CN102913166B - 一种连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，包括下列步骤：1）下入套管与回插密封管柱组合；2）地面设备安装及管线连接；3）下放连续油管及钻铣工具；4）探滑套与球座位置；5）开泵注入钻铣液，缓慢下放连续油管；6）钻铣作业，钻铣时加重控制在0.5～1.5吨范围内；7）每钻完一个滑套与球座，上提连续油管5～10m，循环钻铣液一周，至钻铣完井筒内所有的滑套与球座。本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，连续油管连接钻铣滑套与球座的井下工具组合，利用地面泵注设备和液体驱动钻铣工具实现钻铣水平井滑套与球座，提高钻铣效率和钻洗液的使用率，降低修井成本。
Description
技术领域
本发明属于油气井修井技术领域，具体涉及一种连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法。
背景技术
钻铣作业作为油气井修井工程常用工艺之一，在直井修井中发挥了重要作用。近年来，随着水平井技术的发展，水平井开发已成为提高单井产量，改善开发效果和提高采收率的重要途径，尤其是水平井的分段压裂改造技术使得非常规致密油气经济开发成为现实。预置管外裸眼封隔器+滑套分段压裂工艺成为当前水平井改造的主要手段，但该工艺存在以下两个问题：①一旦水平段出现砂堵等问题由于受到井内多级滑套内径限制，后续作业（如水平段测试、气举等）存在一定难度。②分段压裂后管柱无法起出，压裂起裂位置不明确，无法验封、无法重复改造。
钻铣滑套与球座工艺成为解决水平井分段压裂后续问题的关键技术，常规的钻铣工艺是通过普通油管加钻铣工具来实现的，但由于受油管外径、接箍尺寸及水平井井眼轨迹的限制，工具下入困难，在钻铣过程中需要不断地连接平式油管，施工周期长，工作量大，劳动强度高，并且由于在连接平式油管时无法循环冲洗，容易产生砂埋、卡钻等问题，导致钻铣管柱无法起出，因此常规的钻铣工艺不适应水平井的钻铣作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，满足边钻铣边冲砂的要求，实现钻铣水平井滑套与球座，提高钻铣效率，降低修井成本。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，包括下列步骤：
1）井筒准备：下入套管与回插密封管柱组合，调整井口套管短节长度，回插密封进入尾管悬挂器并环空试压5MPa合格；
2）地面设备安装及管线连接，泵注设备到连续油管设备之间的管线试压50MPa合格；
3）地面连接连续油管和钻铣工具，钻铣工具结构自下而上依次为：磨铣头、马达、分流短节、双作用循环阀、变丝、震击器、变丝、液压丢手、双瓣单流阀、连接器；
4）下放连续油管及钻铣工具，初始下放速度＜5m/min，直井段下放速度≤15m/min，水平井段下放速度≤10m/min；
5）探滑套与球座位置：连续油管及钻铣工具探滑套与球座，加重吨位≤1.5吨，三次位移＜0.5m，核对滑套与球座位置；
6）开泵循环：探到滑套与球座位置后上提连续油管30m，开泵注入钻铣液，排量控制在400～450L/min，监测返排口返排流量，返排口返出流量≥330L/min，缓慢下放连续油管，下放速度≤10m/min；
7）钻铣作业：钻铣时加重控制在0.5～1.5吨范围内，排量控制在420～450L/min，观察悬重表是否下降，若悬重表下降，则继续加重至之前的控制悬重，反之增加悬重0.2吨，观测10min，每次加重≤0.2吨；
8）每钻完一个滑套与球座，上提连续油管5～10m，保持420～450L/min的排量，循环钻铣液一周，返出口无明显砂或铁屑，进行下一个滑套与球座的钻铣作业，直至钻铣完井筒内的所有滑套与球座。
所述套管外径为114.3mm。
所述地面设备为防喷器、连续油管设备、泵注设备、储液罐、除砂沉淀罐，连续油管设备通过高压水龙带与泵注设备连接，泵注设备与储液罐连接，储液罐与除砂沉淀罐连接，除砂沉淀罐通过返出管线与井口连接，所述泵注设备为压裂车。
