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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:3610
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

涪陵页岩气田连续油管钻塞技术常见问题及对策

2020-03-24 17:37:18 工程地质学 孙超
资料简介

摘要:随着涪陵页岩气田持续开发,加密井和上部气层井的大范围布井开采、压裂工艺不断的改变,压裂后的井筒情况变得更加复杂,对压裂后钻塞施工增加了难度,如管柱下放过炮眼困难、提前自锁、遇卡风险变大等问题。因而如何有效防范、降低钻塞期间出现问题,避免增大后期处理风险成为亟需解决的问题。

涪陵页岩气田连续油管钻塞技术常见问题及对策

孙超

中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司 重庆 408014

摘要:随着涪陵页岩气田持续开发,加密井和上部气层井的大范围布井开采、压裂工艺不断的改变,压裂后的井筒情况变得更加复杂,对压裂后钻塞施工增加了难度,如管柱下放过炮眼困难、提前自锁、遇卡风险变大等问题。因而如何有效防范、降低钻塞期间出现问题,避免增大后期处理风险成为亟需解决的问题。

关键词:页岩气井;连续油管;钻塞

前言:随着涪陵页岩气田加密井和上部气层井的大面积开发以及“密切割压裂工艺”的推广使用,在压裂效果上取得了显著的效果,也带来了压后井筒复杂情况增多的问题,给后续的钻塞带来困难。

表1 压裂情况对比

开发

时间

气田开发前期

开发

时间

气田开发现阶段

井深

4600m左右

井深

≥5500m

水平

段长

1300-1800m

水平

段长

≥2000m

井眼

轨迹

趋于水平或下倾,少有上翘

井眼

轨迹

方位角变化大,轨迹呈上翘或“W”型;位垂比大

射孔

簇数

单段簇数2-3簇,少数4簇

射孔

簇数

单段簇数6-9簇

桥塞

可钻复合桥塞

桥塞

可溶桥塞+可钻桥塞组合

加砂量

每段50m3左右,少部分70m3

加砂量

单段加砂量高达120m3

压后井筒状况

地层能量充足

压后井筒状况

漏失段多,井筒积砂

从表1中看出,随着页岩气田开发的不断深入,不论是井深、水平段长度、井眼轨迹、射孔簇数、桥塞类型、加砂量及压后井筒状况都和气田前期开发时有了明显的变化,对后期连油钻塞提出了新的要求。

1.压裂工艺改变后钻塞出现的问题

1.1施工周期的改变

压裂工艺未改变前,钻塞施工平均周期为3-5天,大部分井只需进行一趟钻塞加一趟井筒清理;采用新的压裂工艺后,钻塞作业出现下放困难、过炮眼时间增加、强磁清理次数增多等问题,直接导致施工周期延长,目前钻塞施工周期平均为7-8天。

1.2施工成本的增长

因压裂工艺的改变及加密井和上部气层的开发,使得压后井筒状况及井眼轨迹都较之前变得复杂,导致水力振荡器的使用频次增加,金属减阻剂用量也从100-200L/井上升至400-600L/井,虽然在桥塞的使用上使得钻塞成本下降,但施工周期的增加,水力振荡器的使用、金属减阻剂用量的增长,导致总体的施工成本增长。

1.3返屑率大幅下降

在2014-2015年间,气井水平段在1500m左右,地层能量充足,钻塞期间地层压力高,施工期间出口用8-12mm油嘴控制,井口套压平均高于10-13MPa,进口排量400-420L/min,出口排量普遍大于450L/min。

目前钻塞施工井,水平段长度大于2000m,出现多口井钻塞施工前井口无压力(甚至负压现象),水平段的增长,井内压力的降低,大部分的井口套压低于10MPa。负压井钻塞,出口用20mm以上油嘴控制或不装油嘴,进口排量400-420L/min,出口排量普遍小于400L/min,漏失明显,碎屑返出率明显下降。

通过统计2014年及2015年部分井数据,发现平均单井钻塞总体返屑率基本保持在29%以上(其中焦页XX-2HF井返屑率达67.7%);而目前上部气层和加密井的平均单井返屑率在23%左右(其中焦页X-4HF井只有8.6%,焦页XX-6HF井只有3.8%)。

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表2 返屑率变化

1.4井筒情况复杂

因井眼轨迹复杂、射孔簇数增加,导致钻塞工具串下放困难(尤其是过炮眼困难),提前自锁严重。因压裂用砂量增加导致压后井筒积砂较多,常出现堵塞捕屑器或是地面流程,部分井存在胶液未破胶现象,胶液呈果冻状,附着在井壁上,包裹着大量砂子,像磨石一样打磨磨鞋底部(如焦页XX-7HF井),导致无法正常钻塞。

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图1 焦页XX-7HF井磨鞋及胶状物

1.5可溶桥塞溶解效果不佳

因压裂水平段的增长、连油钻塞提前自锁等影响下,开始采用全井可溶桥塞或是可溶桥塞加可钻式复合桥塞的组合模式进行压裂分段。但在钻塞施工期间发现可溶桥塞溶解效果不佳,在可溶桥塞未溶解完全的情况下,会形成糊状物体包裹磨鞋及工具,无法正常钻磨,进尺相当缓慢,下放困难,明显影响钻塞进度。

