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在頁巖油氣資源開發(fā)進(jìn)程中，水平井多級(jí)壓裂技術(shù)已成為主流開采方式，而連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)作為壓裂后井筒清理、修井等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的核心支撐，卻長期面臨鉆磨橋塞卡鉆、沖砂排量不足、小管柱作業(yè)空間受限等行業(yè)難題。本文針對(duì)頁巖油氣井連續(xù)油管作業(yè)中的三大核心場景 —— 高效鉆磨橋塞、過橋塞與滑套沖砂、小管柱鉆磨修井，系統(tǒng)分析技術(shù)痛點(diǎn)，提出創(chuàng)新解決方案，并結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用案例驗(yàn)證技術(shù)成效，同時(shí)對(duì)未來技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行展望，為頁巖油氣高效開發(fā)提供技術(shù)參考。
 
水平井連續(xù)油管高效鉆磨橋塞技術(shù)
 
頁巖油氣井多采用橋塞封堵實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓裂，壓裂后需通過連續(xù)油管鉆磨清理橋塞。然而，鉆磨過程中金屬碎片卡鉆、連續(xù)油管螺旋自鎖、碎片堆積頂鉆等問題頻發(fā)，嚴(yán)重影響作業(yè)效率與施工安全?？ㄣ@風(fēng)險(xiǎn)高，橋塞殘留的卡瓦碎片、鎢鋼塊等金屬材料，易導(dǎo)致磨鞋與井壁卡死，引發(fā)卡鉆事故，不僅延誤工期，還可能造成管柱損壞。
 
螺旋自鎖難題，長水平段尤其是井筒軌跡大于 90 度的上坡井段，連續(xù)油管沿程摩阻大，下行阻力顯著增加，鉆磨時(shí)易形成螺旋自鎖，限制管柱下入深度，無法完成全井段橋塞清理。
碎片清理困難：鉆磨產(chǎn)生的金屬碎片密度大，常規(guī)循環(huán)方式難以將其帶出井筒，碎片易堆積在下部橋塞上部，導(dǎo)致 “有鉆壓無進(jìn)尺” 的頂鉆干磨現(xiàn)象，大幅降低鉆磨效率。
 
針對(duì)上述問題，通過工具升級(jí)、工藝優(yōu)化與流體體系創(chuàng)新，形成全方位技術(shù)方案：增強(qiáng)螺桿鉆動(dòng)力與清洗能力，將螺桿鉆定子、轉(zhuǎn)子等級(jí)數(shù)從 3.5 級(jí)提升至 5 級(jí)，扭矩從 560Nm 增至 1046Nm；同時(shí)在轉(zhuǎn)子芯軸加工 9mm 水眼，排量從 350L/min 提升至 550L/min，既增強(qiáng)鉆磨動(dòng)力，又提高井筒清洗效率，減少卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。
 
設(shè)計(jì)專用磨銑工具，研發(fā)五翼凹面磨鞋，外徑控制在井筒尺寸的 95％~98％，通過 “罩住磨銑” 的方式使金屬顆粒更細(xì)小，進(jìn)一步降低卡鉆概率；配套雙向防卡磨鞋，提升工具適應(yīng)性。
引入水力振蕩器破阻：以循環(huán)水為動(dòng)力，水力振蕩器可產(chǎn)生軸、徑向震動(dòng)，將油管與井筒間的靜摩擦力轉(zhuǎn)化為動(dòng)摩擦，有效破解連續(xù)油管尾部螺旋自鎖問題，增加管柱下入深度。
 
高效碎片打撈體系，創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有負(fù)壓功能的文丘里 + 強(qiáng)磁打撈筒、文丘里套銑打撈筒，對(duì)井下較大金屬固相顆粒進(jìn)行靶向打撈；同時(shí)采用 “保持循環(huán)起管柱” 工藝，距井口 50m 時(shí)停泵，并向油套環(huán)空注入水合物抑制劑，井口通過保溫材料包裹、電熱帶加熱、鍋爐升溫等措施防結(jié)冰，確保作業(yè)安全。
 
現(xiàn)場應(yīng)用成效顯著。在北 217-4HF 井投用。該井油層套管外徑 139.7mm、壁厚 10.54mm、內(nèi)徑 118.62mm（鋼級(jí) P110），井下含 28 個(gè)可溶橋塞（外徑 103.2mm、內(nèi)徑 38mm、長度 415mm，承壓 70MPa、耐溫 150℃）。采用上述技術(shù)一次性鉆磨 28 個(gè)橋塞，鉆塞后日產(chǎn)氣達(dá) 14~15 萬方，實(shí)現(xiàn)高效投產(chǎn)。
 
在蘇 4-11HF 井應(yīng)用。3 天內(nèi)完成 17 個(gè)橋塞鉆磨施工，單井日產(chǎn)氣 7~8 萬方。與進(jìn)口工具相比，本技術(shù)工具成本僅為前者的 1/5，顯著降低作業(yè)成本，同時(shí)提升施工效率與安全性。近年來累計(jì)施工 18 井次，平均鉆速達(dá) 30~149min / 個(gè)，技術(shù)穩(wěn)定性與適應(yīng)性得到充分驗(yàn)證，為頁巖氣井橋塞清理提供成熟解決方案。
 
