劉 巖 王 林 南志學(xué) 唐慶春 侯景龍 賈巖學(xué) 趙昊煒

1.大慶油田有限責(zé)任公司井下作業(yè)分公司；2.大慶油田有限責(zé)任公司開發(fā)部

大慶連續(xù)管快速修井研究與應(yīng)用

劉 巖1王 林2南志學(xué)1唐慶春2侯景龍1賈巖學(xué)1趙昊煒1

1.大慶油田有限責(zé)任公司井下作業(yè)分公司；2.大慶油田有限責(zé)任公司開發(fā)部

為提高油井清蠟、水井解堵作業(yè)效率，大慶油田開展了連續(xù)管快速修井作業(yè)試驗(yàn)。利用水力清蠟除垢原理，通過優(yōu)化高壓旋轉(zhuǎn)射流水力參數(shù)、優(yōu)選高壓沖洗工具、合理匹配施工參數(shù)、配套地面流程，形成了連續(xù)管高效快速修井作業(yè)工藝技術(shù)。現(xiàn)場應(yīng)用及試驗(yàn)表明，連續(xù)管高效水力清蠟除垢解堵作業(yè)工藝具有帶壓、環(huán)保、高效等優(yōu)勢，可有效實(shí)現(xiàn)油管、套管內(nèi)清蠟除垢，施工時(shí)效較常規(guī)油管作業(yè)大幅提高，并可解決油管、套管堵塞等常規(guī)作業(yè)起管柱拔不動(dòng)以及修井因無油套循環(huán)通道導(dǎo)致無法壓井作業(yè)等疑難特殊井施工難題，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)模式新變革，為油田快速修井作業(yè)提供借鑒。

連續(xù)管；高壓旋轉(zhuǎn)射流；水力清蠟除垢；快速修井；帶壓作業(yè)

以往針對油水井在生產(chǎn)過程中因地層出砂、結(jié)蠟、結(jié)垢嚴(yán)重造成井內(nèi)堵塞而導(dǎo)致的油井停產(chǎn)情況，多進(jìn)行常規(guī)油管作業(yè)方式通洗井、解堵，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工時(shí)間長、施工成本高、作業(yè)不及時(shí)、注水井作業(yè)損失地層能量、無法實(shí)現(xiàn)帶壓作業(yè)等問題，時(shí)效低、效果差，難以實(shí)現(xiàn)環(huán)保施工。采用連續(xù)管作業(yè)，因具有移運(yùn)方便、無接箍、起下快速、全程帶壓、自動(dòng)化操作、可連續(xù)循環(huán)等獨(dú)特點(diǎn)，形成的高效率、低成本、安全環(huán)保修井作業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢已逐漸凸顯，可解決常規(guī)工藝的不足，實(shí)現(xiàn)降本增效、安全、清潔生產(chǎn)。

1 連續(xù)管高效水力清蠟除垢

利用小尺寸連續(xù)管攜帶專用工具，地面泵車打壓，形成高壓旋轉(zhuǎn)水力射流，利用高壓水力沖擊力打散死油死蠟、沖蝕剝離管壁污垢，重新建立油管通道。施工全程密閉、帶壓、連續(xù)，可實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱直接恢復(fù)油水井正常生產(chǎn)、氣井氣舉排液恢復(fù)生產(chǎn)及配合大修施工建立通道壓井等。

清蠟工藝：使用泵車將解堵液通過連續(xù)管注入油管內(nèi)溶解井筒內(nèi)的死油死蠟，并持續(xù)循環(huán)注入解堵液，溶解的蠟塊通過連續(xù)管與油管的環(huán)空返至地面，當(dāng)?shù)孛娣党鰹闊崴?，繼續(xù)加深下入連續(xù)管連續(xù)沖洗溶解，直至處理至沒有結(jié)蠟的井段以下，達(dá)到循環(huán)解堵，將降溶解后的死油死蠟循環(huán)出井口。解決了高含蠟井及長期處于飽和壓力下生產(chǎn)的油井結(jié)蠟點(diǎn)深、機(jī)械清蠟難奏效、動(dòng)管柱手續(xù)繁冗、施工難度大、轉(zhuǎn)大修比例高的問題。

