CN119553977A - 一种水平井连续管遇卡解卡方法及解卡系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连续管作业技术领域，特别是涉及一种水平井连续管遇卡解卡方法及解卡系统，所述解卡方法包括：在水平井连续管冲砂、钻磨作业中，当出现井口失返而卡钻时，增大正循环连续管排量，上下活动连续管解卡，若无法解卡，向连续管与套管的环空泵注液氮，同时连续管内泵注冲砂钻磨液体，直至完成解卡作业；在该过程中，若液氮泵注超压则停泵，连续管内继续泵注冲砂钻磨液体，直至出现连续管载荷吨位上涨或油、套压差降低的现象，再继续环空泵注液氮，同时连续管逐步降低泵注排量，直至连续管悬重基本正常；然后提升连续管排量并上下活动连续管，直至完成解卡作业。通过本解卡方法及解卡系统，能有效解决解卡难度大、耗时长和成本高的问题。

Description

一种水平井连续管遇卡解卡方法及解卡系统

技术领域

本发明涉及连续管作业技术领域，特别是涉及一种水平井连续管遇卡解卡方法及解卡系统。

背景技术

国内外非常规油气藏开发主要采用“水平井+体积压裂”技术思路，通常采用桥塞分段分簇压裂工艺或连续管细分切割压裂工艺进行分段加砂压裂，以实现储层的充分改造。压裂改造完成后，其排液阶段常因压裂段出砂、可溶桥塞残留物而造成井筒堵塞，影响油气井投产，一般需要通过冲砂或钻磨的方式进行井筒清理。相比于常规油管的井筒清理作业，使用连续管进行井筒清理作业施工周期短，且全程带压作业基本无井控和环保风险，因此，在非常规油气田开发中，国内外常常采用连续管进行冲砂或钻磨作业。

在冲砂或钻磨作业中，受套管异常、工具或设备失效、冲砂钻磨液漏失及人员操作不当等因素影响，卡钻事故时有发生。相比常规油管，连续管存在管径小、强度低等特点，当连续管冲砂或钻磨遇卡时，不能通过泵注排量的有效提升，将卡点附近井筒的压裂砂或钻屑通过油套环空携带出井筒，同时，连续管靠低吨位活动解卡困难，而贸然大吨位上提又易造成连续管断脱落井，导致事故进一步复杂化。目前，仅有的处理方式是穿心打捞，即采用割管、套铣冲砂、打捞的方式进行处理，往往解卡处理难度大、耗时长、成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种水平井连续管遇卡解卡方法及解卡系统，能有效解决解卡难度大、耗时长和成本高的问题。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种水平井连续管遇卡解卡方法，包括以下步骤：

步骤S₁. 当出现井口失返而卡钻时，增大正循环连续管排量，上下活动连续管解卡，若无法解卡，进入步骤S₂；

步骤S₂. 向连续管与套管的环空泵注液氮，同时连续管内泵注冲砂钻磨液体，直至完成解卡作业；在该过程中，若液氮泵注超压则停泵，连续管内继续泵注冲砂钻磨液体，直至出现连续管载荷吨位上涨或油、套压差降低的现象，再继续环空泵注液氮，同时连续管逐步降低泵注排量，直至连续管悬重基本正常；然后提升连续管排量并上下活动连续管，直至完成解卡作业。

在向连续管内泵注冲砂钻磨液体前，下压连续管使其处于压缩状态。

所述超压具体指超过预设的超压保护值，所述超压保护值低于套管限压。

在液氮泵注过程中，向环空泵注液氮至压力值逐渐趋于稳定值；若环空液氮的压力值降低超过5MPa，则继续向环空泵注液氮，维持压力值为稳定值。

在解卡作业过程中，若油、套压差增大，提高连续管的泵注排量。

一种水平井连续管遇卡解卡系统，包括液氮泵注设备和冲砂钻磨液体泵注设备，所述液氮泵注设备用于向连续管与套管的环空泵注液氮，所述冲砂钻磨液体泵注设备用于在泵注液氮的同时，向连续管内泵注冲砂钻磨液体。

