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连续油管作业在威远页岩气开发中的应用与认识

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连续油管作业在威远页岩气开发中的应用与认识谭卫军(长城钻探工程有限公司四川页岩气项目部作业区,辽宁盘锦124010)摘要:在页岩气开发过程需要不断应用新的井下作业技术,连续油管作业由于具有带压作业、起下速度快、对井眼轨迹适应性强、可直接座在钻台上等一系列优点,在威远地区页岩气开发过程中应用日益广泛。目前,威远地区的连续油管主要涉及完井、修井、增产措施作业,包括通洗井、射孔、钻塞、打捞、下速度管柱等,以及针对压裂施工中的砂堵冲砂,射孔工具断脱、电缆拉断等复杂情况处理等。本文对连续油管作业在威远页岩气开发过程中的应用实践情况进行了介绍,通过对存在的问题进行分析和总结,以促进连续油管作业的发展和进步。关键词:页岩气,井下作业,连续油管,水平井,威远引言随着国家非常规油气资源战略的实施推进,石油企业对页岩气的勘探开发力度不断加大,四川长宁-威远和重庆涪陵等地区的页岩气田相继被开发。由于页岩气成藏条件及物性特殊,开发难度大,需要不断摸索应用新工艺、新技术。对于一些常规井下作业技术难以解决的问题,连续油管作业都可应刃而解,在威远页岩气开发过程中,连续油管技术主要被用于完井、修井、增产,以及大规模水平井分段压裂保障等。1.连续油管作业工艺及应用1.1通洗井连续油管通洗井作业是气井新投的首道工序。连续油管携带通井工具,一般为通洗规、喷嘴等,下至设计深度,一般下至趾端阀上端位置,对套管内通径进行验证。洗井一般是通过循环清洗剂将井筒及井内套管内壁上残留的或附着的油基泥浆等清洗干净,为下步作业提供合格的井筒环境。通洗井作业常遇到的问题是,连续油管下放过程中提前遇阻;连续油管螺旋自锁无法下到设计深度。在通洗井工具串中增加水力振荡器和震击器可有效提高连续油管下入不到位和解决起钻遇卡的问题。实践表明,适时泵入金属减阻剂,效果往往比单独使用工具的效果更加明显。威远采气平台6口气井通常为“3+3”排列,剖面上呈双向梳状展翅,一排3口井井眼轨迹上倾,另一排3口井井眼轨迹下倾,“勺形”井眼轨迹对连续油管下入很不利,采用连续油管软件模拟计算和作业实践均证实了这一点。应对办法:在通洗井过程中及时泵入金属减阻剂。在通洗井过程中,如果井筒内有异物,则采用连续油管携带钻磨工具串下井,实现通井,这存在连续油管上提遇卡的风险,对工程安全很不利。1.2射孔威远地区常由连续油管携带分簇延时射孔枪对井筒套管进行射孔作业。射孔枪下入设计深度后,从连续油管内投球,泵注送球,打压射孔。连续油管延时射孔通常分成两种情况,一种情况是连续油管首段射孔作业,另一种是压裂过程中的射孔作业。由于井筒内有趾端阀,正常情况下,通过对井筒内打压,将井底的趾端阀打开,连通井筒与地层,就可以进行首段压裂作业了;但如果趾端阀不能被成功打开,则需要利用连续油管携带射孔枪下入井内,将设计深度的套管射穿,再进行压裂作业,由于是压裂的第一段,因此称为连续油管首段射孔。首段射孔除了要求连续油管必须下到设计深度之外,还由于连续油管自身限制,深度不可能做到准确。这一般是由于连续油管轴向载荷引起的伸长、热伸长、内外压力引起的伸长,螺旋屈曲引起的缩短等几方面原因造成的。通常可以利用井内下的短套管进行校深,但对气密封扣套管来说,井筒内壁是一样的,常用的校深工具,比如套管接箍定位器无法使用。另一种连续油管射孔是在压裂施工时,测井泵送桥塞与射孔联作过程中,如果发生异常时则需要使用连续油管射孔。