工程技術(shù)研究院研發(fā)團(tuán)隊(duì)就水平井固井趾端閥完井壓裂技術(shù)進(jìn)行討論。
施工期間科研人員全程駐守在現(xiàn)場(chǎng)一線，嚴(yán)格控制每道工序符合設(shè)計(jì)要求。
???????技術(shù)背景
????在油田開發(fā)中，水平井分段壓裂是進(jìn)行儲(chǔ)層改造、提高原油采收率的主要手段。然而，隨著油田勘探開發(fā)水平和鉆完井技術(shù)的日益發(fā)展，國內(nèi)外水平井完鉆井深和水平段長越來越大，深井、長水平段的特點(diǎn)為分段壓裂作業(yè)帶來了一系列難題。
????技術(shù)研發(fā)
????面對(duì)種種難題，工程技術(shù)研究院的科研人員積極應(yīng)對(duì)，在進(jìn)行自主攻關(guān)的同時(shí)，還開展了國外新技術(shù)、新工具的引進(jìn)先導(dǎo)試驗(yàn)。
????2018年，趾端閥技術(shù)在車排子油田成功試驗(yàn)4口水平井，取得了良好的應(yīng)用效果；2019年3月，趾端閥技術(shù)在瑪131井區(qū)首次在5in套管中試驗(yàn)成功；2019年7月8日，趾端閥技術(shù)首次在吉木薩爾頁巖油區(qū)塊成功應(yīng)用。
????截至2019年10月已在瑪131、瑪2、風(fēng)南4、吉木薩爾成功下入6口井，其中4口井已成功開啟并完成壓裂施工，施工成功率100%。
????技術(shù)發(fā)展
????2020年，趾端閥技術(shù)有望在瑪湖、吉木薩爾區(qū)塊水平井全面推廣，為解決連續(xù)油管作業(yè)能力受限問題、縮短單井投產(chǎn)時(shí)間、降低油田開發(fā)成本提供一種更經(jīng)濟(jì)、更有效的技術(shù)。
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????近年來，水平井逐漸成為國內(nèi)外油田上產(chǎn)的主體開發(fā)方式，但隨著油田勘探開發(fā)水平和鉆井完井技術(shù)的不斷提升，國內(nèi)外水平井的完鉆井深和水平段長度越來越大，新疆油田各個(gè)相關(guān)區(qū)塊也不例外。完鉆井深和水平段長度的大大增加，陸續(xù)為傳統(tǒng)的水平井分段壓裂作業(yè)帶來了一系列難題。為此，工程技術(shù)研究院相關(guān)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)迎難而上，立足自身優(yōu)勢(shì)，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與工具，不僅攻克了在深井、長水平段中連續(xù)油管作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的難題，還通過豐富水平井分段壓裂手段，推動(dòng)新疆油田儲(chǔ)層改造提質(zhì)增效。
????施工井況愈加復(fù)雜
????壓裂作業(yè)遭遇難題
????在油田開發(fā)，尤其是水平井的施工中，分段壓裂是進(jìn)行儲(chǔ)層改造、提高原油采收率的主要手段。其中，橋塞射孔聯(lián)作分壓技術(shù)因其施工排量大、處理級(jí)數(shù)不受限、可進(jìn)行多簇改造等優(yōu)勢(shì)，已成為目前國內(nèi)外油田水平井分段壓裂的主體工藝，使用占比率高達(dá)80%以上。該工藝壓裂施工前一般使用連續(xù)油管進(jìn)行第一級(jí)傳輸射孔，然后進(jìn)行電纜泵送橋塞射孔聯(lián)作分段壓裂作業(yè)。
????然而，隨著油田勘探開發(fā)水平和鉆完井技術(shù)的日益發(fā)展，國內(nèi)外水平井完鉆井深和水平段長越來越大，例如2017年美國Utica盆地部署的OutlawC11H水平井井深達(dá)8458米，水平段長度更是達(dá)到5943米。放眼國內(nèi)，新疆油田公司近年來水平井完鉆井深和水平段長記錄也在不斷刷新，2019年，吉木薩爾頁巖油區(qū)塊水平井最大井深和水平段長分別達(dá)到6480米和3500米。