所述泵注设备最高泵注压力为70MPa，排量为300～1000L/min。
所述连续油管外径为44.45mm，长度≥3000m。
所述钻铣工具入井之前进行工具拉力检测，拉力≥7KN，位移≤3mm。
所述钻铣液由质量分数为0.2%的瓜胶溶液，2%的KCl和0.05%的杀菌剂组成，粘度为16～20mpa·s，固体杂质含量＜0.2%。
所述钻铣作业为利用压裂车从连续油管中注入钻洗液驱动马达，使磨铣头高速旋转，磨铣滑套与球座，从油套环空中冲洗出碎屑及井筒内的沉砂。
所述的循环钻洗液为钻洗液在供液设备、泵注设备、连续油管、返出管线、除沙沉淀罐和储液罐之间连续密闭循环，当井筒存在漏失时通过储液罐配制钻洗液。
钻铣结束后边开泵边上提井内钻铣工具，等钻铣工具进入直井段和返排口无沙粒、铁屑等杂质返出时停泵，水平段上提速度≤10m/min，直井段上提速度≤20m/min，深度计数器显示深度距离井口150m，放慢起升速度，离井口50m将上提速度降至5m/min。
磨铣头是钻铣作业必不可少的工具，通过高速旋转钻铣井内落物或工具，根据井内套管尺寸大小选择合适外径的磨铣头，一般磨铣头的尺寸选最大可钻内径的95%左右；马达通过油管内泵注液体，带动液压马达轴向转动，从而使磨铣头高速旋转；在马达上部加装分流短节，在马达正常使用排量（通常为80～190L/min）的前提下，通过分流短节增加地面的泵注排量，提高钻铣期间油套环空液体的上返速度，实现边钻铣边循环携砂的目的，极大的提高了钻铣作业的效率。双作用循环阀的作用是在钻头被卡时通过投球打压建立更大的循环通道，便于建立循环，冲出双作用循环阀上部砂子，减轻钻头上部积砂；丢手是确保连续油管的安全，在钻头被卡时连续油管可以取出；变丝可减少钻铣管柱的摩擦力，使连续油管的作用力能作用在钻头上，确保磨铣效果；震击器是当钻头被卡时，通过油管提拉震击器，使震击器震击，对下部工具产生向上的拉力，便于钻头等下部工具解卡；液压丢手是为了确保连续油管的安全，在钻头被卡时，液压丢手脱开，连续油管可以顺利取出；双瓣单流阀的作用是钻铣过程中泵注设备出现问题时防止井内混砂液体倒流进入马达造成马达损坏，及防止连续油管内发生井喷；工具连接器的作用是连接钻铣工具与连续油管；连续油管是卷绕在滚筒上可连续下入或起出的一整根无螺纹连接的长油管，连续油管可使钻铣工具到达指定位置。
压裂车的作用是注入钻铣冲砂液，提供钻铣动力，驱动马达，并使钻铣冲砂液在连续油管和油套环空中循环；钻铣液是作为提供动力的介质，携带出碎屑及井筒内的沉砂，加入氯化钾可以起到保护储层的目的。
本发明的方法简单，具有良好的钻铣性能，可有效解决油气田水平井滑套与球座的钻铣问题。连续油管由于其尺寸小、无接箍、起下速度快、管柱挠性高等特点，连接钻铣工具易下入水平井段，实现边钻铣边冲砂连续施工，施工周期短、效率高，是适用于水平井分段压裂后续修井的工艺技术方法。与采用平式油管钻铣的方法相比，该方法还具有节省工时、工作量小、劳动强度低、施工安全性高的特点。
本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其井下钻铣工具组合满足边钻铣边冲砂的要求，钻铣液通过过滤除砂或铁屑等固体颗粒后可循环使用，不仅提高了钻铣液的使用效率，同时提高了钻铣施工效率，降低了施工成本，整个施工过程钻铣液处于循环密闭环境，从根本上避免了施工作业对环境的污染，是一种清洁生产方式。
附图说明
图1是本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的地面工艺流程示意图；
图2是本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的钻铣工具组合示意图；
图3是本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的工作示意图；
