连续管作业技术在页岩气井增产改造中的应用.pdf
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1、应用与开发第46卷 第8期2023年8月Vol.46 No.8Aug.2023HAN GUAN 焊管WELDED PIPE AND TUBE连续管作业技术在页岩气井增产改造中的应用*向刚(川庆钻探工程有限公司井下作业公司,成都 610213)摘 要:针对连续管多种作业工艺类型及其风险问题,研究了不同工艺对连续管和工具组合串的选择,探讨了不同工艺关键风险控制。应用表明,50.8 mm连续管在页岩气井增产改造中适应性更强,优化后的工具组合既能保障工艺安全,又能提高施工效率;泵注压力的上涨速率和瞬时变化是判断传输射孔、坐封桥塞成功的基础;螺杆马达工作压差越大,输出扭矩越大,泵注排量越高则转速越快;输
2、出功率越大,磨铣效率越高;掌握钻压与泵注压力的变化关系以及流程的有效控制是钻磨桥塞成功的关键。连续管作业工艺多样、井筒适应性强等特点,既有效保障了页岩气增产改造的顺利进行,又为连续管在页岩气增产改造中的规模化应用奠定了基础。关键词:连续管;页岩气井;钻磨桥塞;传输射孔中图分类号:TE931.2 文献标识码:B DOI:10.19291/ki.1001-3938.2023.08.008The Application of Coiled Tubing Technology in Stimulation of Shale Gas WellsXIANG Gang(Downhole Service Co
3、mpany,CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co.,Ltd.,Chengdu 610213,China)Abstract:Aiming at analyze the problems of multiple types and high risks of coiled tubing operation technology,the selection of coiled tubing and tool combination strings for different processes was studied,and key risk control
4、measures for different processes were explored.The research shows that 50.8 mm coiled tubing is more adaptable in shale gas well stimulation.The optimization of tool combination can not only ensure process security but also improve the operation efficiency.The rise rate and transient variation of pu
5、mp pressure are the basis to judge whether the perforating charge has shoot and the bridge plug has set.The larger the working pressure difference of the screw motor is,the greater the output torque is,and the higher the pump rate is,the faster the rotational speed is.The higher the output power,the
6、 higher the milling efficiency.Mastering the relationship between drilling pressure and pump pressure and the effective control of the process is the key to the success of drilling and grinding bridge plugs.The variety of coiled tubing technology and the strong adaptability of well track can make su
7、re the success of shale gas wells stimulation and lay a foundation for large scale applications of coiled tubing in shale gas stimulation.Key words:coiled tubing;shale gas wells;drilling and grinding bridge plug;perforating0 前 言当前,国内已探明非常规油气藏分布广泛,资源潜力巨大。2011 年,国土资源部统计数据显示,我国可开采页岩气资源潜力为25 万亿 m31-2,开发