连续油管传输射孔工艺能有效减少作业时间和作业次数,降低损坏完井管柱结构风险,也是国外运用成熟的页岩气分段压裂技术之一。1.3下桥塞、钻塞威远地区页岩气井压裂过程中用到的桥塞一般分两种:可钻式复合桥塞和免钻磨大通径桥塞。在压裂施工过程中,泵送桥塞与射孔联作过程中,如果发生异常,比如套变、桥塞下不到位,则需要连续油管下桥塞。连续油管携带:坐封工具、推筒、桥塞等下至设计位置,然后投球,送球,坐塞,丢手,验证。钻塞作业由连续油管携带连接器、马达头、螺杆钻、磨鞋等工具来实现。工具串中一般还要联入水力振荡器和震击器,用于增加下入深度,增加钻压和防止上提遇卡。在多井次的钻磨过程中,钻磨进展均不够顺利。主要存在问题是长水平段内钻压施加困难,套变引起的一系列钻磨困难。通过水力振荡器和震击器的使用,同时泵入金属减阻剂,钻压施加困难的问题可以部分得到解决,但是不论是同时使用这两种方法,还是单独使用减阻剂,并非都能够达到理想效果,特别是对于发生套变的井,连续油管钻磨作业更加困难,选用小外径磨鞋或偏心磨鞋有一定效果。从目前开发技术来看,可钻式复合桥塞有被免钻磨大通径桥塞取代的趋势,因为免钻磨大通径桥塞不仅能够满足分段压裂作业要求,而且化学压裂球可以自行溶解。1.4打捞连续油管打捞工艺根据打捞对象的不同,可分成多种打捞方式,目前应用比较多的主要是强磁打捞和井下落物打捞。强磁打捞主要是配合连续油管钻塞施工,每钻掉一定数量的桥塞后下入强磁,强磁能较好地将被磨鞋磨碎的桥塞金属小块或碎屑打捞出井,从而为继续钻磨提供合格的井筒环境,多井次的钻磨作业表明,连续油管钻磨桥塞配合强磁打捞作业效果较好。在泵送桥塞与射孔联作过程中,如果发生工具脱扣、电缆断裂等事故,也可以使用连续油管打捞。在长水平段内的打捞比常规直井的打捞作业难度更大,常规的直井打捞通过观察连续油管悬重变化以及泵压变化来判断是否捞获落鱼,而水平段内的打捞,必须选用合适的打捞工具、通过地面模拟试验等,才可能打捞成功。1.5冲砂连续油管冲砂作业在威远地区应用比较普遍,页岩气井的冲砂主要是面临井筒压力高,水平段长等难题。特别是连续油管携带冲砂工具下到免钻磨大通径桥塞下部进行冲砂具有很高的风险。因此,一般选用与连续油管等外径,或比其小一点规格的冲砂工具,以减少遇卡的风险。连续油管可以下到最下部的大通径桥塞内冲砂,效果较好。对于井况复杂的井,如冲砂工具串不能顺利下入,则下入钻磨工具串进行“钻磨冲砂”,马达可以克服连续油管不能提供扭矩的缺陷,从而实现钻砂,但又面临小规格马达需要的排量低,而低排量对冲砂、携砂不利的矛盾。1.6排液采气下入连续油管作为生产油管又称速度管柱,是由特制的井口悬挂器将连续油管悬挂于井筒内,速度管柱是最常见的完井方式之一,由康菲公司于20世纪80年代首次应用于美国Lobo油田。与常规接箍油管相比,速度管柱排液技术充分利用了小直径油管对井筒流体的节流增速作用,根据临界携液流量理论(我国经验值为10m/s),将Φ50.8mm甚至更小规格的连续油管作为生产管柱,不仅能提高气井携液流速,还能够降低该井临界携液流速,速度管柱配合气举、诱喷等措施可恢复气井自喷生产能力,A井区3口气井下速度管柱前、后情况对比可验证此论点。表1威远页岩气田A井区速度管柱前、后情况对比井号下速度管柱前下速度管柱后备注套压MPa产气量104m3/d油压MPa套压MPa产气量104m3/d产液量m3/dA1007.0214.362.228043.3配合诱喷A20.2902.2817.310.44760配合气举A33.3303.586.396.93256.2配合诱喷速度管柱排液技术的前提是井筒内流态为雾流状,因此适合威远页岩气田此种产水量不大的气井。