1-井口，2-防喷器，3-连续油管，4-连续油管车，5-高压水龙带，6-压裂车，7-储液罐，8-除砂沉淀罐，9-返出管线，10-工具连接器，11-双瓣单流阀，12-液压丢手，13-变丝，14-震击器，15-双作用循环阀，16-分流短节，17-马达，18-磨铣头，19-表层套管，20-油层套管，21-114.3mm套管，22-回插密封，23-尾管悬挂器，24-钻铣工具，25-滑套与球座，26-封隔器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例1
本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，包括下列步骤：
1）井筒准备：拆卸原水平井井口，起出原井生产管柱，下入114.3mm套管与回插密封管柱组合，调整井口套管短节长度，回插密封进入尾管悬挂器，环空试压5MPa合格；
2）地面设备安装及管线连接：安装外径为44.45mm的连续油管及修井井口和防喷器，连接压裂车、连续油管、井口、除砂沉淀罐及储液罐之间的管线，其中压裂车到连续油管之间的管线试压50MPa合格；
3）地面连接连续油管和钻铣工具，钻铣工具结构自下而上依次为：磨铣头、马达、分流短节、双作用循环阀、变丝、震击器、变丝、液压丢手、双瓣单流阀、连接器；
4）下放连续油管钻铣工具：地面安装钻铣工具，初始下放速度4.5m/min，直井段下放速度15m/min，水平井段下放速度10m/min；
5）探滑套与球座位置：连续油管及钻铣工具探滑套与球座，加重吨位1.5吨，连探三次，以第一次所探位置为基准，第二次和第三次探测的位移分别为0.25m、0.1m，核对滑套与球座位置；
6）开泵循环：探到滑套与球座位置后上提连续油管30m，开泵注入钻铣液，排量为400L/min，监测返排口返排流量，返排口返出流量330L/min，缓慢下放连续油管，下放速度10m/min；
7）钻铣作业：钻铣时加重1.5吨，排量为450L/min，观察悬重表下降，增加悬重至1.5吨，继续观察悬重表，保持加重1.5吨；
8）每钻完一个滑套与球座，上提连续油管5m，保持450L/min的排量，循环钻铣液一周，返出口无明显砂或铁屑等进行下一个滑套与球座的钻铣作业，直至钻铣完井筒内的所有滑套与球座。
钻铣结束后应边开泵边上提井内钻铣工具，等钻铣工具进入直井段和返排口无沙粒铁屑等杂志返出时停泵，水平段上提速度10m/min，直井段上提速度20m/min，当深度计数器显示深度距离井口150m左右，放慢起升速度，离井口50m将上提速度降至5m/min。
如图1所示，本实施例的连续油管钻铣水平井滑套与球座的地面设备包括：防喷器2、连续油管车4、压裂车6、储液罐7、除砂沉淀罐8，连续油管车4通过高压水龙带5与压裂车6连接，压裂车6与储液罐7连接，储液罐7与除砂沉淀罐8连接，除砂沉淀罐8通过返出管线9与井口1上的防喷器2连接。
如图2所示，本实施例的钻铣工具24的结构自下而上依次为：磨铣头18、马达17、分流短节16、双作用循环阀15、变丝13、震击器14、变丝13、液压丢手13、双瓣单流阀11、连接器10，连接器10与连续油管3连接，在入井前进行工具连接拉力检测，满足拉力≥7KN，位移≤3mm。
如图1、2和3所示，井中原有表层套管19和油层套管20，114.3mm套管21从井口1下入井中，回插密封22进入尾管悬挂器23；下入连续油管3与钻铣工具24；钻铣作业时，利用压裂车6从连续油管3中注入钻洗液驱动马达17、使磨铣头18高速旋转，磨铣滑套与球座25，从油套环空中冲洗出碎屑及井筒内的沉砂；钻完一个滑套与球座，连续油管和钻铣工具穿过封隔器26，探下一个滑套与球座位置。
实施例2
本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，包括下列步骤：
1）井筒准备：拆卸原水平井井口，起出原井生产管柱，下入114.3mm套管与回插密封管柱组合，调整井口套管短节长度，回插密封进入尾管悬挂器，环空试压5MPa合格；