所述液氮泵注设备包括依次相连的液氮源、第一连通管和第一返排阀门，所述第一返排阀门另一端和连续管与套管的环空连通；所述第一连通管上还设有液氮泵车和第一旋塞阀；所述冲砂钻磨液体泵注设备包括依次相连的冲砂钻磨液体储罐和第二连通管，所述第二连通管另一端与连续管连通，所述第二连通管上还设有泵车和第二旋塞阀。

还包括第三连通管，所述第三连通管上还设有第三旋塞阀，所述第二连通管上还设有第四旋塞阀；所述第三连通管一端与第一旋塞阀和第一返排阀门之间的第一连通管连通，另一端与第四旋塞阀和第二旋塞阀之间的第二连通管连通。

所述第二连通管上还设有过滤器。

还包括依次相连的第二返排阀门、放喷节流管汇以及沉砂罐；所述第二返排阀门和连续管与套管的环空连通；所述沉砂罐另一端通过第四连通管与冲砂钻磨液体储罐相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、本发明中，环空泵注液氮，液氮进入环空前已气化为氮气，气体在压差作用下的渗透效果更好。进一步的，由于气体从高压端运移到低压端具有膨胀属性，那么，氮气从上部环空渗流到下部井筒的过程中，体积会逐渐膨胀，而体积膨胀的氮气，可逐步将靠近下部井筒的砂塞由远至近逐步推松，并向下部井筒的远端推送，从而将连续管和环空之间的砂塞全部推松、摊开，甚至将大部分砂粒扫至钻具位置以远的下部井筒，消除砂塞以完成解卡。在泵注液氮的同时，向连续管管内持续泵注液体，是为平衡连续管内外压差，避免挤毁连续管。

本发明提供了一种简单、高效、经济的连续管解卡方法，能解决水平井连续管冲砂、钻磨作业中砂粒或碎屑至卡的卡钻事故，能有效解决现有技术中采用常规的悬吊、循环和活动解卡处理成功率低，而穿心打捞解卡处理难度大，耗时长、成本高的问题。

2、本发明中，在向连续管内泵注冲砂钻磨液体前，下压连续管使其处于压缩状态，而不是拉伸状态（拉伸状态壁厚变薄、强度降低），能有效避免连续管挤毁变形。

3、本发明设置了超压停泵的机制，充分考虑了连续管的现有强度和套管限压，使得解卡过程更加安全。

4、本发明在液氮泵注过程中，保持压力值在稳定值，能在套管限压的情况下，尽可能提升砂塞上部环空的氮气压力，能尽量增大渗流量，提高解卡效果。

5、本发明的解卡系统，包括液氮泵注设备和冲砂钻磨液体泵注设备，能实现向连续管与套管的环空泵注液氮，同时向连续管内泵注冲砂钻磨液体，能解决水平井连续管冲砂、钻磨作业中砂粒或碎屑至卡的卡钻事故。

6、本发明中，通过第三连通管、第三旋塞阀和第四旋塞阀的设计，使得能将液氮泵注至连续管内，也能将冲砂钻磨液体泵注至连续管与套管的环空，可以实现将液氮同时泵注至连续管内和连续管与套管的环空，或者将冲砂钻磨液体同时泵注至连续管内和连续管与套管的环空，解卡过程可以根据实际情况，进行选择性的使用。

7、通过第二返排阀门、放喷节流管汇以及沉砂罐的设置，能实现冲砂钻磨液体的收集和循环使用。

8、所述第二连通管上还设有过滤器，主要用于过滤循环的冲砂钻磨液。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明中解卡系统的结构示意图；

图2为本发明中连续管砂卡（碎屑）卡钻井筒示意图；

图中标记：

1、液氮源，2、第一连通管，3、第一返排阀门，4、连续管，5、液氮泵车，6、第一旋塞阀，7、冲砂钻磨液体储罐，8、第二连通管，9、泵车，10、第二旋塞阀，11、第三连通管，12、第三旋塞阀，13、第四旋塞阀，14、过滤器，15、第二返排阀门，16、放喷节流管汇，17、沉砂罐，18、环空压力，19、砂塞，20、井筒压力。

