CN105443099B - 一种裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，包括井筒准备；下外加厚油管打水泥塞封堵水平段；下打捞工具组合倒扣打捞回接筒；下磨铣工具组合磨铣悬挂器；下切割工具组合对悬挂器以下尾管进行切割；下打捞工具组合打捞悬挂器剩余部分和切割掉的尾管；下正扣钻杆打水泥塞封堵下部井筒；下刮削管柱组合对射孔位置、设计封隔器座封位置进行刮削；下射孔工具对设计压裂段层位射孔段进行射孔；下封隔器组合管柱至设计封隔器座封位置；对设计压裂段层位进行压裂。本发明系一种水平井上返压裂方法，能够实现裸眼预制管柱完井条件下的上返其它层位压裂作业，延长了油井寿命，增加了产量，提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探开发中完井水平井压裂技术领域，具体涉及一种裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法。
背景技术
目前，水平井分段压裂技术已成为致密低渗透油气藏开发的重要手段。针对水平井的不同完井方式，如裸眼预制管柱或套管固井，均有相对应的成熟压裂工艺。其中，与预制管柱完井方式相配套的裸眼封隔器分段压裂工艺，系采用三级井身结构，仅在直井段固井，水平段不固井，裸眼水平段内下入尾管、封隔器和投球滑套组合，采用尾管悬挂的方式完井，压裂时通过井口投入外径依次变大的小球打开各级投球滑套实现逐段压裂。
如现有技术中，CN104763394A公开了一种用于油气井裸眼水平井完井酸压得分段改造工艺，由以下步骤组成：一、管柱设计；二、管柱下入；三、投球、送球入座；四、座封裸眼封隔器和悬挂封隔器，封隔地层并将工具悬挂在设计位置；五、脱手、校深，确定悬挂封隔器的实际位置；六、根据上述步骤中校深得结果和油管伸缩距离，调整回插管柱长度，回插油管并换装井口；经井口封井器组更换为采油(气)树，连接地面管线，并试压合格；七、打正压剪断投球筛管滑套销钉，挤油管容积清水；八、储层改造，压裂车施工，最终完成酸压的分段改造。该工艺解决水平井储层连通性差、油井产量低的问题，通过完井增产，使油井产量显著提高。
CN104278979A公开了一种连续油管射孔桥塞封隔压裂方法，是在进行通洗井作业后，下入连续油管，进行快钻桥塞坐封，实施水泥喷射射孔和光套管压裂施工；之后，重复上述步骤，完成其余各段水利喷砂射孔及光套管压裂；最后，进行桥塞钻磨和完井作业。该方法中，连续油管带压拖动，可根据体积压裂需求完成多簇射孔，射孔后进行光套管压裂，管柱摩阻小，有利于增大压裂施工规模。
裸眼封隔器分段压裂工艺具有作业速度快，泄油气面积大等优点，得到了广泛的应用。但若水平井生产情况较差，想要对位于悬挂器和水平段A靶点附近第一个裸眼封隔器之间的某个含油气层段压裂，由于该段未固井，则压裂液可能沿着尾管与井壁之间的环空向下串流，无法实现对特定含油气层段压裂的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，满足裸眼预置管柱完井条件下水平井的上返其它层位压裂作业要求。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，包括下列步骤：
1)井筒准备：安装压井及节流管汇，试压合格；
2)下入外加厚油管打水泥塞封堵水平段，起出注水泥塞管柱并关井候凝，试压合格；
3)下入打捞工具组合倒扣打捞回接筒，从回接筒与悬挂器之间倒开，完成打捞；
4)下入磨铣工具组合磨铣悬挂器，磨铣进尺至悬挂器下卡瓦以下，上提磨铣工具；
5)下入切割工具组合对悬挂器以下尾管进行切割，后起出切割工具；
6)下入打捞工具组合打捞悬挂器剩余部分和切割掉的尾管，后上提打捞工具；
7)下入正扣钻杆打水泥塞封堵下部井筒，起出注水泥塞管柱并关井候凝，试压合格；
8)下入刮削管柱组合对射孔位置、设计封隔器座封位置进行刮削，后起出刮削管柱；
9)下入射孔工具，对设计压裂段层位射孔段进行射孔，后起出射孔工具；
10)下入封隔器组合管柱至设计封隔器座封位置；
11)安装压裂井口，对设计压裂段层位进行压裂。