2）地面设备安装及管线连接：安装外径为44.45mm的连续油管及修井井口和防喷器，连接压裂车、连续油管、井口、除砂沉淀罐及储液罐之间的管线，其中压裂车到连续油管之间的管线试压50MPa合格；
3）地面连接连续油管和钻铣工具，钻铣工具结构自下而上依次为：磨铣头、马达、分流短节、双作用循环阀、变丝、震击器、变丝、液压丢手、双瓣单流阀、连接器；
4）下放连续油管钻铣工具：地面安装钻铣工具，初始下放速度4m/min，直井段下放速度13m/min，水平井段下放速度8m/min；
5）探滑套与球座位置：连续油管及钻铣工具探滑套与球座，加重吨位1.3吨，连探三次，以第一次所探位置为基准，第二次和第三次探测的位移分别是0.2m、0.1m，核对滑套与球座位置；
6）开泵循环：探到滑套与球座位置后上提连续油管30m，开泵注入钻铣液，排量为440L/min，监测返排口返排流量，返排口返出流量400L/min，缓慢下放连续油管，下放速度8m/min；
7）钻铣作业：钻铣时加重1.2吨，排量为440L/min，观察悬重表下降，增加悬重至1.2吨，继续观察悬重表，保持加重1.2吨；
8）每钻完一个滑套与球座，上提连续油管10m，保持440L/min的排量，循环钻铣液一周，返出口无明显砂或铁屑等进行下一个滑套与球座的钻铣作业，直至钻铣完井筒内的所有滑套与球座。
钻铣结束后应边开泵边上提井内钻铣工具，等钻铣工具进入直井段和返排口无沙粒铁屑等杂志返出时停泵，水平段上提速度8m/min，直井段上提速度18m/min，当深度计数器显示深度距离井口150m左右，放慢起升速度，离井口50m将上提速度降至5m/min。
实施例3
本发明的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，包括下列步骤：
1）井筒准备：拆卸原水平井井口，起出原井生产管柱，下入114.3mm套管与回插密封管柱组合，调整井口套管短节长度，回插密封进入尾管悬挂器，环空试压5MPa合格；
2）地面设备安装及管线连接：安装外径为44.45mm的连续油管及修井井口和防喷器，连接压裂车、连续油管、井口、除砂沉淀罐及储液罐之间的管线，其中压裂车到连续油管之间的管线试压50MPa合格；
3）地面连接连续油管和钻铣工具，钻铣工具结构自下而上依次为：磨铣头、马达、分流短节、双作用循环阀、变丝、震击器、变丝、液压丢手、双瓣单流阀、连接器；
4）下放连续油管钻铣工具：地面安装钻铣工具，初始下放速度3m/min，直井段下放速度12m/min，水平井段下放速度7m/min；
5）探滑套与球座位置：连续油管及钻铣工具探滑套与球座，加重吨位1.2吨，连探三次，以第一次所探位置为基准，第二次和第三次探测的位移分别是0.1m、0.15m，核对滑套与球座位置；
6）开泵循环：探到滑套与球座位置后上提连续油管30m，开泵注入钻铣液，排量为420L/min，监测返排口返排流量，返排口返出流量380L/min，缓慢下放连续油管，下放速度7m/min；
7）钻铣作业：钻铣时加重0.5吨，排量为420L/min，观察悬重表无下降，增加悬重继续至0.7吨，观测10min，每次加重0.2吨；
8）每钻完一个滑套与球座，上提连续油管7m，保持420L/min的排量，循环钻铣液一周，返出口无明显砂或铁屑等进行下一个滑套与球座的钻铣作业，直至钻铣完井筒内的所有滑套与球座。
钻铣结束后应边开泵边上提井内钻铣工具，等钻铣工具进入直井段和返排口无沙粒铁屑等杂志返出时停泵，水平段上提速度7m/min，直井段上提速度16m/min，当深度计数器显示深度距离井口150m左右，放慢起升速度，离井口50m将上提速度降至5m/min。
为保证连续油管钻铣作业时冲砂和钻铣作业一次性完成，加快施工进度，提高施工效率，减少钻洗液对储层伤害，要根据井内漏失量选择合适泵注排量，计算该排量下泵注最低压力，如排量要求大于500L/min时则需要更换循环阀返出口节流嘴（节流嘴放大到合适的尺寸），以便于液压马达流量不大于190L/min。
Claims (9)
1.一种连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：包括下列步骤：