具体实施方式

实施例1

作为本发明基本实施方式，本发明包括一种水平井连续管遇卡解卡方法，包括以下步骤：

步骤S₁. 当出现井口失返而卡钻时，增大正循环连续管4排量，上下活动连续管4解卡，若无法解卡，进入步骤S₂。

步骤S₂. 向连续管4与套管的环空泵注液氮，同时连续管4内泵注冲砂钻磨液体，直至完成解卡作业。在该过程中，若液氮泵注超压则停泵，连续管4内继续泵注冲砂钻磨液体，直至出现连续管4载荷吨位上涨或油、套压差降低的现象，再继续环空泵注液氮，同时连续管4逐步降低泵注排量，直至连续管4悬重基本正常。然后适当提升连续管4排量并上下活动连续管4，直至完成解卡作业。

实施例2

作为本发明一较佳实施方式，本发明包括一种水平井连续管遇卡解卡方法，包括以下步骤：

步骤S₁. 当出现井口失返而卡钻时，增大正循环连续管4排量，上下活动连续管4解卡，若无法解卡，进入步骤S₂。

步骤S₂. 在考虑连续管4的现有强度和套管限压下，设置超压保护值，所述超压保护值低于套管限压。向连续管4与套管的环空泵注液氮，同时连续管4内泵注冲砂钻磨液体，直至完成解卡作业。其中，在向连续管4内泵注冲砂钻磨液体前，下压连续管4使其处于压缩状态，而不是拉伸状态，避免连续管4挤毁变形。

在泵注液氮和冲砂钻磨液体的过程中，若液氮泵注超压即压力超过预设的超压保护值，则停泵，连续管4内继续泵注冲砂钻磨液体。密切关注油、套压力变化和连续管4载荷变化，若出现连续管4载荷吨位上涨或油、套压差降低等现象，说明导致卡钻的碎屑（压裂砂或钻磨碎屑）已松动，再继续环空泵注液氮，同时连续管4逐步降低泵注排量，直至连续管4悬重基本正常。然后适当提升连续管4排量并上下活动连续管4，直至完成解卡作业。

实施例3

作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括一种水平井连续管遇卡解卡系统，包括液氮泵注设备和冲砂钻磨液体泵注设备。所述液氮泵注设备用于向连续管4与套管的环空泵注液氮，同时，所述冲砂钻磨液体泵注设备用于向连续管4内泵注冲砂钻磨液体。

具体的，所述液氮泵注设备包括依次相连的液氮源1、第一连通管2和第一返排阀门3，所述第一返排阀门3与连续管4与套管的环空连通。所述第一连通管2上还设有液氮泵车5和第一旋塞阀6。所述冲砂钻磨液体泵注设备包括依次相连的冲砂钻磨液体储罐7和第二连通管8，所述第二连通管8另一端与连续管4连通，所述第二连通管8上还设有泵车9和第二旋塞阀10。

利用该系统进行解卡，具体解卡流程如下：

打开第一返排阀门3、第一旋塞阀6和第二旋塞阀10。同时启动液氮泵车5和泵车9，并设置好超压保护值，若套管限压55MPa，超压保护值最高可设置为54MPa。待设备运行状态稳定后，经第二旋塞阀10，向连续管4泵注冲砂钻磨液体，同时，经第一旋塞阀6和第一返排阀门3，向连续管4与套管的环空泵注液氮，持续泵注液氮直至超压停泵。关闭第一返排阀门3，继续按设定排量进行连续管4泵注。该过程密切关注油、套压力变化和连续管4载荷变化，若油、套压差增大可适当提高连续管4的泵注排量。当连续管4悬重上涨和油、套压差降低现象出现后，说明导致卡钻的碎屑（压裂砂或钻磨碎屑）已松动，继续连续管4泵注。提高连续管4排量，同时，上下活动连续管4并进行短程起下，直至将钻具拖出预判的遇卡井段，结束解卡作业。