除垢工藝：應(yīng)用高壓旋流噴洗工具，利用高壓旋轉(zhuǎn)水力射流對射孔段位置進(jìn)行沖刷，剝離射孔段井壁與炮眼水垢附著物，并通過循環(huán)洗井將雜質(zhì)帶出地面，達(dá)到清洗管柱、炮眼的目的。該項(xiàng)技術(shù)具有施工速度快、不傷害地層、解堵效果好、施工費(fèi)用低等特點(diǎn)。解決注水井在長期注水中，因水垢堵塞射孔炮眼，造成注水不暢、注水壓力升高及管柱結(jié)垢投撈重配作業(yè)測試工具通不過等問題。

2 水力參數(shù)優(yōu)化及工具優(yōu)選

2.1 參數(shù)優(yōu)化

高壓水射流沖蝕巖石可達(dá)到破碎切割的效果[1]，近年來很多學(xué)者做過這方面研究工作。研究資料表明，目前水力破巖主要有普通直射流、旋轉(zhuǎn)射流和組合射流3種形式[2，3]。Buckman等設(shè)計(jì)了一種新型直旋混合射流鉆頭[4]，能在巖石上鉆出較大直徑和深度的孔眼，符合徑向鉆井技術(shù)對鉆孔的要求。Ma等針對直旋混合射流鉆頭實(shí)驗(yàn)研究了泵壓、噴距和鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素對鉆孔特性的影響[5]。Liao等實(shí)驗(yàn)研究了不同射流形式下的鉆頭鉆孔深度和直徑，但沒有具體分析沖孔孔底形狀等特性[6]。眾多學(xué)者研究認(rèn)為，射流速度為150m/s可達(dá)到破巖效果，可借鑒用于清蠟除垢工藝。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，借鑒以往施工經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化清蠟、除垢解堵射流參數(shù)為：

（1）由于死蠟硬度低易沖散，高壓射流優(yōu)化以破碎死蠟、增加溶解速度及快速循環(huán)返出為原則，噴射速度為150～180m/s時(shí)，可達(dá)到低硬度堵塞物的破碎效果，并能降低設(shè)備要求。

（2）由于水井結(jié)垢物硬度較高，需采用新型高壓旋轉(zhuǎn)射流，利用水力正向破巖沖擊及切向旋轉(zhuǎn)剪切力共同作用，撥離沖蝕管壁結(jié)垢，除垢解堵需更高的有效破巖射流速度，噴射速度為170～200m/s。

（3）根據(jù)施工井型及井內(nèi)管柱最小內(nèi)通徑優(yōu)選連續(xù)管尺寸及下井工具型號(hào)。若有沖砂需求，需滿足直井沖砂上返速度大于2倍沉降末速、水平井沖砂上返速度大于5～7倍沉降末速并制定相應(yīng)的短、長起施工工序。

（4）地面泵車排量根據(jù)工具噴嘴直徑、噴嘴個(gè)數(shù)及射流速度確定，根據(jù)噴嘴節(jié)流摩阻、連續(xù)管管程摩阻、連續(xù)管與油管環(huán)空摩阻計(jì)算地面施工壓力。

理論噴射射速計(jì)算公式：

式中，d1為噴嘴1直徑，m；d2為噴嘴2直徑，m；q為連續(xù)管排量，m3/min；v為射流速度，m/s；n為噴嘴個(gè)數(shù)。

油管內(nèi)作業(yè)（φ38.1mm連續(xù)管）：優(yōu)化排量為170～200L/min，泵壓為20～30MPa，噴嘴可采用直連方式，以旋流或渦流為主。

套管內(nèi)作業(yè)（φ60.3mm連續(xù)管）：優(yōu)化排量大于400L/min，泵壓為35MPa，噴嘴以旋轉(zhuǎn)噴嘴或渦流為主，配置：丟手+通井規(guī)+噴嘴（表1）。

表1 φ38.1mm和φ60.3mm連續(xù)管參數(shù)優(yōu)化表

2.2 工具優(yōu)選

整體下井工具串采用：連接器+安全接頭+高壓噴洗工具。連接器推薦采用內(nèi)環(huán)壓式，安全接頭采用與連續(xù)管等外徑以降低工具串遇卡阻風(fēng)險(xiǎn)，保證施工安全。針對除垢、清蠟、沖砂等不同工藝需求，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)和旋流高壓噴洗工具兩種下井工具系列：旋轉(zhuǎn)高壓噴洗工具具有轉(zhuǎn)速限速、沖洗面積大等優(yōu)點(diǎn)，適用于清蠟解堵工藝；旋流高壓噴洗工具具有脈沖式、暴風(fēng)旋轉(zhuǎn)式射流等優(yōu)點(diǎn)，適用于管壁除垢、管內(nèi)沖砂等工藝（表2）。

