可溶筛管在顺北油田超长裸眼水平段疏通及支撑联作方面的应用

可溶筛管在顺北油田超长裸眼水平段疏通及支撑联作方面的应用

李肃 1 胡国亮 1 杨小辉 1 伍兴东 1 胡军成 2

西北油田分公司采油四厂； 2. 新疆能源（集团）华油技术服务有限公司）

摘要：为解决顺北油田超长裸眼水平井快速疏通和井壁支撑的问题，使用一种高压自旋转钻头和一种可酸溶形成生产通道的可溶筛管，实现疏通裸眼水平井段的同时下入支撑管完井的目的。降低了裸眼水平段疏通过程中卡钻，甚至井眼报废的风险，提高了疏通的效率，同时一趟钻完成了水平段疏通和支撑。通过在顺北A井的实际应用，完全可以实现对裸眼水平井段疏通的同时完成支撑管的下入，为该项技术的进一步推广应用提供参考。

关键词：超长裸眼水平井段；裸眼疏通；卡钻；支撑管；联作；

（引言）

顺北油田位于顺托果勒低隆构造带上，南部紧邻卡塔克隆起，北部为沙雅隆起，东西分别是满加尔和阿瓦提坳陷；共发育18个断裂带；资源量17亿吨，原油12亿吨，天然气5000亿方；目前累计提交三级储量3.23亿吨，其中探明面积58.65平方公里，探明地质储量0.99亿吨。油藏埋深>7500m、最深井8588m；高温(170℃)、高含硫化氢(22700ppm) ^[1] 。在顺北油田，油井前期均采用裸眼水平井完井方式，开采至后期地层压力亏空，裸眼出现掉块和垮塌，严重时造成堵塞井筒，甚至停产。停产后及时疏通下入支撑管又可恢复高产，但是在疏通过程中经常会发生井筒地层垮塌、大尺寸掉块或井筒突然释放造成恶性卡钻，甚至卡钻后无法处理导致报废^[2]。碳酸盐岩裸眼坍塌是制约该类型油田开发的主导因素之一，其中水平井坍塌问题更是世界级难题，漏失、埋钻、大肚子以及二次坍塌等难题严重制约了治理工作的进行。为解决上述技术的问题，笔者开发了高压自旋转钻头^[3～4]和可溶筛管^[5～8]在顺北油田超长裸眼水平段疏通及支撑联作工艺管柱，用钻杆送联作管柱下到位后，丢手^[9～10]，提出送入管柱，在套管内完井。

1疏通和支撑联作工艺及管柱

1.1管柱结构

疏通和支撑联作管柱配置：高压自旋转钻头+变扣+可溶筛管+直连油管+丢手接头+钻杆，见图1

1、高压自旋转钻头；2、变扣；3、可溶筛管；4、变扣；5、直连油管；6、丢手接头；7、变扣；8、钻杆

图1 可溶筛管在顺北油田超长裸眼水平段疏通及支撑联管柱

施工步骤：下入联作管柱，到设计深度后，从地面打入一定浓度的酸，使可溶筛管上的可溶塞溶解，打开筛管通道；从地面投球到管柱内，等球入座后，管柱内打压，使管柱丢手。

1.2 特点

1）该技术涉及超深井裸眼水平段垮塌疏通及二次完井技术领域，特别涉及失返井裸眼水平段疏通清洁完井及安全高效修井作业两种需求，是一种全新的能够实现低成本超长裸眼水平段疏通及支撑联作安全修井作业的完井管柱与工艺方法。

2）利用高压水力旋转钻头、可溶筛管、丢手接头，可实现裸眼井段疏通及下管柱目的，同时疏通至目的井深后，通过注入试剂方式溶解可溶材料，实现疏通和完井联作一体化目的，最大程度降低作业风险，提高修井效率。

2主要配套工具

2.1高压水力旋转钻头

工具本体材质42CrMo；射流喷嘴材质：硬质合金，工具最大外径105mm；工具最小内径28mm；射流喷嘴当量直径21.8mm；当管柱内流量10L/s时，喷嘴内流体速度为11m/s。结构示意图见图2。

1、上接头；2、压帽；3、芯轴；4、轴承；5、O型密封圈；6、O型密封圈；7、紧定螺钉；8、钻头本体；9、射流喷头；10、密封O圈。

图2 高压水力旋转钻头结构示意图

2.2可溶筛管

可溶筛管本体材料为S13Cr，单根长度5m，筛管孔密度16孔/m，孔径为M16×1的密封型螺纹孔。工作温度180℃，抗拉强度600KN，抗内压强度：15MPa，扣型HKS双级直连扣，为了保证筛管的屈服强度和抗拉强度，孔眼之间的距离为62mm，相位角为90⁰，入井前筛管安装可溶孔塞。外观见图3。

图3 可溶筛管

可溶孔塞：最大密封19mm，厚度7mm，孔塞安装螺纹为M16×1，在可溶孔塞上安装耐高温密封件，与可溶筛管本体实现密封。可溶孔塞是一种易被土酸溶蚀的金属材料，分为2mm、3mm、4mm、5mm的不同厚度，根据可溶孔塞的酸溶实验数据选择厚度4mm或5mm的酸溶材料C。结构示意图见图4。