本发明的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，是对裸眼预制管柱进行处理后，再上返压裂作业。
步骤1)中，所述井筒的井身结构为：直井段采用套管固井；水平井采用尾管、裸眼封隔器和投球滑套组合不固井，通过悬挂器悬挂于套管内，悬挂器上部连接回接筒。该方法中所用所有工具均满足井筒井身结构的尺寸要求。
上述方法中，水泥塞与设计压裂层位射孔段的位置关系如下：
步骤2)中，封堵水平段的水泥塞的塞面位置为设计压裂层位射孔段下部115～125m，水泥塞的厚度不小于20m；
步骤5)中，切割位置为设计压裂层位射孔段下部95～105m；
步骤7)中，封堵下部井筒的水泥塞的顶界位于设计压裂层位射孔段下部30m以下，水泥塞的厚度不小于40m。
水泥塞的作用是防止后续作业漏失过大而无法建立循环。
上述方法中所用的工具如下：
步骤3)中，所述打捞工具组合自下而上依次包括：可退式倒扣捞矛、变扣、反扣钻杆、方钻杆；
步骤4)中，所述磨铣工具组合自下而上依次包括：领眼磨鞋、捞杯、钻铤、正扣钻杆、方钻杆；
步骤5)中，所述切割工具组合自下而上依次包括：水力式内割刀、正扣钻杆、方钻杆；
步骤6)中，所述打捞工具组合自下而上依次包括：可退式捞矛、变扣、正扣钻杆、方钻杆；
步骤8)中，所述刮削管柱组合自下而上依次包括：刮削器、外加厚油管；
步骤10)中，所述封隔器组合管柱自下而上依次包括：喇叭口、节流器、外加厚油管、封隔器、水力锚、变扣短节、外加厚油管。
优选的，步骤4)中，所述磨铣工具组合自下而上依次包括：领眼磨鞋、变扣、捞杯、钻铤、捞杯、正扣钻杆、方钻杆。
优选的，步骤5)中，所述切割工具组合自下而上依次包括：水力式内割刀、正扣钻杆、变扣、正扣钻杆、方钻杆；通过变扣实现正扣钻杆的变径。
步骤6)中，可退式捞矛下至鱼顶以上2～3m时，循环压井液，下放工具引入鱼腔，记录钻柱悬重；悬重下降4.5kN以上时，反转钻柱2～3圈，使卡瓦胀开而卡住鱼腔实现抓捞。可退式捞矛卡瓦外径满足打捞回接筒内径的落物要求；其工具最大外径保证不大于回接筒上部内径和下部内径；一次倒扣不超过32圈。所述可退式捞矛若上提负荷接近或大于钻具安全负荷，可采用钻柱下击捞矛芯轴；然后正转钻柱2～3圈，即可松开卡瓦，退出捞矛。退出捞矛后视情况重复步骤5)下内切割刀重新切割后进行再次打捞。
步骤4)中，磨铣悬挂器时，钻压为25～50kN，转速为50～80r/min，循环磨铣液排量为700～1200L/min。
所述磨铣液为质量浓度为0.2％～0.4％的羧甲基纤维素钠溶液，粘度不低于45mPa·s。
步骤4)中，领眼磨鞋入井开始钻磨时，首先小钻进行修刀；正确修刀后，刀片呈下“凹”对磨铣物进行切削；每磨铣25～35min，稍上提磨鞋(不得将引锥部分提离落鱼水眼)，下顿1～2次(顿力不大于20kN)后继续磨铣，直到磨铣完预计长度后起钻。
步骤5)中，所述切割的转速为40～60r/min，开泵憋压完成尾管切割，泵压为6～8MPa。
步骤5)中，所述切割工具组合下至切割位置后，刹住刹把，开泵循环压井液10～30min，确保环空内循环畅通后，再进行切割作业。切割管柱要避开套管接箍。当钻柱内泵压突然下降，说明套管已割断，此时链条载荷减轻，转动扭矩减小，井口压井液返出明显增大。
步骤8)中，刮削的次数不低于3次。所用刮削器的外径满足套管刮削要求。
步骤9)中，所述射孔工具的孔密度为16～20发/m，相位为60°。优选的，所述射孔工具的枪型为102枪，弹型为127弹。优选的，所述射孔工具为电缆传输式。
步骤10)中，封隔器满足套管压裂要求。
上述方法中，关井候凝的时间不少于36h。
试压合格的标准为：
步骤1)中，对防喷器和底面管线试压35MPa，稳压15min，不渗不漏为合格；
步骤2)中，对水泥塞试压25MPa，30min压降小于0.5MPa为合格；
步骤7)中，对水泥塞试压25MPa，30min压降小于0.5MPa为合格。
