热采水平井筛管顶部注水泥完井施工设计

热采水平井筛管顶部注水泥完井施工设计

姜海涛

胜利石油工程有限公司固井技术服务中心技术研究所，山东 东营 257000

摘要：结合热采水平井基本数据，围绕筛管顶部注水泥完井施工，对精密滤砂管参数设计、注水泥设计、施工程序、技术保障措施，以及施工准备进行了论述，以为固井施工提供参考。

关键词：固井技术；完井施；设计

1完井方式

某井完井方式采用精密滤砂管顶部注水泥完井。即水平段下精密滤砂管，保持地层原始渗透率，上部井段胀封管外封隔器，打开分级箍注水泥固井，有效封隔产层和非产层。

2基本数据

2.1井身结构

表1  井身结构

完井方式优选依据，井壁稳定及出砂预测结果，生产动态分析（累积产量递减曲线、日产量变化曲线、投资收益变化曲线、完井动态分析计算结果）、精密滤砂管挡砂精度的选择。现场下井工具和以上列出工具的性能参数可能有所差别，根据现场实际情况进行调整。

3精密滤砂管参数设计

精密复合滤砂管主要由中心基管、不锈钢网过滤层、外保护管组成，基管为标准油管或套管，具有通用性，除基管外，均采用优质不锈钢材料，耐腐蚀性能好。防砂过滤层为不锈钢网组成的微孔复合过滤材料(或不锈钢纤维毡层)，采用特种焊接工艺，全焊接结构，整体强度高。基管：Φ177.8mm×9.19mm×P110HB；偏梯扣；确定原则：地层砂粒度中值Md：分选系数Sd=D25/D75；1≤Sd≤2.5，分选性好，过滤精度D=80%Md；2.5≤Sd≤4.5，分选性中等，过滤精度D=70%Md；4.5≤Sd，分选性差，过滤精度D=60%Md

滤砂管规格：

滤砂粒度≥0.07mm地层砂粒；耐温480℃；耐酸碱pH=3～13；管柱内外可承担最大压差：P内=24MPa    P外=35MPa；套管公扣端留足扣吊卡、打大钳的距离（60cm），母扣端留足扣吊卡、打大钳及安装滚轮扶正器的距离（80cm）。

滤砂管材质及要求。基管：普通套管打孔，孔径10mm；孔密150～220孔/m；材质与套管相同；复合过滤层：316L不锈钢，结构：2～3层过滤网层，2层扩散层，平纹或斜纹编织；外保护套：304L不锈钢，CL长拉伸孔20*10mm； CY长百叶孔、YK圆孔10mm；整体焊接要求：螺旋焊接均匀，无裂纹、焊瘤、夹渣及表面气孔。

4注水泥设计

4.1注水泥量计算

井径按井径扩大率10%计算。

表3 注水泥量计算

顶替量计算：19.95L/m×1247m=24.90m3。（分级箍以上套管内容积）

5施工程序

通井；按设计依次下入管串组合；套管下到设计井深后，水泥泵车开泵憋压9MPa，稳压5min；打开胶筒胀封通道，胀封，继续打压到11MPa，稳压3min；关闭胶筒胀封通道；

继续打压(14～16)MPa，注水泥通道开启，建立循环；泥浆泵单凡尔小排量缓慢开泵循环1周以上，待泥浆循环压力正常后三凡尔大排量循环至正常；焊井口，进行注水泥作业，注入(1.50～1.55)g/cm3水泥浆，注入(1.80～1.85)g/cm3水泥浆，压塞2m3；注完设计水泥浆总量后，释放顶替胶塞；先用水泥泵车顶替2m3压塞液后换成泥浆泵顶替，留3m3余量再换成水泥泵车碰压，碰压至22MPa，稳压5min；缓慢释放套管内压力观察有无水泥浆倒返，如有倒返，立即憋压候凝，不再胀封管外封隔器；如碰压正常无倒返，释放套管内压力到0MPa，进行水泥浆胀封封隔器作业。保持井口压力为0MPa，(2～3)min，使液压注水泥器腔体内充满水泥浆，然后慢慢升高泵压至20MPa，稳压(2～3)min，水泥浆憋入封隔器腔体内；缓慢泄压至0MPa；重复上述步骤(4～5)次，完成管外封隔器的胀封；注水泥结束后，焊井口，尽快下捞矛开始打捞；检查打捞矛循环通道是否畅通，滑块移动灵活；与技术员协调，精确计算打捞矛下入深度；连接打捞矛与小钻杆，下井；打捞矛下到深度后加压50kN；如果打捞矛下不到指定位置，可接方钻杆开泵循环，加钻压(20-40)kN进行磨削，直到指定位置；缓慢上提管柱400mm，观察压力表，如果负荷不上升，缓慢下放管柱后再上提管柱，直到有负荷显示为止；缓慢上提管柱，观察指重表指数变化，当负荷达到(50-70)kN左右，下降到原负荷；缓慢上提管柱105mm；观察指重表指数变化，当负荷达到(80-100)kN左右，下降到原负荷；缓慢上提管柱；同时观察指重表指数变化，负荷会有所增加，当负荷下降后；表明免钻结构已经开始随管柱上行；上提管柱，用I挡车低速，控制上提速度、操作要平稳、严禁急刹，卸扣要求用液压大钳，禁止用转盘卸扣，同时观察指重表指数，取出免钻部件；检查免钻部件是否完整。下Φ152mm*1.5m通井规通井至筛管底部充填装置顶端；候凝、电测固井质量。