图4 可溶孔塞结构示意图

2.3丢手接头

丢手接头外径121mm，内径50mm，总长800mm，下接头上部内表面有扩径，上接头的棘爪安装到扩径段，球座安装到棘爪内部，为棘爪提供径向力，使上下接头连接到一体。当投球到球座上以后，管柱内打压，剪断剪销，球座下移，球座外表面上的凹槽移动到棘爪下部，使棘爪失去支撑，棘爪收缩，从下接头扩径内退出，上下接头分开，实现丢手。结构示意图见图5

1、上接头；2、钢球；3、剪销；4、O型密封圈；5、球座；6、O型密封圈；7、下接头。

图5 丢手接头结构示意图

3现场应用及效果

以顺北A井为例：

完钻井深：8225.40米,下部为外径140mm套管，裸眼为120.56mm钻头，裸眼长度926米，水平位移508.69米，疏通至目标深度8070米须穿过9层弱气层和一个断裂带，施工目的为疏通至8070米后下入支撑管完井。本井施工过程中经过近50天疏通至8020米，反复卡钻4次，最后一次卡钻历经10天才解卡险些造成井眼报废被迫侧钻。下入联作管柱时，要预防中途遇卡，遇卡阻力不能大于5吨，到水平段时，从地面用泵给管柱内打压，高压流体经过喷嘴喷出，使高压自旋转钻头快速旋转，同时对水平段井筒进行疏通；当管柱到达设计深度时，计算管柱内容积，给管柱内用泵打入一定浓度的酸，计算打入酸的体积，保证可溶筛管要完全浸泡在酸液中，静置10-12小时，待可溶塞完全溶解。从地面投钢球到管柱内，等待钢球落入球座上，从地面给管柱内打压10-12MPa，剪切销钉剪断，球座下移，失去对棘爪接头下部棘爪的支撑，棘爪从下接头的扩径中脱出，使棘爪接头上部管柱提出井口，完成丢手。把高压自旋转钻头、可溶筛管、丢手接头下部留在井筒中，可溶筛管本体起到支撑井壁的作用，可溶筛管上部的可溶塞溶解后，形成通道，使地层中的流体、气体进入到管柱中。疏通及支撑管联作技术一趟钻进3天疏通至8070米，完成下入支撑管的任务，获得了圆满成功。

在上部套管内，可以下入封隔器，封隔管柱内外，使从地层产出的流体、气体从管柱中流出到地面，实现可控。

图6为顺北A井井眼轨迹图

图7为顺北A井的井身结构图

图6 井眼轨迹图

图7 井身结构图

4结论

（1）利用高压水力旋转钻头、可溶筛管、丢手联作管柱，采用地面打压驱动钻头旋转的方式，实现将管柱直接送至目的井深。

（2）该联作管柱下到位后通过注入酸性流体方式溶解可溶筛管，可以实现支撑裸眼段地层的作用。

参考文献

1. 漆立新,云露,曹自成,等. 顺北油气田地质储量评估与油气勘探方向[J]. 新疆石油地质, 2021, 42(2): 127-135.

2. 陈修平,李双贵,于洋,等. 顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(2): 12-16.

3. 蔡文军,吴仲华,聂云飞,等. 水射流径向钻孔关键技术及试验研究[J]. 钻采工艺, 2016, 39(4): 1-4, 122.

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10. 王禾丁,谷开昭,朱爱萍. 液压丢手工具丢手压差的设计计算[J]. 石油矿场机械, 2002, (2): 41-43.

作者简介：李肃(1981-)，男，工程硕士，高级工程师，现主要从事井下作业及井完整性技术研究工作，地址：新疆沙雅县采油四厂，电话18167976086，邮箱704665748@qq.com。

Dredging and support combined operation technology for ultra-long open-hole Horizontal Section in Shunbei oilfield

LiSu YangXiaoHui HuGuoLiang WuXingDong HuJunCheng

(No. 4 oil production plant of Northwest Oil Field Branch company　,Sinopec，Xinjiang Energy (Group) Huayou Technology Service Co. LTD，Shaya, Xinjiang,842200）

Abstract: In order to solve the problem of rapid unblocking and sidewall support in ultra-long open hole horizontal well in Shunbei Oilfield, a kind of soluble screen pipe which can be dissolved by acid and form production channel is used. It reduces the risk of sticking in the process of open hole horizontal section dredging, even the risk of wellbore being abandoned, improves the dredging efficiency, and completes the down of the supporting pipe in one trip. The results of indoor evaluation show that the solubility and physical properties meet the construction requirements. Through the application of well A in Shunbei, it is possible to dredge the open hole horizontal well section and finish the running of the support pipe, which provides reference for the further application of this technology.

Key words: Ultra-long Open Hole Horizontal Section; Open Hole Dredging; sticking; Support Pipe; combined operation;