本发明的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，通过打水泥塞封堵水平段、打捞回接筒、钻铣悬挂器、切割并打捞尾管、封堵射孔段下部层位、射孔、下入压裂封隔器等作业步骤实现上返设计层位压裂的目的；对裸眼预制管柱进行处理后，再上返压裂作业，系一种水平井上返压裂方法，适用于预置管柱完井条件下水平井的上返其它层位压裂作业。
发明的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，在修井作业之前，首先打水泥塞封堵下部已压裂层位，防止修井过程中漏失过大导致无法循环工作液；通过倒扣方式完成回接筒打捞后，钻磨悬挂器，悬挂器被磨铣掉之后，对下部尾管失去固定作用；之后对尾管进行切割，然后对切割掉的尾管进行整体打捞作业；打捞完成后，对射孔段30m以下用水泥封堵，防止压裂时液体下窜；之后进行射孔、组下压裂管柱、按设计完成目的层压裂。该方法实现了裸眼预制管柱完井条件下的上返压裂作业，延长了油井寿命，增加了产量，提高了经济效益。
附图说明
图1为实施例1的井筒未处理前井内预制管柱工具结构示意图；
图2为实施例1井筒处理完成之后，下入压裂管柱上返压裂示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
某井位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，采用三级井身结构完井，井筒的井身结构为：直井段采用套管固井；水平井采用尾管、裸眼封隔器和投球滑套组合不固井，通过悬挂器悬挂于套管内，悬挂器上部连接回接筒，具体为：
直井段固井完井，表层套管外径244.50mm、下深507.69m，技术套管外径177.80mm、下深4190.09m。
水平段不固井，管柱组合由下至上依次为：
水平段尾管外径114.3mm，内径101.6mm；悬挂器长度1.4m，位置3781.16m，井斜角40°左右，内径98.8mm；回接筒长度2.9m，上部内径133.2mm，下部内径102.6mm。
设计压裂层位射孔段位于3866m～3874m。
本实施例的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，具体施工步骤如下：
1)井筒准备：安装2FZ18-35MPa防喷器，连接地面管线，对防喷器和地面管线试压35MPa，稳压15min，不渗不漏为合格；
2)下入Φ60.3mm外加厚油管，填砂打水泥塞封堵水平段，防止后续作业漏失过大而无法建立循环；
水泥塞的塞面位置(灰面顶界位置3994m)为设计压裂层位射孔段下部120m，厚度为20m；起出注水泥塞管柱，关井候凝36h，对水泥塞试压25MPa，30min压降小于0.5MPa为合格；
3)下入打捞工具组合倒扣打捞回接筒，打捞工具组合(管柱结构)自下而上依次为：DLM-T114可退式倒扣捞矛、变扣、Φ73mm反扣钻杆、方钻杆；从回接筒与悬挂器之间倒开回接筒(回接筒为Vam top扣，上扣扭矩约7700N.m，倒扣扭矩约10000N.m)后，再打捞回接筒下部，完成打捞；
选择可退式倒扣捞矛允许倒扣扭矩必须大于回接筒倒扣扭矩，以防倒不开时造成事故复杂化；
4)下入磨铣工具组合磨铣悬挂器，磨铣工具组合(管柱结构)自下而上为：高效领眼磨鞋MX-L94、变扣、捞杯LB-S140、钻铤、捞杯LB-S140、Φ89mm正扣钻杆、方钻杆；
下至鱼顶以上2～3m，开泵冲洗鱼顶，待井口返出液流平稳之后，启动转盘慢慢下放钻具，使其接触落鱼进行套铣；磨铣悬挂器时，钻压控制在40kN，转速控制在60r/min，循环磨铣液排量控制在1000L/min；磨铣进尺约1m至悬挂器下卡瓦以下停止，确保井底清洁，确保悬挂器剩余部分通径(98.5mm)能够满足可退式捞矛LM-T114打捞引入，上提磨铣工具；
其中，所述领眼磨鞋入井开始钻磨时，首先小钻进行修刀，正确修刀后，刀片呈下“凹”对磨铣物进行切削；每磨铣30min，稍上提磨鞋(不得将引锥部分提离落鱼水眼)，下顿1～2次(顿力不大于20kN)后继铁磨铣，直到磨铣完预计长度后起钻；
所用的磨铣液为为质量浓度为0.3％的羧甲基纤维素钠溶液，密度1.05g/cm3，粘度不低于45mPa·s；
