□本报记者 夏 梅 通讯员 赵 春
近日,江汉油田复兴区块兴页 L213井传来捷报,在水平段长度达3000米的复杂井况下,通过应用连续油管校直机及多技术协同工艺,创造了涪陵页岩气田单井钻塞数量最多、复兴区块连续油管水平段延伸最大施工纪录,为超长水平段页岩油开发提供了技术支撑。
页岩油气等非常规资源的开采离不开压裂改造,而压裂后需通过钻塞作业清除井筒内的桥塞“路障”,确保油气流动,连续油管正是完成这一任务的核心装备,堪称保障油气通道畅通的“高速公路养护车”。随着页岩气开发向更深、更长水平段迈进,连续油管作业面临更多技术要求。
“2014年,水平段长度普遍在1500米左右,连续油管基本能满足作业需求,但现在水平段逐渐延长为两三千米甚至更长,问题就凸显了。”该油田油气产能建设管理中心试油气工艺技术负责人吴魏介绍。当连续油管在长水平段中处于屈曲状态时,与套管内壁的摩擦力会随水平段长度增长而增加,严重制约其延伸能力,甚至可能出现“自锁”现象,即连续油管无法继续向前推进,导致部分桥塞未能被钻碎,留在井筒中形成障碍,影响油气产量。
在复兴区块,这一问题更为突出。该区块地层温度低,使得以往广泛使用的可溶桥塞无法正常溶解,只能采用可钻桥塞。而埋深浅、水平段长,导致连续油管在井下受到的径向约束较弱,更易因自身重力和作业推力发生屈曲变形。这些实际情况对连续油管的延伸能力和钻塞效率提出了更高要求。“想要将3000米水平段内的全部桥塞钻除,必须让连续油管稳定到达井筒末端,同时保证足够的钻压和扭矩,摩阻问题不解决,一切都是空谈。”吴魏坦言。
为突破长水平段连续油管作业瓶颈,今年4月,该油田引入连续油管校直机,通过对连续油管的校直处理,有效改善其屈曲状态,降低摩阻,延长在水平段的延伸长度,从而更好地保障相关开采作业的顺利进行,提升开采效率。
校直过程中,材料的疲劳损伤是技术人员重点关注的问题。“就像反复弯折的铁丝会断裂一样,我们必须严格控制校直次数,防止连续油管因疲劳而失效。”吴魏介绍,技术人员通过磁粉探伤技术检测油管外壁的微裂痕,并与前期井的检测数据对比分析,精准确定合理的校直次数。同时,团队采用基于临界面法的疲劳寿命预测模型,对材料疲劳行为进行精确分析,结果表明,在优化参数下进行校直,额外寿命损耗仅占总疲劳寿命的20%,且损伤集中在校直段局部。通过将校直段长度设计为水平段而非全井段,进一步降低了对整体管柱寿命的影响,实现了校直效果与设备耐久性的平衡。
在控制疲劳损伤的基础上,技术人员持续攻关校直曲度的优化。曲率是用于量化评估连续油管校直效果的核心指标之一,通过高精度光学测量或接触式测量仪,检测不同曲率校直前后效果,进一步优化校直工艺参数,确定更合理的校直目标曲率,达到既校直油管又保障其安全性能的目的。
在兴页L213-6-1HF井,技术人员使用校直机,将连续油管的屈曲程度降低80%以上,确保连续油管顺利抵达井斜5389.6米、水平段进尺2585.6米,一次性完成48个桥塞的钻除作业,施工效率较之前提升1.5倍。作为国内首次使用连续油管校直技术的页岩油井,该井验证了校直技术的可行性。
超长水平井的摩阻问题是系统性的,单一技术存在极限。技术人员提出了“校直降阻+振荡解锁+减摩剂润湿”多技术协同增输工艺理念。经过现场试验和大量对比试验发现,单独使用校直机时,连续油管最大延伸356米;将校直机与激活振荡器、金属减摩剂集成使用,收到了1+1+1>3的效果,最大延伸达到1011米。
目前,连续油管校直机已应用13井次,满足了当前超长水平段的作业需求,加速了页岩油产能释放。下一步,技术人员将持续攻关连续油管校直技术,继续配置校直装置,摸索校直曲率半径的调试,掌握最优的校直曲率半径范围,改进校直装置结构,提高时效,向更长水平段延伸努力。