力地提高了油田采收率和开发效果, 对国内其它油田水平井完井工作也具有指导和借鉴意义。

关键词：水平井,上部注水泥,精密复合筛管,完井