1)井筒准备：下入套管与回插密封管柱组合，调整井口套管短节长度，回插密封进入尾管悬挂器并环空试压5MPa合格；
2)地面设备安装及管线连接，泵注设备到连续油管设备之间的管线试压50MPa合格；
3)地面连接连续油管和钻铣工具，钻铣工具结构自下而上依次为：磨铣头、马达、分流短节、双作用循环阀、变丝、震击器、变丝、液压丢手、双瓣单流阀、连接器；
4)下放连续油管及钻铣工具：初始下放速度＜5m/min，直井段下放速度≤15m/min，水平井段下放速度≤10m/min；
5)探滑套与球座位置：连续油管及钻铣工具探滑套与球座，加重吨位≤1.5吨，三次位移＜0.5m，核对滑套与球座位置；
6)开泵循环：探到滑套与球座位置后上提连续油管30m，开泵注入能够作为提供动力的介质并能够携带出碎屑及井筒内的沉砂的钻铣液，排量控制在400～450L/min，监测返排口返排流量，返排口返出流量≥330L/min，缓慢下放连续油管，下放速度≤10m/min；
7)钻铣作业：钻铣时加重控制在0.5～1.5吨范围内，排量控制在420～450L/min，观察悬重表是否下降，若悬重表下降，则继续加重至之前的控制悬重，反之增加悬重0.2吨，观测10min，每次加重≤0.2吨；
8)每钻完一个滑套与球座，上提连续油管5～10m，保持420～450L/min的排量，循环钻铣液一周，返出口无明显砂或铁屑，进行下一个滑套与球座的钻铣作业，直至钻铣完井筒内的所有滑套与球座；
所述钻铣作业为利用压裂车从连续油管中注入钻洗液驱动马达，使磨铣头高速旋转，磨铣滑套与球座，从油套环空中冲洗出碎屑及井筒内的沉砂。
2.根据权利要求1所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：所述套管外径为114.3mm。
3.根据权利要求1所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：所述地面设备包括防喷器、连续油管设备、泵注设备、储液罐、除砂沉淀罐，连续油管设备通过高压水龙带与泵注设备连接，泵注设备与储液罐连接，储液罐与除砂沉淀罐连接，除砂沉淀罐通过返出管线与井口连接，所述泵注设备为压裂车。
4.根据权利要求1或3所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：所述泵注设备最高泵注压力为70MPa，排量为300～1000L/min。
5.根据权利要求1所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：所述连续油管外径为44.45mm，长度≥3000m。
6.根据权利要求1所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：所述钻铣工具入井之前进行工具拉力检测，拉力≥7KN，位移≤3mm。
7.根据权利要求1所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：所述钻铣液由质量分数为0.2％的瓜胶溶液，2％的KCl和0.05％的杀菌剂组成，粘度为16～20mpa·s，固体杂质含量＜0.2％。
8.根据权利要求1所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：所述的循环钻洗液为钻洗液在供液设备、泵注设备、连续油管、返出管线、除砂沉淀罐和储液罐之间连续密闭循环，当井筒存在漏失时通过储液罐配制钻洗液。
9.根据权利要求1所述的连续油管钻铣水平井滑套与球座的方法，其特征在于：钻铣结束后边开泵边上提井内钻铣工具，等钻铣工具进入直井段和返排口无沙粒、铁屑等杂质返出时停泵，水平段上提速度≤10m/min，直井段上提速度≤20m/min，深度计数器显示深度距离井口150m，放慢起升速度，离井口50m将上提速度降至5m/min。
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