2.3 洗井液選擇

蠟的溶化溫度一般在60～70℃之間，推薦采用80℃以上熱水，循環(huán)1.5倍井筒容積，將死油死蠟循環(huán)出井口。

2.4 地面設(shè)備配套

地面配套以簡單、實(shí)用為原則，以滿足高壓水力射流為標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化、固化一套滿足不同工藝需求的地面流程組合（圖1）。

多種流程組合：熱水罐車（進(jìn)口）+高壓過濾器（選配）+高壓泵車+高壓管線—連續(xù)管—井口—節(jié)流管匯（選配）+生產(chǎn)流程或沉降池+污油車（出口）+吊車等。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 長關(guān)電泵井油管內(nèi)解堵

A井為聚合物驅(qū)電潛泵井，2010年電泵燒毀待更換，多次動(dòng)用熱洗泵、水泥車、高溫蒸汽車進(jìn)行洗井，油管內(nèi)及油套均無法洗通，起管柱40t拔不動(dòng)，待大修作業(yè)，累計(jì)影響2035d、影響產(chǎn)油1.5×104t。2016年進(jìn)行連續(xù)管解堵作業(yè)，施工用時(shí)16h，油管內(nèi)解堵成功，常規(guī)檢泵作業(yè)后初期日產(chǎn)液206.9t、日產(chǎn)油6.2t，節(jié)省大修費(fèi)用40余萬元。

表2 連續(xù)管管柱優(yōu)化表

圖1 地面設(shè)備流程示意圖

3.2 泵況正常電泵井油管內(nèi)解堵

B井2015年欠載停機(jī)，管柱圖見圖2，多次動(dòng)用熱洗泵、水泥車、高溫蒸汽車進(jìn)行洗井，均無法洗通，油管內(nèi)及油套堵，起管柱40t拔不動(dòng)，待大修作業(yè)。累計(jì)影響天數(shù)258d、影響產(chǎn)油0.15×104t。2016年進(jìn)行連續(xù)管解堵作業(yè)，施工用時(shí)9h，沖洗深度938m，洗井排量0.2m3/min。當(dāng)日不動(dòng)原井管柱直接啟泵恢復(fù)生產(chǎn)，日產(chǎn)液126.6t、日產(chǎn)油7.5t。節(jié)省常規(guī)作業(yè)用電纜、封隔器、管材等材料費(fèi)28萬元，且施工周期由常規(guī)作業(yè)4.5d縮減到1d。

3.3 水井測試遇阻油管內(nèi)除垢解堵

C井為注聚合物井，2013年下分層注水管柱，管柱圖見圖3，2015年測試時(shí)發(fā)現(xiàn)儀器在偏二配注器遇阻，常規(guī)作業(yè)需起出原井管柱全部更換。2016年進(jìn)行連續(xù)管帶壓除垢解堵作業(yè)，施工用時(shí)9h，沖洗深度1210m，洗井排量0.27m3/min，循環(huán)壓力最高為25MPa，施工后不動(dòng)管柱投撈水嘴正常，日實(shí)注50m3。節(jié)省了為保證施工質(zhì)量需更換的配注器、封隔器、管材等材料費(fèi)2萬元，且施工周期由常規(guī)作業(yè)的4.5d縮減到1d，大幅提高施工時(shí)效的同時(shí)無需排液降壓，避免了污水處理，減輕了環(huán)保壓力及地層泄壓后重復(fù)注水等問題。

連續(xù)管快速修井作業(yè)工藝在大慶油田累計(jì)試驗(yàn)58井次，累計(jì)恢復(fù)產(chǎn)油7377.4t，按油價(jià)50美元/bbl計(jì)算創(chuàng)造效益1549.3萬元；水井施工26口，日恢復(fù)注水948m3，累計(jì)恢復(fù)注水8.4×104m3，取得了較好的試驗(yàn)效果。