速度管柱排液也存在明显的缺点:在采气过程中,由于井筒内连续油管回收困难,比如压力计、测试工具使用就会受到限制;连续油管无法抽汲;连续油管内径过小会形成附加摩擦压降,进而增加井底压力;连续油管作业需要特制油管悬挂器和井口操作窗。1.7其它应用连续油管作业还包括连续油管测井、增产、钻井事故处理等。连续油管携带测井仪器下入井内,可进行生产动态测井和储存式测井;增产措施包括配合气举排液、喷砂射孔、拖动压裂酸化等;钻井中当钻具遇卡后,可以利用连续油管外径小(Φ50.8mm)的特点,携带切割工具进入钻杆内,将卡点以上的钻具切割开,从而实现解卡。2.连续油管作业存在的问题及影响因素2.1下入不到位通过水力振荡器、震击器和金属减阻剂的使用,一定程度上减少了连续油管螺旋自锁导致的下入不到位问题,但仍然对作业造成了不利影响:如联入水力振荡器、震击器和泵入金属减阻剂会造成作业成本过高,特别是金属减阻剂被稀释导致效果大大降低,重复利用率不高;如果不使用,也会因为反复短起下而造成连续油管金属疲劳,甚至提前造成连续油管报废。2.2深度无法校验虽然可以使用短套管的校深工具来实现对下入深度的精确控制,但校深工具并不能在每种连续油管工艺中都能得到应用,常规的接箍定位校深方法对气密封扣并不适用,因为Φ139.7mm套管内通径都是Φ114.3mm。专用于连续油管校深的工艺和工具并没有被研制出,因此深度不准始终是困扰连续油管施工的不利因素。2.3套变导致作业无法继续进行一般在压裂施工后出现套管变形情况较多,曾遇B1井在钻塞过程中,连续油管始终无法通过某一个位置,下入强磁打捞出一大块生产套管,表明套管损坏比较严重,套变或套损不仅制约连续油管继续作业,还容易导致工程事故。2.4工程事故多为威远页岩气田提供连续油管作业的多家油服公司,在长水平段内作业时连续油管遇卡、被挤扁、工具落井等工程事故不断发生。2.5其它影响作业的因素其它影响连续油管作业的因素还有:井眼轨迹、井筒内高温高压环境、室外温度、连续油管金属材质和处理工艺水平、作业队设备操作水平、监督水平等也都存在不同程度的影响。3.结论(1)连续油管作业在页岩气开发工程中潜力巨大,其应用的深度和广度将会进一步扩大。(2)连续油管作业技术,特别是在长水平段内、上倾井眼轨迹内作业的工艺、工具、行业标准等亟待完善。作者简介谭卫军(1987年出生),男,汉族,湖南省湘乡市人,2009年毕业于西安石油大学矿场机械专业,工学学士,助理工程师,现就职于长城钻探对外合作(四川页岩气)项目部作业区,从事页岩气开采井下作业、地面建设安全管理工作。通讯地址:辽宁省盘锦市兴隆台区金兆大厦,邮政编码:124010。参考文献[1]吕选鹏,周承富,陈辉,等.连续油管技术在页岩气勘探开发中应用前景[J].石油矿场机械,2012,41(2):67-70[2]曹明.连续油管作业技术在页岩气井中的应用[J].中国矿业,2017,26(5):169-172[3]向刚,卢秀德,宋丹,等.连续油管在页岩气井储层改造中的应用——以威204井为例[J].天然气工业,2014(S1):100-105[4]陈海力,等.免钻磨大通径桥塞在页岩气水平井分段改造中的应用.钻采工艺,2016,39(2):123-125[5]郭彪,卢秀德,雍和毅,等.连续油管在某页岩气A井钻磨解卡与认识[J].钻采工艺,2015,(4):107-107[6]孙虎,等.低压气井排液技术.石油工业出版社,2016.4:118-120
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