6技术保障措施

1.免钻装置所处井深位置电测后确定，确定原则为：尽量选择井眼稳定、井径规则、轨迹平滑的泥岩段，全角变化率小于(25～30)°/100m。

2.泥浆性能要求保证井下安全加足各种处理剂含量，把钻井液性能调整在设计范围。

3.电测完后，通井到井底，进行充分的循环（循环2周以上），在确认井眼干净、无沉砂和无井壁坍塌后方能起钻，以确保下套管和固井的顺利施工。

4.完井电测后，采用原钻具下钻通井，做到无阻卡、无漏失、无后效，并再次校核井深，通井正常后方可起钻下套管。

5.下套管过程及要求

仔细检查免钻装置本体有无明显的变形，尤其是本体上下端丝扣是否完好。套管要按标准要求通径，通径规外径Φ156mm。免钻装置吊上钻台时注意防止磕碰。注意：严禁用撬杠穿入免钻装置内部进行搬运或吊装。免钻装置入井时要缓慢下放，防止井口等装置对免钻装置本体挤压和碰撞。按顺序下入套管及附件，按标准上够扭矩。适当控制套管下放速度，严格控制套管下放速度不超过0.46m/s，每下20根套管，管内灌满泥浆。当地面套管还有30根之前，及时通知泵车到井场，及时与钻井队和固井公司协调，连接好打压管线，上泵车准备憋压。胀封过程需要专人记录压力显示，服从技术服务人员的指挥。打开注水泥通道后，泥浆泵单凡尔缓慢开泵循环，压力正常后三凡尔循环；注水泥时专人记录压力观察记录泵车压力表压力变化情况；顶替余3m3再换成固井泵车碰压，在条件允许的情况下尽量提高关闭附加压力，以利于通道关闭。注水泥结束后焊井口，尽快下捞矛打捞内套：检查打捞矛循环通道是否畅通，滑块移动灵活；与技术员协调，精确计算打捞矛下入深度；服从技术服务人员的指挥；打捞用小钻杆要求为Φ88.9mm新钻杆，上井钻杆应符合相关安全质量要求，要求抗拉强度大于1500kN；下完井管柱前，为保证后期打捞作业及时进行以及为了保障应急措施有效实施，应提前接好小钻杆立柱备用。起出免钻内套要求：用I挡车低速，控制上提速度、操作要平稳、严禁急刹，卸扣要求用液压大钳，禁止用转盘卸扣，同时观察指重表指数，取出免钻部件；检查免钻部件是否完整。必须下Φ152mm通井规通井至筛管底部。

七施工准备

井队对所下套管进行逐根通径、丈量、检扣、洗扣、编号、套管上钻台要求Φ156mm二次通径，通径规符合API标准；套管螺纹表面均匀涂抹标准套管密封脂；提供不漏不涌的井眼；指重表、泵压表等灵活、准确，泥浆泵运转正常，上水良好，保证替浆的连续性和所需的泵压排量；井队要做好井架、底座、刹车系统、游动系统、动力部门及高压循环系统等设备的全面检查保养工作；检查好发电机、柴油机等地面设备；井队按设计要求准备好套管及短节，准备相应好下套管工具；准备固井水160m3。

固井、完井施工准备：施工前做好水泥浆化验及水泥大样复查试验；准备好固井车辆、水泥、添加剂等药品；在地面对免钻塞分级注水泥装置、热力补偿器等附件认真检查，合格后送到井场交给技术员清点；按设计要求准备好筛管及工具并送达井场；完井技术人员到现场进行完井作业指导。