圖2 潛油電泵井完井管柱示意圖

圖3 分層注水井完井管柱示意圖

4 結(jié)論

隨著大慶油田開發(fā)不斷深入，油水井作業(yè)井?dāng)?shù)逐年增多，作業(yè)井占總井?dāng)?shù)的50%以上，全油田年均作業(yè)51000多井次，其中小修作業(yè)共計(jì)施工11170余井次，占年均作業(yè)井?dāng)?shù)的21.9%以上。適合連續(xù)管不動(dòng)管柱作業(yè)5772余井次，工作量較大?，F(xiàn)場實(shí)踐證明工藝應(yīng)用較好，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值，結(jié)論如下：

（1）高壓旋轉(zhuǎn)射流可有效打散固結(jié)死油死蠟、沖蝕剝離井壁結(jié)垢，試驗(yàn)效果較好。

（2）連續(xù)管高效水力清蠟除垢工藝適用于不動(dòng)原井管柱情況下油管內(nèi)清蠟除垢、套管清蠟沖砂解堵，施工效率高，較常規(guī)油管作業(yè)可提效1倍以上，對油田快速修井作業(yè)具有推廣借鑒意義。

（3）適用于油管、套管堵塞等常規(guī)作業(yè)起管柱拔不動(dòng)以及修井因無油套循環(huán)通道導(dǎo)致無法壓井作業(yè)等疑難特殊井，采用連續(xù)管解堵后恢復(fù)油管、套管通道利于后續(xù)工序施工。

（4）連續(xù)管作業(yè)具有帶壓、環(huán)保、高效等優(yōu)勢，井口無污油污水落地，符合新環(huán)保法及土地法新環(huán)保要求。

（5）打破了傳統(tǒng)作業(yè)模式局限，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)模式新變革。通過發(fā)展高端連續(xù)管作業(yè)隊(duì)伍，實(shí)現(xiàn)由“人工作業(yè)占一定比例的作業(yè)服務(wù)”向“高端設(shè)備+核心技術(shù)”為主導(dǎo)的科技型服務(wù)方式的轉(zhuǎn)變，大幅度提升油田企業(yè)競爭能力和綜合效益，實(shí)現(xiàn)油氣井快速修井作業(yè)，進(jìn)而推進(jìn)油田作業(yè)一體化模式轉(zhuǎn)變。

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Study and Application of Coiled Tubing for Workover in Daqing Oil fi eld

Liu Yan1,Wang Lin2,Nan Zhixue1,Tang Qingchun2,Hou Jinglong1,Jia Yanxue1,Zhao Haowei1
(1.Downhole Service Company,Daqing Oil fi eld Company Limited,Daqing 163000,China;2. Development Department of Daqing Oil fi eld Company Limited,Daqing 163000,China)

Daqing Oil fi eld tested coiled tubing for rapid workover service to improve the ef fi ciency of paraf fi n removal from oil well and blocking removal from water well. Based on the principle of using hydraulic power for paraf fi n removal and scale removal,high-ef fi ciency rapid coiled tubing workover service process technology was developed by means of optimizing hydraulic parameters of high-pressure rotary spraying jet flow and high-pressure flushing tools,reasonably matching parameters with operation,and perfecting the relative surface process. Field application and experiment indicated that use of coiled tubing for paraf fi n removal,scale removal and blocking removal services had the advantages of snubbing service,environmental protection and high ef fi ciency. The process technology can effectively remove paraf fi n and scales from oil tubing and casing and substantially improve the operational ef fi ciency as compared to conventional oil tubing service. In addition,it can solve some special service bottlenecks in the conventional service,such as blocking of tubing or casing leading to failure of pipe string trip-out and lack of circulation of tubing or casing making well killing job impossible.The process has changed the service pattern and helped the oil fi eld bring about rapid workover service.

coiled tubing,high-pressure rotary spraying jet fl ow,hydraulic removal of paraf fi n and scales,rapid workover,snubbing service

10.3969/j.issn.1002-302x.2017.05.007

TE358；TE935

A

中國石油天然氣集團(tuán)公司重大科技專項(xiàng)“連續(xù)管作業(yè)技術(shù)推廣專項(xiàng)（二期）”（編號(hào)：2017B-4107）。

劉巖，1983年生，工程師，西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)畢業(yè)，碩士，從事水平井增產(chǎn)改造及連續(xù)管作業(yè)工作。E-mail：jx_liuyan01@petrochina.com.cn

2017-09-12）