連續(xù)油管水平井過橋塞、滑套沖砂技術(shù)
 
水平井壓裂后，過橋塞、滑套沖砂是恢復(fù)井筒通暢的關(guān)鍵步驟。但連續(xù)油管通徑小、滑套結(jié)構(gòu)特殊等因素，導(dǎo)致沖砂排量不足、砂卡風(fēng)險(xiǎn)高、可溶球砂埋等問題突出，制約氣井產(chǎn)能釋放。
 
主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括沖砂排量不足、滑套與可溶球難題、噴嘴易砂堵。沖砂排量不足：水平井沖砂需求排量是直井的數(shù)倍，而連續(xù)油管通徑有限，常規(guī)工具無法滿足大排量沖砂要求，易造成砂粒沉積，增加管柱砂卡風(fēng)險(xiǎn)?；着c可溶球難題：部分氣井采用 “壓裂管柱 + 噴射工具” 工藝，投球打開滑套后噴砂射孔，噴嘴易砂堵；且滑套通徑小，沖砂時(shí)易截流沉砂；同時(shí)可溶球易被砂埋無法溶解，導(dǎo)致后續(xù)壓裂作業(yè)無法推進(jìn)。
 
應(yīng)對(duì)上述問題進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。安全型沖砂開滑套工具：研發(fā)小直徑?jīng)_砂開滑套工具，具備金屬密封功能，若工具卡鉆可投球脫手；若脫手失敗，可溶球溶解后仍能保證油套正常連通壓井，實(shí)現(xiàn) “雙重安全保障”。自動(dòng)過橋塞工具體系：針對(duì)橋塞復(fù)雜結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)防卡球型噴嘴、防酸單流閥 + 倒角連接器等工具，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過橋塞，避免沖砂過程中卡鉆；同時(shí)配套小直徑連接器安全閥，適應(yīng)小通徑滑套作業(yè)?？扇芮蛉芙饨鉀Q方案：研發(fā)鐵離子鹽酸溶液（15% HCl+2% 緩蝕劑 + 1.5% 鐵離子穩(wěn)定劑）作為溶球保護(hù)液，結(jié)合連續(xù)油管正擠酸溶球技術(shù)，有效解決可溶球砂埋不溶解難題，保護(hù)連續(xù)油管免受腐蝕。低摩阻循環(huán)液體系：配制 0.25% 胍膠 + 1% KCL+2‰復(fù)合醇醚 + 0.07% 減阻劑循環(huán)液，將泵壓從 50MPa 降至 25MPa 以下，排量提升至 350~400L/min，滿足水平井大排量沖砂需求，降低作業(yè)壓力。
 
在北 213-8HF 井應(yīng)用：該井 4527m 處噴砂射孔壓裂后，正循環(huán)超壓 92MPa 停泵，油套不通且管柱內(nèi)外砂堵，無法開展二級(jí)滑套壓裂。采用球型噴嘴 + 小直徑連接器安全閥，成功通過內(nèi)徑 39.75mm 的二級(jí)滑套，沖砂后打壓頂開 4480m 處內(nèi)徑 36.5mm 的一級(jí)滑套，保障壓裂順利完成，投產(chǎn)后日產(chǎn)氣 7~8 萬方。在松深 1 井應(yīng)用：作為長嶺斷陷重點(diǎn)氣井，3 級(jí)噴砂射孔壓裂后砂堵嚴(yán)重。通過連續(xù)油管過 5 個(gè)封隔器中心管、3 個(gè)小直徑滑套沖砂，并實(shí)施氣舉誘噴至 4295.7m 井底隔離閥，有效恢復(fù)氣井產(chǎn)能。在金 1-4HF 井應(yīng)用：為梨南氣田評(píng)價(jià)井，14 段壓裂后需過 2300mm（內(nèi)徑 50.3mm）小油管及 5 個(gè)大通徑可溶球橋塞。先配制 200m³ 低摩阻循環(huán)液，用 1.5 寸連續(xù)油管 + 安全閥 + 球形噴嘴沖砂；再用 16m³ 溶球保護(hù)液正擠憋壓，成功溶解 5 個(gè)橋塞，恢復(fù)日產(chǎn)氣 5 萬方。
 
連續(xù)油管小管柱鉆磨修井技術(shù)
 