实施例4

作为本发明最佳实施方式，本发明包括一种水平井连续管遇卡解卡系统，参照说明书附图1，包括液氮泵注设备以及冲砂钻磨液体泵注设备。所述液氮泵注设备包括依次相连的液氮源1、第一连通管2和第一返排阀门3，所述第一返排阀门3和连续管4与套管的环空连通。所述第一连通管2上还设有液氮泵车5和第一旋塞阀6。所述液氮源1为液氮罐车。所述冲砂钻磨液体泵注设备包括依次相连的冲砂钻磨液体储罐7和第二连通管8，所述第二连通管8另一端与连续管4连通，所述第二连通管8上还设有泵车9和第二旋塞阀10。

进一步的，还包括第三连通管11，所述第三连通管11上还设有第三旋塞阀12，所述第二连通管8上还设有第四旋塞阀13。所述第三连通管11一端与第一旋塞阀6和第一返排阀门3之间的第一连通管2连通，另一端与第四旋塞阀13和第二旋塞阀10之间的第二连通管8连通。

进一步的，为了实现冲砂钻磨液体的循环利用，还可以包括依次相连的第二返排阀门15、放喷节流管汇16以及沉砂罐17。所述第二返排阀门15和连续管4与套管的环空连通；所述沉砂罐17另一端通过第四连通管与冲砂钻磨液体储罐7相连，所述第四连通管上可以设置有泵体。

更进一步的，为了过滤循环的冲砂钻磨液，所述第二连通管8上还设有过滤器14。

利用上述系统完成水平井连续管遇卡解卡，具体解卡方法如下：

步骤S₁. 当出现井口失返而卡钻时，增大正循环连续管4排量，上下活动连续管4解卡，若无法解卡，进入步骤S₂。

步骤S₂. 向连续管4与套管的环空泵注液氮，同时连续管4内泵注冲砂钻磨液体，直至完成解卡作业。具体的，包括以下步骤：

步骤S₂₁. 下压连续管4至悬重-8t，关闭第三旋塞阀12，打开第一返排阀门3、第一旋塞阀6、第二旋塞阀10以及第四旋塞阀13。

步骤S₂₂. 同时启动泵车9和液氮泵车5，并设置好超压保护值，所述超压保护值低于套管限压，若套管限压55MPa，超压保护值最高可设置为54MPa。待运行状态稳定后，经第二旋塞阀10以及第四旋塞阀13，由连续管4泵注冲砂钻磨液体，依据管径确定排量，一般2″连续管4排量100L/min、2³/₈″连续管4排量150L/min；同时，经第一旋塞阀6和第一返排阀门3，由油套环空泵注液氮，一般液氮排量150-200L/min，持续泵注液氮直至超压停泵。

步骤S₂₃. 关闭第一返排阀门3，继续按设定排量进行连续管4泵注。该过程密切关注油、套压力变化和连续管4载荷变化，若油、套压差增大可适当提高连续管4的泵注排量。

步骤S₂₄. 当连续管4悬重上涨和油、套压差降低现象出现后，说明导致卡钻的碎屑（压裂砂或钻磨碎屑）已松动，继续连续管4泵注。若连续管4正常悬重为8t，当悬重恢复至≥6t时，则认为连续管4悬重基本恢复正常。

步骤S₂₅. 提高连续管4排量，一般2″连续管4提至600L/min、2³/₈″连续管4排量750L/min，同时，上下活动连续管4并进行短程起下，直至将钻具拖出预判的遇卡井段，结束解卡作业。

上述解卡方法中，参照说明书附图2，连续管4在冲砂或钻磨过程中，若发生砂卡（碎屑卡）卡钻，上提、下放管柱都无反应，即常说的彻底卡死的情况下，砂塞19和连续管4将井筒隔断为上部油套环空和下部井筒两部分。

