油气田水平井大修工艺技术应用研究

油气田水平井大修工艺技术应用研究

张勇

中石化华北石油工程公司井下作业分公司   河南 郑州 450007

摘要：随着国内各油气田尤其是东部老区油气勘探开发难度的不断加大，水平井已成为提高油气藏开发效率的重要技术支撑。但是随着水平井的不断投产,水平井的维护措施作业逐年增加,进而发生水平井井下复杂情况也必将逐年增多，提高水平井复杂井况的大修能力已经迫在眉睫。基于此，本文在分析了水平井修井作业难点基础上，就水平井修井作业技术在油气田水平井的应用进行了详细阐述。

关键词：水平井；大修作业；研究应用；油气田

0前言

随着国内各油气田的不断开发以及油田钻井技术的不断提高,水平井项目以其相对低投入,高收效的优点在区域内各油气田迅速发展起来，水平井数量近几年来也迅速增加，随着水平井技术的推广、应用井口数量的增加,如果提高水平井的修井技术就显得越来越重要。本文从水平井自身特点及水平井修井作业难点分析,结合水平井修井经验、研发配套工具的设计加工等,详细介绍了水平井修井工艺的研究和应用,对今后如何提高水平井修井技术提供了很好的经验参考。

1水平井大修作业技术难点分析

水平井的典型井身结构一般包括直井段、造斜段和水平段三部分。水平井由于井斜大、

水平段长, 对于水平井弯曲井段可看作是由井斜角不同的多边形组成，受重力作用，水平井与直井相比，导致常规打捞、磨铣技术难以有效实施,在大修作业施工中主要存在以下难点：

（1）由于水平井中的油层砂粒更易进入井筒，形成长井段的“砂床”，严重时砂堵井眼。

（2）井内管柱贴近井壁底边，长井段“砂床”中的管柱起下阻力大，倒扣、造扣扭矩传递困难，受摩擦面积大的作用，易形成卡钻。

（3）由于水平井摩擦效应随着井斜和方位的变化而增加，在双弯或“S”型井中数值相当大。钻压及上提负荷很大一部分与井壁的摩擦力抵消了，达不到预定效果，不易确定某一时刻钻压及上提负荷的实际值。

（4）在大斜度井段及水平段，无论修井液携砂能力有多强，总有部分钻屑在上返途中留在井壁底边，形成钻屑床，致使摩擦面积和扭矩增大，导致参数难以确定。

（5）钻具组合受轴向、径向力和井眼曲率的影响,在套磨铣作业中易损坏斜井段套管问题等。

因此为了能够更好的改善水平井的修理，需要加强对水平井大修作业工艺技术的研究与应用。

2 水平井修井作业技术工艺应用

根据近些年来水平井修井技术的不断摸索与丰富,针对各油气田的水平井修井作业逐渐形成了水平井连续冲砂技术,管柱打捞,水平井井筒清理,套筛管打通道下衬管等几种类型修井技术,具体如下：

2.1 水平井落物打捞技术

针对水平井自身结构的复杂性和特点研制了以下几种打捞工具。(1)水平井套管破损检测装置。在水平井的水平段,井壁既是井底,井底又是井壁;该“检测装置”解决了对于套管破损、落物的形状印证是比较难的问题。(2)水平井小件落物液压打捞器。主要用于水平段打捞小件落物,如铜球、钳牙、碎铁块等。由于其采用液压方式将爪牙推出腔体并将小件物体包裹起来, 同时该工具还将打捞杯、强磁打捞器以及碎物打捞器的功能集于一身, 因此在水平井段使用效果很好。(3)水平井钻柱轴向、径向降摩阻扶正装置研制及配套工艺技术该扶正器的应用平均降低上提摩擦阻力43.2%,提高钻柱加压力41.2%;减少反转圈数55%。(4)水平井井下增力装置研制及配套工艺技术水平井井下增力装置的原理为当水平井的井斜大于85°以上, 采用了前期地面投球放入,弹簧固定的方式并设计出泄压机构,在起钻柱时, 将泄压阀打开, 致使油套畅通,起出被捞物体。