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图2 可溶桥塞糊状物

2.工艺改进应用实例

为适应新的压裂工艺,在原有的钻塞工艺基础上,改变钻塞液的体系,用泡沫剂代替滑溜水,在钻塞期间泵入氯化钾溶液,以焦页某平台的A、B、C三口井钻塞施工为例。

A井水平段总长2801m,全井段使用104mm贝克休斯全可溶桥塞,前期压裂期间,泵入氯化钾溶液帮助桥塞溶解,钻塞施工前进行放喷。

2019年9月5日下钻磨工具串(带水力振荡器和φ105mm磨鞋)入井,9月6日减阻水正循环下连续油管底带钻磨工具串至井深3917.00m,进尺缓慢,更换文丘里打捞筒。期间共钻除11支桥塞,使用减阻水循环,每钻除1支桥塞泵入5m3浓度5%氯化钾溶液及5m3浓度1%泡沫剂溶液,钻除第5和10支桥塞后短起至2170.00m,短起前泵入10m3起泡剂溶液,起至A靶点前300m泵入10m3起泡剂溶液。第1、第2、第11支桥塞有遇阻显示。9月7日下文丘里打捞工具串进行打捞,最大下深3705.00m,起出捞获碎屑1.33kg,其中砂子较多。9月7日-9月9日,下钻磨工具串(底带水力振荡器和φ105mm磨鞋)钻除第12-17支桥塞,最大下放深度4653.80m,因下放缓慢起出。钻磨期间全程使用浓度1%泡沫剂溶液循环,第16-17支桥塞下放困难,累计泵入浓度1%金属减阻剂溶液60方。该井水平段最大进尺2011.8m,捕屑器累计捕获碎屑2.19kg,文丘里打捞捕获碎屑1.33kg,φ104.00mm贝克休斯全可溶桥塞单支重8kg,总返屑率为2.59%。

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表3 A井钻塞用时曲线

B井水平段总长2801m,全井段使用104mm贝克休斯全可溶桥塞,前期压裂期间,未泵入氯化钾溶液帮助桥塞溶解,钻塞施工前进行放喷。

2019年9月10日下钻磨工具串(带水力振荡器和φ105mm磨鞋)入井,钻除14支桥塞,下放至井深4167.00m,因下放缓慢,起出更换文丘里打捞筒。该井全程使用0.5%泡沫剂溶液循环。钻塞期间,每钻除1支桥塞,泵入浓度5%氯化钾溶液5m3,每钻除5支桥塞短起至2140.00m。其中第1、12支桥塞有遇阻显示。9月11日-9月12日,下钻磨工具串(φ105磨鞋)钻除第15-18支桥塞,最大下放深度4598.40m,因下放缓慢起出。该井水平段最大进尺1950.4m,捕屑器累计捕获碎屑2.31kg,文丘里打捞捕获碎屑0.28kg,φ104.00mm贝克休斯全可溶桥塞单支重8kg,总返屑率为1.8%。

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表4 B井钻塞用时曲线

C井水平段总长2802.00m,全井段使用104mm贝克休斯全可溶桥塞,前期压裂期间,未泵入氯化钾溶液帮助桥塞溶解,钻塞施工前进行放喷。

2019年9月19日下钻磨工具串(底带φ105mm磨鞋,未带水力振荡器)入井,钻除13支桥塞,下放至井深4227.00m,因下放缓慢,起出更换文丘里打捞筒。该井全程使用浓度0.5%泡沫剂溶液循环,每钻除1支桥塞泵入浓度5%氯化钾溶液5方。钻塞期间,钻除7支桥塞短起至2143.90m。其中第3、5、8-12支桥塞有遇阻显示。9月20日-9月21日下文丘里打捞工具串进行打捞,最大下深4158.00m,起出捞获碎屑0.22kg。9月21日-9月22日,下钻磨工具串(φ105磨鞋)钻除第14-15支桥塞,最大下放深度4517.00m,因下放缓慢起出。该井水平段最大进尺1931.0m,捕屑器累计捕获碎屑1.13kg,文丘里打捞捕获碎屑0.22kg,φ104.00mm贝克休斯全可溶桥塞单支重8kg,总返屑率为1.13%。

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3.结论

1、钻塞液体系采用泡沫剂效果明显好于滑溜水,且采用泡沫剂后,能缓解连续油管在水平段提前自锁的情况;

2、在A井采用分段泵注起泡剂,碎屑及压裂砂携带效果差,,文丘里捞获的大部分都是压裂砂,在B、C井全程使用起泡剂循环,携带效果明显,文丘里内未见压裂砂;

3、钻塞期间使用氯化钾溶液,能够有效加速可溶桥塞碎屑溶解,减小钻塞期间连续油管遇阻风险。

参考文献

杨小城 李俊 邹刚. 可溶桥塞试验研究及现场应用 [J] .石油机械,2018,46(7);94-97.

高东伟. 全可溶桥塞在涪陵超长水平井压裂中的应用及分析 [J] .化工管理,2019,(04):98-99.

钟诗宇 美馨 王小红. 水平井分段压裂用桥塞研究现状及发展趋势 [J] .新疆石油科技,2018,3(28):35-38.

基金项目:国家科技重大专项“涪陵页岩气开发示范工程”(编号:2016ZX05060)资助