连续管4冲砂或钻磨作业时，往往井筒压力20较低，一般低于10MPa。

设砂塞19渗透率为k，环空泵注液氮后的最终环空压力18为P1，则根据达西渗流公式：

上式中，各参数分别为：

P1-砂塞19上部环空的液氮压力；

P2-砂塞19下部井筒压力；

A-环空截面积；

K-液氮或冲砂钻磨液体的渗透系数；

u--液氮或冲砂钻磨液体的动力粘度；

L-井筒中砂塞19长度。

在环空泵注液氮的解卡方法中，上述达西公式的各参数除P1外，其他均相对为定数。为保证氮气或冲砂钻磨液体的渗流量Q，应在套管限压的情况下，尽可能提升P1的值。故在实际解卡作业中，若套管限压55MPa，则可向环空泵注液氮至压力值逐渐趋于稳定值，所述稳定值为泵注到后期压力趋于一个稳定不变的值，所述稳定值跟砂塞有关。本实施例中，所述稳定值可以为54MPa，当环空氮气的压力值降低超过5MPa，则可继续向环空泵注液氮，维持P1为54MPa。

液氮进入环空前已气化为氮气，一旦环空的氮气通过砂塞进入下部井筒，依据理想气体状态方程pV=nRT，在井筒条件下，氮气的物质的量n、气体常数R和井筒的热力学温度T可认为不变，则可以得出下述公式：

P1×V1=P2×V2

上式中，各参数分别为：

P1-上部环空的氮气压力；

V1-上部环空的氮气体积；

P2-下部井筒的氮气压力；

V2-下部井筒的氮气体积；

由上式可知，由于P1>P2，因此V1<V2，即是说，气体从高压端运移到低压端具有膨胀属性，那么，氮气从上部环空渗流到下部井筒的过程中，体积会逐渐膨胀，而体积膨胀的氮气，可逐步将靠近下部井筒的砂塞19由远至近逐步推松，并向下部井筒的远端推送，从而将连续管和环空之间的砂塞全部推松、摊开，甚至将大部分砂粒扫至钻具位置以远的下部井筒，消除砂塞以完成解卡。

实施例5

作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括一种水平井连续管遇卡解卡方法。该井为一口油水平井，人工井底4427m，造斜点560m，入窗点2424m，水平段长2087m，套管完井，套管外径139.7mm、内径124.26mm。采用连续管4底封拖动压裂工艺压裂改造56段，压后使用2.375in连续管4入井冲砂，地面节流管汇通过16mm油嘴控制回压在2.2-4.4MPa之间，期间短起回拖6次，累计返出砂量约8m³；当冲至3672m并回拖至2627m时，井口失返且井口压力由3.9MPa降至0，上提遇卡，最大上提力18.4t（回拖正常悬重16t），打开采油树另一侧侧翼通道，节流管汇调整至直排通道（无油嘴），连续管4泵注排量700-900L/min，井口依然失返。

解卡阶段1：连续管4停止上提，增大排量尝试活动连续管4解卡。具体的，增大泵注排量，返排口间断性出液，返排排量20-500L/min，尝试上提、下压活动钻具，最大上提力18.4t，下压力-8t，活动解卡未成功。

解卡阶段2：由连续管4内泵注液氮，向地层补充能量，观察返出口变化，视情况活动连续管4解卡。具体的，将连续管4下压至-8t，由管内泵注液氮19.1m³，6小时后，返出口微量出液，约1-2分钟后停止出液，液氮泵停泵约6小时后约每隔3-4分钟返出一股液体，约10-20L，近1小时后停止出液；再次由管内泵注液氮38.4m³，在最大下压力-8t至最大上提力15t区间活动连续管4，2小时后，返出口出现一次间歇的液体和气体返出，时长近15min，但解卡未成功。

