徑向鉆孔施工中的管道清潔工具

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技術(shù)背景

徑向鉆孔技術(shù)是利用高壓水射流及井下動(dòng)力鉆具聯(lián)合破巖，在一口油氣井內(nèi)的不同深度和方向上鉆出多個(gè)徑向小井眼的新型增產(chǎn)措施，其工藝周期短，投資少，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，為注入井的解堵增注及采油/氣井增加泄流面積、提高原油產(chǎn)量提供了一種新的低成本技術(shù)手段。徑向鉆孔技術(shù)可分為套管開窗及地層鉆進(jìn)兩部分。目前，套管開窗是利用專用套管開窗工具來完成的，其開窗操作簡(jiǎn)單可靠，窗口完整，不會(huì)對(duì)井筒和水泥環(huán)造成多余傷害，但工具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，內(nèi)部流道狹窄，當(dāng)井下水質(zhì)差、含雜質(zhì)較多時(shí)極易發(fā)生堵塞，造成施工中止，需要起出工具重新檢修清理后才能再次下井施工，不僅延長(zhǎng)了施工周期，增加了施工費(fèi)用，同時(shí)還會(huì)增加其他井下事故發(fā)生的幾率。針對(duì)上述存在的問題研制了一種管道清潔工具，適用于徑向鉆孔施工中對(duì)井筒的預(yù)處理，保證井筒清潔，預(yù)防工具堵塞。

結(jié)構(gòu)及原理

管道清潔工具結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由上接頭、循環(huán)管、油管刮削器及套管刮削器組成。其中，上接頭用于連接上部油管。循環(huán)管是一個(gè)加厚油管短節(jié)，管壁處開有循環(huán)孔用于連通油套環(huán)空。油管刮削器用于油管內(nèi)壁的刮削清潔，工具外表分上下兩排各均布4個(gè)安裝槽，且兩排安裝槽之間錯(cuò)開45°角，兩排疊加，保證刮削塊布滿圓周。刮削塊內(nèi)側(cè)安裝支撐彈簧，不受外力作用時(shí)，支撐彈簧張開，刮削塊處工具外徑大于油管內(nèi)徑，受到外力擠壓后，刮削塊處外徑可以縮小，工具能夠順利進(jìn)入油管，且保證刮削塊緊貼要刮削處理的油管內(nèi)壁，增強(qiáng)刮削效果。套管刮削器用于套管內(nèi)壁的刮削清潔，其結(jié)構(gòu)與油管刮削器相同，但尺寸較大，且套管刮削器內(nèi)部通孔較大，流體通過時(shí)幾乎無壓降。現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，將上接頭、循環(huán)管、套管刮削器依次連接好，下入井筒內(nèi)，用27/8”油管將套管刮削器等部分輸送至設(shè)計(jì)位置，油管下井前用φ58mm通徑規(guī)通管，保證內(nèi)壁完好無縮頸等損傷，同時(shí)對(duì)油管進(jìn)行初步清潔處理。在正常狀態(tài)下，套管刮削器支撐彈簧處于張開狀態(tài)，刮削塊的外徑大于套管內(nèi)徑，當(dāng)受到外力擠壓時(shí)，支撐彈簧壓縮，刮削塊外徑縮小，能夠下入套管中，并在下行過程中實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)壁的刮削清潔。工具下到設(shè)計(jì)位置后，循環(huán)正洗，將雜質(zhì)洗出井筒。接取循環(huán)出口樣品，無雜質(zhì)時(shí)停止洗井。從井口向油管內(nèi)投入油管刮削器，與套管刮削器原理相同，工具進(jìn)入油管后，刮削塊對(duì)油管內(nèi)壁有一個(gè)正壓力，此時(shí)再次正洗，在液壓作用下，油管刮削器能夠順利在油管內(nèi)滑動(dòng)，進(jìn)行油管內(nèi)壁刮削清潔。套管刮削器上接頭處設(shè)計(jì)有限位臺(tái)階，能夠避免油管刮削器滑出油管管柱，落入井底。工具下滑到循環(huán)管循環(huán)孔之前，管柱內(nèi)部呈半堵塞狀態(tài)，洗井泵壓較高，當(dāng)工具劃過循環(huán)孔后，水可通過循環(huán)孔進(jìn)行循環(huán)，此時(shí)泵壓下降，證明油管內(nèi)壁清潔結(jié)束，繼續(xù)循環(huán)洗井，接取樣品，直至出口樣品中無雜質(zhì)，符合要求。如果油管內(nèi)壁附著雜質(zhì)較多，可多次投入油管刮削器、正洗，最大程度的保證井筒清潔，達(dá)到要求后，起出油管管柱，處理完畢。

地面試驗(yàn)

為檢驗(yàn)工具的使用性能，需要對(duì)工具進(jìn)行地面試驗(yàn)檢測(cè)。目前套管刮管器已有成熟產(chǎn)品，因此僅設(shè)計(jì)加工了專用循環(huán)短節(jié)及油管刮管器，如圖2所示。試驗(yàn)時(shí)，選取2m長(zhǎng)27/8”油管短節(jié)模擬井下油管管柱，下方連接循環(huán)短節(jié)，把油管刮管器塞入油管短節(jié)內(nèi)，短節(jié)上接頭處連接打壓接頭，連接高壓管線及高壓泵。連接完畢后，啟動(dòng)高壓泵，向油管短節(jié)內(nèi)打壓，進(jìn)行油管清潔作業(yè)。試驗(yàn)表明，在該試驗(yàn)條件下，排量120L/min，泵壓3.8MPa時(shí)，油管刮管器可順利通過油管短節(jié)，實(shí)現(xiàn)刮削清潔。

應(yīng)用情況及結(jié)語

J31井是1979年5月6日完井的一口預(yù)探井/直井，完井后對(duì)油層進(jìn)行試油作業(yè)，效果不佳后長(zhǎng)停井。2019年10月，對(duì)該井2348～2404m施工井段實(shí)施徑向鉆孔作業(yè)，建設(shè)取水井。施工前發(fā)現(xiàn)，油管管壁附著較多銹渣、灰末等雜質(zhì)，下井使用可能造成工具堵塞，影響施工質(zhì)量。為此，利用管道清潔工具對(duì)井筒進(jìn)行了嚴(yán)格的清潔處理，鉆孔施工中，開窗鉆進(jìn)順利，鉆壓穩(wěn)定，無堵塞情況發(fā)生。目前，管道清潔工具已在徑向鉆孔施工中應(yīng)用3口井，施工中均無工具堵塞情況發(fā)生，成功率達(dá)100％。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，管道清潔工具能夠有效完成井筒清潔處理，預(yù)防工具堵塞，為徑向鉆孔施工創(chuàng)造良好條件，避免了因工具堵塞造成的起下管柱、工具維修等作業(yè)，降低了施工費(fèi)用，縮短了施工周期，為徑向鉆孔技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

作者：韓龍 單位：長(zhǎng)城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院