8、潜力巨大。川渝地区长宁威远国家级页岩气示范区探明页岩气地质储量超过3 000亿 m3。在页岩气开采过程中,常采用平*基金项目:国家科技重大专项“储层改造关键技术及装备课题6:深层连续管作业技术与装备子课题5:页岩气/致密油连续管储层改造配套作业技术”(项目编号2016ZX05023006-005)。532023年 第 46 卷焊 管台化钻井模式,水平井套管完井,后期采用桥塞分段3-4进行大规模体积压裂储层改造;压裂完成后,钻磨桥塞,迅速返排,实现快速投产。连续油管作业具有工艺种类多、可带压作业、井筒适应性强5-6等特点,在压裂前提供通刮洗井、首段射孔,为增产奠定改造基础;压裂过程中可提供辅助坐
9、封桥塞,同时也能冲砂解堵,有助于及时处理异常复杂情况,确保改造顺利;压裂后带压钻磨桥塞,可扫清井筒障碍实现快速返排投产。本研究针对连续管作业过程中存在的多种工艺技术类型及其风险问题,分析了不同工艺对连续管和工具组合串的选择,探讨了不同工艺关键风险控制,为连续管在页岩气井增产改造中的规模化应用奠定了基础。1连续管和作业工具的选择1.1连续管的选择川渝地区页岩气井钻井井深4 5006 200 m,在开采过程中常采用外径 139.7 mm 厚壁套管,套管内径为114.3 mm。为提高作业效率和保障施工安全,连续管应同时满足排量、抗扭、承压等方面的要求,常用 CT110 钢级连续管,其性能参数见表 1
10、。此外,连续管的屈服扭矩应大于螺杆马达制动扭矩的2倍以上;同时,在选择连续管时应考虑有足够强度以应对突发情况。根据水平井段连续管屈曲行为分析,结合川渝地区的地质特征和施工要求以及所面临的高压环境,川渝地区作业通常选择 50.8 mm、CT110钢级的连续管。1.2作业工具的选择工具组合串的优化对作业工艺起关键性作用,不同工艺常选择不同工具组合。常用井下工具有连接接头、单流阀、液压丢手、通井规、震击器、螺杆马达、磨鞋以及处理复杂情况的水力振荡器、各种打捞工具等。(1)连接接头。连接接头分为外卡瓦式和内造坑式,根据组合串是否抗扭矩进行选择。接头抗拉能力应满足连续管和连接接头二者最小承载能力的80%
11、;承压能力应与井控装置的压力等级相符;对于产生扭矩的作业,接头所承受的最大扭矩应大于螺杆马达制动扭矩的2倍及以上。(2)单流阀、丢手工具。单流阀是必不可少的内防喷工具,丢手工具可防止工具串遇卡时造成井下情况复杂化。单流阀入井前试验压力值应与井控装置的压力试验值相同,丢手工具连接前需检查剪切销钉的数量,使用投球丢手类工具前应检查投球直径。(3)震击器。井筒碎屑卡在震击器以下、工具串和套管壁之间时,震击器可产生上、下两个方向的附加震击力,从而有助于解卡,特别是长水平段井作业,受工作液摩擦阻力限制,施工排量往往不高,导致水平段碎屑上返困难,在起下油管时会发生明显的卡阻现象,而使用震击器有助于连续管的
12、正常起下。(4)螺杆马达。研究表明,当环空返速达到0.8 m/s及以上时,更有利于保障页岩气井增产改造前通刮洗井和钻塞作业产生的钻屑返排。螺杆马达具备很好的过载性能和硬转速特性7-8,地面泵注压力的变化直接反映井下螺杆马达的扭矩情况,应根据泵注压力变化适时减小钻压以减小切削力矩,从而防止钻具超载。根据作业井深及套管内径,为了保障钻屑顺利返排,50.8 mm 连续管作业宜选用外径 73 mm 的螺杆马达,泵注排量为360420 L/min,不同型号的螺杆马达常用参数见表2。表2某类型73 mm螺杆马达常用参数型号5:6Lobe 3.5Stage5:6Lobe 4.7Stage5:6Lobe 7.
13、0Stage最大排量/(L min-1)477556360最大转速/(r min-1)391553502最大扭矩/(N m)6408761 022最大压降/MPa5.227.0310.29表1常用CT110钢级连续管性能参数外径/mm44.4550.8050.8060.30壁厚/mm4.454.454.784.45质量/(kg m-1)4.385.085.426.13屈服载荷/kg41 42247 96350 30057 776内屈服压力/MPa144.7126.6133.4106.6屈服扭矩/(N m)4 311.15 840.26 070.88 574.2 54第8期向刚:连续管作业技术在
14、页岩气井增产改造中的应用HAN GUAN(5)磨鞋。钻磨桥塞实质是桥塞在磨鞋挤压下以滑移变形方式被切削,在钻压作用下能够自锐地吃入桥塞,在扭矩作用下向前移动剪切桥塞,因此要求磨鞋切削平稳、钻压适中、扭矩较低。川渝地区针对所选桥塞普遍使用46刀翼的镶齿和堆焊组合型平底磨鞋,磨鞋尺寸应取井筒内径的94%96%。A井使用的分段可钻式复合桥塞和配套磨鞋如图1所示。2连续管施工过程及参数分析2.1连续管传输射孔页岩气井套管完井,首段压裂前和套变井段选用连续管传输射孔的方式沟通产层,建立改造通道。工艺实施时须特别注意以下几点:连续管被异常挤毁变形;井筒憋压导致射孔枪异常起爆;缓慢加压起爆。A 井第 1 段
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