解卡阶段3：从环空泵注液氮，同时连续管4内泵注液体，观察压力和载荷变化，尝试解卡。先以700L/min排量通过连续管4泵注液体，再由环空泵注液氮至48MPa停泵，套管压力快速下降至18.0MPa左右，悬重逐步恢复近正常吨位。调整悬重至3t，井口快速泄压后，活动连续管4至2533m，该过程中，返排液量由10L/min逐渐变大至400-500L/min，出液连续。保证连续管4排量不变，密切关注悬重变化，有阻卡现象则短起活动连续管4，悬重正常则连续上提，顺利起出连续管4。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种水平井连续管遇卡解卡方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S₁. 当出现井口失返而卡钻时，增大正循环连续管（4）排量，上下活动连续管（4）解卡，若无法解卡，进入步骤S₂；

步骤S₂. 向连续管（4）与套管的环空泵注液氮，同时连续管（4）内泵注冲砂钻磨液体，直至完成解卡作业；在该过程中，若液氮泵注超压则停泵，连续管（4）内继续泵注冲砂钻磨液体，直至出现连续管（4）载荷吨位上涨或油、套压差降低的现象，再继续环空泵注液氮，同时连续管（4）逐步降低泵注排量，直至连续管（4）悬重基本正常；然后提升连续管（4）排量并上下活动连续管（4），直至完成解卡作业。

2.根据权利要求1所述的一种水平井连续管遇卡解卡方法，其特征在于：在向连续管（4）内泵注冲砂钻磨液体前，下压连续管（4）使其处于压缩状态。

3.根据权利要求1所述的一种水平井连续管遇卡解卡方法，其特征在于：所述超压具体指超过预设的超压保护值，所述超压保护值低于套管限压。

4.根据权利要求1所述的一种水平井连续管遇卡解卡方法，其特征在于：在液氮泵注过程中，向环空泵注液氮至压力值逐渐趋于稳定值；若环空液氮的压力值降低超过5MPa，则继续向环空泵注液氮，维持压力值为稳定值。

5.根据权利要求1所述的一种水平井连续管遇卡解卡方法，其特征在于：在解卡作业过程中，若油、套压差增大，提高连续管（4）的泵注排量。

6.一种水平井连续管遇卡解卡系统，其特征在于：包括液氮泵注设备和冲砂钻磨液体泵注设备，所述液氮泵注设备用于向连续管（4）与套管的环空泵注液氮，所述冲砂钻磨液体泵注设备用于在泵注液氮的同时，向连续管（4）内泵注冲砂钻磨液体。

7.根据权利要求6所述的一种水平井连续管遇卡解卡系统，其特征在于：所述液氮泵注设备包括依次相连的液氮源（1）、第一连通管（2）和第一返排阀门（3），所述第一返排阀门（3）另一端和连续管（4）与套管的环空连通；所述第一连通管（2）上还设有液氮泵车（5）和第一旋塞阀（6）；所述冲砂钻磨液体泵注设备包括依次相连的冲砂钻磨液体储罐（7）和第二连通管（8），所述第二连通管（8）另一端与连续管（4）连通，所述第二连通管（8）上还设有泵车（9）和第二旋塞阀（10）。

8.根据权利要求7所述的一种水平井连续管遇卡解卡系统，其特征在于：还包括第三连通管（11），所述第三连通管（11）上还设有第三旋塞阀（12），所述第二连通管（8）上还设有第四旋塞阀（13）；所述第三连通管（11）一端与第一旋塞阀（6）和第一返排阀门（3）之间的第一连通管（2）连通，另一端与第四旋塞阀（13）和第二旋塞阀（10）之间的第二连通管（8）连通。

9.根据权利要求8所述的一种水平井连续管遇卡解卡系统，其特征在于：所述第二连通管（8）上还设有过滤器（14）。

10.根据权利要求9所述的一种水平井连续管遇卡解卡系统，其特征在于：还包括依次相连的第二返排阀门（15）、放喷节流管汇（16）以及沉砂罐（17）；所述第二返排阀门（15）和连续管（4）与套管的环空连通；所述沉砂罐（17）另一端通过第四连通管与冲砂钻磨液体储罐（7）相连。