????水平井井深、水平段長度的不斷增加側(cè)面彰顯了新疆油田公司勘探開發(fā)、鉆完井技術(shù)的提升，但在進(jìn)行儲(chǔ)層改造、水平井分段壓裂的過程中，深井、長水平段的特點(diǎn)，為連續(xù)油管作業(yè)帶來了一系列難題：一是受連續(xù)油管長度限制，一般最大作業(yè)深度為6000-7000米，井深超過這一數(shù)值后連續(xù)油管長度不足以滿足第一級(jí)射孔需求；二是連續(xù)油管具有較強(qiáng)的柔性，在長水平段中下入時(shí)會(huì)發(fā)生螺旋彎曲導(dǎo)致“自鎖”，即使連續(xù)油管長度小于井深，也可能無法下入到井底；三是作為油田生產(chǎn)的“萬能作業(yè)機(jī)”，連續(xù)油管設(shè)備承擔(dān)了鉆塞、修井、測(cè)試等大量工作，設(shè)備數(shù)量與工作量存在缺口，資源緊張，在一定程度上影響了油田高速上產(chǎn)進(jìn)度，且作業(yè)費(fèi)用較高；四是深井中連續(xù)油管發(fā)生遇阻遇卡、射孔槍意外引爆、工具落井等風(fēng)險(xiǎn)大，且發(fā)生復(fù)雜時(shí)處理難度極大，處理時(shí)間長。
????立足自身攻堅(jiān)克難
????他山之石可以攻玉
????面對(duì)種種難題，工程技術(shù)研究院的科研人員們選擇了迎難而上。通過調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)近年來國外油田陸續(xù)開展固井趾端閥技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，以解決深井長水平段連續(xù)油管作業(yè)難題。水平井裸眼完鉆后，趾端閥可以與油層套管一起連接下入至第一級(jí)壓裂設(shè)計(jì)位置固井完井。壓裂前只要通過井口打壓開啟趾端閥進(jìn)行第一級(jí)壓裂作業(yè)，就可同時(shí)與地層溝通形成進(jìn)液通道，后續(xù)可繼續(xù)采用電纜泵送橋塞進(jìn)行射孔聯(lián)作分段壓裂作業(yè)。科研人員在進(jìn)行自主攻關(guān)的同時(shí)，還積極開展了國外新技術(shù)、新工具的引進(jìn)先導(dǎo)試驗(yàn)。
????通過對(duì)比分析，2018年，工程技術(shù)研究院的科研人員優(yōu)選引進(jìn)了全通徑壓差開啟式固井趾端破裂盤閥開展現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)。
施工前，科研人員會(huì)明確整個(gè)施工流程中各環(huán)節(jié)注意事項(xiàng)。
因?yàn)橥昃鳂I(yè)需要24小時(shí)不間斷施工，科研人員始終堅(jiān)守在現(xiàn)場(chǎng)直至整個(gè)施工結(jié)束。
本版圖片由本報(bào)通訊員 裘新農(nóng) 攝 面對(duì)連續(xù)油管作業(yè)的種種難題，科研人員們選擇了迎難而上。
????大家發(fā)現(xiàn)，該趾端閥具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，不增加套管下入難度，可降低套管變形風(fēng)險(xiǎn)；內(nèi)徑與油層套管相同，可使用常規(guī)水平井固井膠塞，不改變目前固井工藝，保證水泥刮削干凈；為破裂盤結(jié)構(gòu)，受固井水泥殘留堵塞影響小，多個(gè)破裂盤只要部分開啟建立通道后即可通過酸蝕處理提高起裂效果，開啟可靠性高；利用了壓差式開啟原理，當(dāng)套管內(nèi)外壓差達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)破裂盤方爆破，意外開啟風(fēng)險(xiǎn)小，安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。