5)下入切割工具组合(Φ114.3mm套管机械切割管柱组合)对悬挂器以下尾管切割至3974m，切割工具组合(切割管柱串结构)自下而上为：水力机械割刀ND-S114、Φ60.3mm钻杆、变扣、Φ89mm钻杆、方钻杆；切割位置为设计压裂层位射孔段下部100m；
下至切割位置，刹住刹把，开泵循环压井液30min，确保环空内循环畅通；投球节流，刹死刹把，启动转盘旋转钻具，钻速50r/min，开泵憋压(泵压8MPa)进行套管切割；切割管柱要避开套管接箍；当钻柱内泵压突然下降，说明套管已割断，此时链条载荷减轻，转动扭矩减小，井口压井液返出明显增大；后起出切割工具；
6)下入打捞工具组合打捞悬挂器剩余部分和切割掉的Φ114.3mm尾管(长度193m)，打捞工具组合(打捞管柱结构)自下而上为：可退式捞矛、变扣、正扣钻杆、方钻杆；检查可退式捞矛LM-T114卡瓦外径，满足打捞内径98.5mm的落物要求；
捞矛下至鱼顶以上2m时，循环压井液，缓慢下放工具引入鱼腔，同时做好钻柱悬重记录；悬重下降较明显时(5kN)，反转钻柱3圈，使卡瓦胀开而卡住鱼腔实现抓捞；上提钻柱悬重上升明显，说明抓住落鱼，如果悬重无明显上升显示，应重复打捞动作，直至抓捞落鱼；后上提打捞工具；
所述可退式捞矛若上提负荷接近或大于钻具安全负荷，可采用钻柱下击捞矛芯轴；然后正转钻柱3圈，即可松开卡瓦，退出捞矛；退出捞矛后视情况重复步骤5)下内切割刀重新切割后进行再次打捞；
7)下入Φ89mm正扣钻杆打水泥塞封堵下部井筒，水泥塞厚40m，水泥塞的顶界(3904m)位于设计压裂层位射孔段下部30m；起出注水泥塞管柱，关井候凝36h后，探塞面，重复试探3次，加压30kN，确定水泥塞面后，上提管柱至塞面以上5m；对水泥塞试压25MPa，30min压降小于0.5MPa为合格；
8)下入刮削管柱组合对射孔位置、设计封隔器座封位置进行刮削，刮削管柱组合自下而上依次为：刮削器、Φ89mm外加厚油管；刮削器外径177.8mm，满足177.8mm套管刮削要求；对射孔位置3866m～3874m、设计封隔器座封位置3780m反复刮削3次，后起出刮削管柱；
9)下入射孔工具，采用电缆传输方式，对设计压裂段层位射孔段(3866m～3874m)进行射孔；选用枪型为102枪、弹型为127弹、射孔密度20发/m、相位60°；后起出射孔工具，检查发射率；
10)下入封隔器组合管柱至设计封隔器座封位置，封隔器组合管柱自下而上依次为：喇叭口、节流器、Φ73mm外加厚油管3根、K344-148封隔器、Φ148mm水力锚、变扣短节、Φ89mm外加厚油管；封隔器座封位置3780m；K344-148封隔器满足177.8mm套管压裂要求；
11)安装KQ78/65-105压裂井口，完善地面流程，按照设计泵注程序对设计压裂段层位进行压裂。
如图1所示，本实施例在井筒未处理前，井内有水平段裸眼封隔器2、投球滑套1组合，通过Φ114.3mm尾管4与悬挂器5连接，悬挂器5与回接筒6连接；直井段为Φ177.80mm套管7；设计(上返)压裂层位射孔段3位于悬挂器5和水平段第一个裸眼封隔器2之间。
如图2所示，本实施例的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，首先通过打水泥塞8，顶界位置3994m，对水平段裸眼封隔器2、投球滑套1组合进行封堵。之后下入打捞工具组合(可退式倒扣捞矛工具组合)倒扣打捞回接筒6，再下入磨铣工具组合(高效领眼磨鞋工具组合)将悬挂器5磨铣掉。再下入切割工具组合(套管切割工具组合)在3974m处切割尾管4，再下入打捞工具组合(可退式捞矛)将切割掉的3974m以上尾管4及悬挂器5残余部分整体打捞。再打水泥塞9，塞面位置3904m，对设计压裂层位射孔段3底部30m以下的井筒进行封堵。再对设计压裂层位射孔段(3866m-3874m)进行射孔，下入封隔器组合10，安装压裂井口11，按照设计泵注程序完成压裂。
Claims (10)
1.一种裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：包括下列步骤：
1）井筒准备：安装压井及节流管汇，试压合格；