氣井常采用 2-3/8″小油管或速度管柱生產(chǎn)，利用小通徑提升氣體流速、排出井下積液，減少地層水淹。但小管柱結(jié)蠟、結(jié)垢后疏通難度大，帶壓起管存在高壓風(fēng)險(xiǎn)，連續(xù)油管作業(yè)空間僅 2~3mm，常規(guī)工具與工藝難以適用。排量不足：連續(xù)油管配套的 1-11/16″、2-1/8″小螺桿鉆，最大排量分別僅 120L/min、180L/min，遠(yuǎn)低于修井鉆磨所需的 350~400L/min，無法有效沖洗巖屑，影響鉆磨效率。鉆壓難控制：2-1/8″進(jìn)口小螺桿鉆最大扭矩僅 347N?m，鉆壓超過 150KG 易憋鉆，鉆壓不足則磨銑無進(jìn)尺，難以平衡鉆磨效率與工具安全。工具適應(yīng)性差：2-3/8″、2-7/8″油管內(nèi)作業(yè)空間僅 2~3mm，常規(guī)磨銑、打撈工具無法下入；且氣密封油管（如 S13Cr 材質(zhì)）具有粘、黏、硬、韌特性，普通磨銑工具磨損快，難以實(shí)現(xiàn)有效鉆磨。
 
技術(shù)創(chuàng)新突破包括：空心小螺桿鉆升級(jí)，在 1-11/16″、2-1/8″螺桿鉆轉(zhuǎn)子芯軸加工通孔，搭配 3.5mm、4.5mm 水嘴調(diào)節(jié)排量，使兩種螺桿鉆排量均提升至 300~350L/min，滿足鉆磨沖洗需求，解決排量不足問題；自動(dòng)加鉆壓裝置，利用螺桿鉆工作時(shí)轉(zhuǎn)子兩端 3.5MPa 的壓力差，結(jié)合工具不平衡面積，研發(fā)自動(dòng)送鉆裝置，通過泵壓排量精準(zhǔn)控制鉆壓在 100~150N?m 范圍，公式為F = P×S/10KN（F 為鉆壓，P 為轉(zhuǎn)子上下端壓力差，S 為工具不平衡面積），實(shí)現(xiàn)鉆壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)，避免憋鉆或無進(jìn)尺；專用磨銑工具體系，針對(duì)不同材質(zhì)與工況，設(shè)計(jì) 43~56mm 小直徑磨銑工具，采用 YG7、YG8 硬質(zhì)合金及 PDC 材料；針對(duì) S13Cr 氣密封油管，創(chuàng)新碳化硼 + PDC 復(fù)合材質(zhì)磨銑工具，提升耐磨性與鉆磨效率；低摩阻循環(huán)液優(yōu)化，配制 0.3% 胍膠 + 1.5% 白油 + 1.25% 乳化劑循環(huán)液，降低管柱摩阻，為工具下入與巖屑攜帶提供保障。
 
2020-2021 年，該技術(shù)累計(jì)完成 18 井次小管柱鉆磨修井作業(yè)，顯著提升氣井產(chǎn)能，獲得甲方高度認(rèn)可，為小油管氣井修井提供了成熟技術(shù)范式。
 
連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)未來展望
 
隨著頁巖油氣開發(fā)向低壓、深層、極寒等復(fù)雜工況延伸，連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)需進(jìn)一步創(chuàng)新突破，未來將重點(diǎn)聚焦以下方向：
 
低壓漏失氣井沖砂技術(shù)。松南氣田登婁庫組氣井壓力系數(shù)僅 0.35，屬于典型低壓漏失井，常規(guī)沖砂液易漏失，無法形成有效循環(huán)。后續(xù)將研發(fā)連續(xù)油管低密度泡沫沖砂、同心連續(xù)油管負(fù)壓沖砂工藝，通過泡沫流體降低漏失量、負(fù)壓增強(qiáng)攜砂能力，解決低壓井沖砂難題。
 
產(chǎn)氣剖面測試技術(shù)。為精準(zhǔn)評(píng)價(jià)氣井產(chǎn)能、確定合理工作制度、指導(dǎo)配產(chǎn)與儲(chǔ)層改造，需開展連續(xù)油管內(nèi)穿光纖測產(chǎn)氣剖面技術(shù)研究。利用光纖實(shí)時(shí)監(jiān)測井下壓力、溫度、流量分布，為地層壓降分析、儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)與開發(fā)方案優(yōu)化提供精細(xì)化數(shù)據(jù)支撐。
 
套管徑向鉆井技術(shù)。圍繞增注增產(chǎn)、壓裂導(dǎo)向、老井挖潛、小直徑生產(chǎn)管柱解堵等需求，開發(fā)連續(xù)油管套管徑向鉆井技術(shù)。通過在套管上鉆出徑向分支井眼，擴(kuò)大儲(chǔ)層接觸面積，提升老井采收率，同時(shí)為壓裂提供精準(zhǔn)導(dǎo)向，優(yōu)化裂縫發(fā)育形態(tài)。
 
極寒地區(qū)冬季保溫技術(shù)。大慶、吉林等地區(qū)冬季氣溫低至 - 30℃~-40℃，連續(xù)油管設(shè)備易凍堵，無法正常施工。未來將研發(fā)冬季保溫配套技術(shù)，包括設(shè)備加熱系統(tǒng)、管柱保溫裝置、循環(huán)液防凍體系等，預(yù)計(jì)可延長施工周期 2.3~3 個(gè)月，減少氣井躺井時(shí)間，提升開發(fā)效益。