2.2水平井套管打通道下衬管技术

该技术是在直井套管打通道技术下的延伸和发展, 主要利用降摩阻接头和特制铣锥的组合，该技术主要体现在钻具科学合理组合、受力分析上。

2.3水平井连续冲砂技术

水平井连续冲砂工作原理是将冲砂液从冲砂自封侧向进入油管和衬管之间的环形空间后,向上的液流通道被自封胶芯阻断,向下的液流通道被密封总成阻断,液流只能通过换向阀外管侧孔进入换向阀内部,推动阀芯向上移动,此时,换向阀内管的侧孔被打开,液流通过换向阀内管进入油管内部,进行正冲砂。冲完一根单根后,井口接单根的同时进行不停泵洗井。接完单根后,上部密封换向短节进入衬管后,重复上述动作。此时下部的密封换向短节由于冲砂液从上根油管的内部下行, 推动阀芯向下运动, 打开内管侧孔的同时关闭外管侧孔进行正冲砂。

具有以下4个方面的技术优势：(1)对提高冲砂施工效果和施工效率、延长油井生产周期、增加原油产量有重要作用,还可进行冲砂收油。(2)冲砂过程中不停泵,可以有效避免因为接单根停泵而造成的砂卡管柱事故。(3)冲砂管上部不用接冲砂活动弯头和高压水龙带,能够降低工人的劳动强度,提高施工效率,同时有利于安全生产。(4)冲砂液自动换向,不需要任何控制,施工简单。

2.4水平井套损修复技术

水平井套损井修复在采油厂应用相对较少,其修复的主要手段就是水平井套管补贴技术，水平井套管补贴技术主要技术难题是补贴工具如何通过造斜井段的问题。为此，专门设计的水平井套管补贴装置主要由多级同步液缸、联接杆、摆向器、分流器、拉环杆、丢挂和坐封爪等组成由于每级同步液缸可以摆动28°,实现了对造斜段、水平段套损部位进行补贴修复的目的。

2.5水平井井下管柱切割技术

在打捞过程中,往往通过增力打捞也无法解卡捞出落物,此时通常考虑将造斜段的管柱切断,对井下管柱实施分段打捞。内割刀切割是最为有效的切割技术其优点是切口平整、无变形影响区，缺点是只能切割单层管类落物割刀的转动可以通过动力钻具带动,也可以通过小钻杆带动。

3保障水平井大修质量的控制措施

（1）根据水平井井深结构特点，结合地质情况，优选了适合水平井大修作业的钻具组合，为水平井钻塞等施工的钻具组合提供可靠的依据。

（2）设计适合水平井大修作业的专用铅模，为在水平井验证落物情况提供可靠保证。

（3）设计水平井强磁打捞器，并成功验证该工具的作用。

（4）专用铅模、强磁打捞器的设计为今后水平井工具的研制，开拓思路，指明方向。

（5）根据洗井阀底部结构设计开窗一把抓时，特意将一把抓的抓齿略内收，确保开窗一把抓井底打捞收口彻底，成功捞出落物。

4结束语

水平井的广泛应用不仅能够有效地提高了油气储量动用率，提高了单井产量, 而且有效降低了开采成本,在部分区块已经逐步代替直井成为油气田企业重要的油气开发方式之一，近年来随着水平井的作用日益凸显,水平井开井也逐渐增多,同时也导致了水平井修井的工作逐年增大,因此强化水平井作业修井技术是未来井下作业技术中重中之重，并由此总结出以下几个结论：

(1)配备了一整套适合国内各油气田水平井大修作业的专用工具和配套工具。由于水平井井身结构的特殊性,部分常规大修工具无法满足水平井的施工要求为满足水平井井下作业和复杂事故处理必须要配备一套水平井施工作业的专用管柱及工具;

(2)总结学习国内先进的水平井大修技术,总结水平井大修管柱的设计原则、水平井打捞原则、打捞工具选择原则,掌握水平井大修打捞、处理井内复杂落物的规律,制定水平井打捞解卡行业规程,确保水平井大修作业正常有效;

(3)进一步加强分支水平井技术修井的研究,分支水平井是水平井技术的延伸,是油气田增储上产的有效手段，针对此类型水平井的修井作业技术研究是刻不容缓的。

参考文献：

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