2）下入外加厚油管打水泥塞封堵水平段，起出注水泥塞管柱并关井候凝，试压合格；
3）下入打捞工具组合倒扣打捞回接筒，从回接筒与悬挂器之间倒开，完成打捞；
4）下入磨铣工具组合磨铣悬挂器，磨铣进尺至悬挂器下卡瓦以下，上提磨铣工具；
5）下入切割工具组合对悬挂器以下尾管进行切割，后起出切割工具；
6）下入打捞工具组合打捞悬挂器剩余部分和切割掉的尾管，后上提打捞工具；
7）下入正扣钻杆打水泥塞封堵下部井筒，起出注水泥塞管柱并关井候凝，试压合格；
8）下入刮削管柱组合对射孔位置、设计封隔器座封位置进行刮削，后起出刮削管柱；
9）下入射孔工具，对设计压裂段层位射孔段进行射孔，后起出射孔工具；
10）下入封隔器组合管柱至设计封隔器座封位置；
11）安装压裂井口，对设计压裂段层位进行压裂。
2.根据权利要求1所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：步骤1）中，所述井筒的井身结构为：直井段采用套管固井；水平段采用尾管、裸眼封隔器和投球滑套组合不固井，通过悬挂器悬挂于套管内，悬挂器上部连接回接筒。
3.根据权利要求1或2所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：
步骤2）中，封堵水平段的水泥塞的塞面位置为设计压裂层位射孔段下部115～125m，水泥塞的厚度不小于20m；
步骤5）中，切割位置为设计压裂层位射孔段下部95～105m；
步骤7）中，封堵下部井筒的水泥塞的顶界位于设计压裂层位射孔段下部30m以下，水泥塞的厚度不小于40m。
4.根据权利要求1或2所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：
步骤3）中，所述打捞工具组合自下而上依次包括：可退式倒扣捞矛、变扣、反扣钻杆、方钻杆；
步骤4）中，所述磨铣工具组合自下而上依次包括：领眼磨鞋、捞杯、钻铤、正扣钻杆、方钻杆；
步骤5）中，所述切割工具组合自下而上依次包括：水力式内割刀、正扣钻杆、方钻杆；
步骤6）中，所述打捞工具组合自下而上依次包括：可退式捞矛、变扣、正扣钻杆、方钻杆；
步骤8）中，所述刮削管柱组合自下而上依次包括：刮削器、外加厚油管；
步骤10）中，所述封隔器组合管柱自下而上依次包括：喇叭口、节流器、外加厚油管、封隔器、水力锚、变扣短节、外加厚油管。
5.根据权利要求4所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：步骤6）中，可退式捞矛下至鱼顶以上2～3m时，循环压井液，下放工具引入鱼腔，记录钻柱悬重；悬重下降4.5kN以上时，反转钻柱2～3圈，使卡瓦胀开而卡住鱼腔实现抓捞。
6.根据权利要求1或2所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：步骤4）中，磨铣悬挂器时，钻压为25～50kN，转速为50～80r/min，循环磨铣液排量为700～1200L/min。
7.根据权利要求6所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：所述磨铣液为质量浓度为0.2%～0.4%的羧甲基纤维素钠溶液，粘度不低于45mPa·s。
8.根据权利要求1或2所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：步骤5）中，所述切割的转速为40～60r/min，开泵憋压完成尾管切割，泵压为6～8MPa。
9.根据权利要求8所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：步骤5）中，所述切割工具组合下至切割位置后，刹住刹把，开泵循环压井液10～30min，确保环空内循环畅通后，再进行切割作业。
10.根据权利要求1或2所述的裸眼预置管柱完井水平井上返压裂方法，其特征在于：步骤9）中，所述射孔工具的孔密度为16～20发/m，相位为60°。
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