????為了保證試驗(yàn)安全有效開展，每次試驗(yàn)前，科研人員均會(huì)仔細(xì)收集試驗(yàn)井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和完井壓裂施工參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算所需的趾端閥壓力級(jí)別，確保完井施工過程中承壓可靠、不會(huì)提前開啟和壓裂施工時(shí)能夠順利開啟，并制定了詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)注意事項(xiàng)和提前開啟、無法開啟等異常工況的應(yīng)急處理措施。施工前，科研人員會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行充分交底，明確整個(gè)施工流程中各環(huán)節(jié)注意事項(xiàng)。為確保試驗(yàn)順利開展，施工期間科研人員全程駐守在現(xiàn)場(chǎng)一線，從裸眼通井、工具連接、套管下入、循環(huán)泥漿到固井碰壓，嚴(yán)格控制每道工序符合設(shè)計(jì)要求。因?yàn)橥昃鳂I(yè)需要24小時(shí)不間斷施工，有時(shí)固井施工需要在半夜進(jìn)行，科研人員始終堅(jiān)守在鉆臺(tái)上直至整個(gè)施工結(jié)束，風(fēng)雨無阻、任勞任怨。
????千淘萬漉雖辛苦
????一朝功成添佳績
????在工程技術(shù)研究院科研人員的穩(wěn)步推進(jìn)中，趾端閥技術(shù)的試驗(yàn)開展得如火如荼。2018年，趾端閥技術(shù)在車排子油田成功試驗(yàn)4口水平井，取得了良好的應(yīng)用效果。
????為助力瑪湖、吉木薩爾地區(qū)高效開發(fā)，2019年工程院開展了趾端閥技術(shù)擴(kuò)大試驗(yàn)。3月，趾端閥技術(shù)在瑪131井區(qū)首次在5in套管中試驗(yàn)成功，趾端閥開啟正常，壓裂施工順利完成，與鄰井首段采用連續(xù)油管射孔相比縮短施工時(shí)間1天，應(yīng)用效果良好；7月8日，J10027-H井固井作業(yè)順利結(jié)束，全通徑固井趾端閥在井下安全“著陸”，成為全通徑固井趾端閥在吉木薩爾頁巖油區(qū)塊的首次應(yīng)用案例。而試驗(yàn)的不斷成功，不僅得到了上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度認(rèn)可，也給了科研人員極大的鼓舞和信心。截至2019年10月已在瑪131、瑪2、風(fēng)南4、吉木薩爾成功下入6口井，其中4口井已成功開啟并完成壓裂施工，施工成功率100%。
????此外，為解決常規(guī)趾端閥不能實(shí)現(xiàn)高壓試壓驗(yàn)證井筒完整性的問題，2019年科研人員通過調(diào)研優(yōu)選出延時(shí)開啟趾端閥。該趾端閥內(nèi)置可調(diào)延時(shí)腔，井筒壓力達(dá)到預(yù)計(jì)開啟壓力時(shí)暫不開啟，可以繼續(xù)提高至試壓壓力并進(jìn)行一定時(shí)間的穩(wěn)壓。10月在吉木薩爾地區(qū)試驗(yàn)1口井，趾端閥在進(jìn)行半個(gè)小時(shí)的高壓試壓后成功開啟，此井預(yù)計(jì)將于2020年進(jìn)行壓裂施工，后續(xù)科研人員將密切跟蹤，掌握詳細(xì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，全面評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用效果，為保證壓前井筒高壓完整性、確保壓裂施工順利實(shí)施提供技術(shù)支持。
????科研人員表示，2020年，趾端閥技術(shù)有望在瑪湖、吉木薩爾區(qū)塊水平井全面推廣，為解決連續(xù)油管作業(yè)能力受限問題、縮短單井投產(chǎn)時(shí)間、降低油田開發(fā)成本提供一種更經(jīng)濟(jì)、更有效的技術(shù)。
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