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目前，涪陵页岩气田部分井采用下桥塞加注水泥塞的方式进行临时封井，为恢复生产通道，后期需钻除井内水泥塞及复合桥塞。连续油管由于其尺寸小、无接箍、起下速度快、管柱挠性大、钻磨工具易下入、可实现边钻磨边冲洗连续施工，具有钻压控制稳定、施工周期短及效率高等优势，连续油管钻磨技术作为页岩气井试气工艺处理井内封隔工具及材料的关键技术在涪陵页岩气田已得到广泛应用。然而，相比于钻除复合桥塞等常规封隔工具，钻除封井水泥塞存在井底压力高、钻磨工具上下端面压差大、井控风险高等问题，因此，在连续油管钻塞工艺的基础上需采取工具优选、工艺优化等相关措施。本文首先对钻除水泥塞的风险及技术难点进行分析，然后再针对风险点和技术难点对钻塞工具及钻塞参数和过程控制进行优化，最终形成一套适合暂闭井的连续油管钻塞工艺。 杀气三时作阵云
1 风险分析
在连续油管钻除水泥塞的过程中存在压力突然释放造成工具损坏及井控风险、钻水泥塞碎屑过大引起卡钻、钻水泥塞形成的细小颗粒及强碱环境损害井下工具等相关风险。
1.1 井控风险
由于暂闭井长期处于关井状态，水泥塞塞面下圈闭压力近似等于地层压力，钻塞时油管液柱压力与地层压力存在可能偏差，井底压力大于液柱压力。同时，在水泥塞封闭产层状态下，侵入井内的天然气在井内滑脱上升，聚集到水泥塞的下端顶部，形成气
柱，产生圈闭压力。在钻穿水泥塞和桥塞与下部井筒连通瞬间压力会突然释放，造成井底工具及井控设备损坏。因此，在钻塞之前需进行井底压力预测，在钻塞过程中需严格做好井口压力控制，防止井底压力过大造成井控失控。
1.2 水泥块卡钻风险
在钻除水泥塞的过程中可能存在碎块较多，钻磨后水泥塞碎块难以携带出井，存在水泥塞碎块返出地面的难度增加，沉淀堆积在井底，卡住钻头和钻具，造成卡钻的风险。因此，需进行连续油管钻塞排量、钻压及钻塞液体优化。
1.3 井下工具损伤风险
随着钻塞深度及钻磨周期的不断增加，循环液中的细小颗粒物不断增多，水泥细小颗粒会造成钻塞液体性能的变化，钻塞液pH值逐步增加，在细小颗粒和强碱环境下，井下钻塞工具极易损伤。因此，在钻塞过程中需对钻塞液体性能及地面循环流程进行优化和控制，确保细小颗粒在地面有效沉淀，钻塞液体性能保持稳定。
2 工具选择2.1 井控设备
连续油管井控设备主要由防喷盒和放喷器组成，如图1所示。目前，常用的连续油管井控设备有承压分别为35MPa、70MPa和105MPa三个级别。针对钻开水泥塞瞬间井控风险高，需根据井内压力选择不同压力等级的井控设备。
基金项目：国家重大专项（2016ZX05060）
涪陵页岩气田暂闭井连续油管钻塞工艺
张正道
中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司 重庆 408014
摘要：在连续油管钻塞工艺的基础上，针对暂闭井钻除水泥塞的风险点，分析了进行连续油管钻除井内水泥塞中存在的技术难点，对连续油管钻塞管柱及工具进行优选，研究优化了连续油管钻水泥塞施工参数，并且主要对钻塞过程中井口压力、地面流程及钻塞液体性能进行控制，形成了一套适合于页岩气暂闭井的连续油管钻塞工艺，为提高涪陵页岩气暂闭井钻塞效率，降低钻塞施工成本，提供了有力的技术支撑。
关键词：连续油管 钻磨 水泥塞 压力控制
过程能力指数
Coiled tubing drilling technology for temporary closed Wells in fuling shale gas field
Zhang Zhengdao
Sinopec Chongqing Fuling Shale Gas Exploration and Development Co.，LTD.，Chongqing 408014
Abstract：On the basis of coiled tubing drilling plug technology，according to temporarily closed drill in addition to the risk of cement plug point，analysis the exist in the coiled tubing drilling cement plug in well except for the technical difficulties，the coiled tubing drilling string and tools selection，the optimization of the coiled tubing drilling cement plug the construction parameters，and mainly in the process of drilling plug flow and wellhead pressure，ground drilling liquid performance control and formed a set of suitable for shale gas temporarily closed Wells of coiled tubing drilling technology，to improve the fuling shale gas temporarily closed well drilling efficiency，reduce drilling construction cost，provides the powerful technical support.
Keywords：Coiled tubing；Drilling and grinding；Cement plug. Pressure control
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图1 连续油管防喷装置
2.2 井下工具串
连续油管钻塞工艺工具串组合主要由连续油管连接器、单流阀、震击器、液压丢手、水力振荡器、螺杆马达和磨鞋组成，如图2所示。采用连续油管实现带压起下和钻塞作业，连续油管与钻塞配套工具之间通过专用连接器连接，连接器下端接单流阀，防止井内气体和液体涌入连续油管内，实现安全起下。震击器主要用于解卡，当钻塞工具遇卡后通过震击器增加井下工具上提最大负荷。水力振荡器用于产生轴向振动，减少钻具与井壁间的摩擦阻力。磨鞋和螺杆马达连接在钻塞管柱最下端，通过连续油管施加钻压，驱动螺杆马达转动，螺杆马达带动磨鞋旋转并产生切屑
力，钻磨井筒内各级桥塞。
图2 连续油管钻塞管柱结构图
考风考纪磨鞋是钻塞管柱中最关键的工具，其决定钻塞管柱的切削能力和碎屑大小的重要因素。合理选择磨鞋，不但可以减少起下钻趟次、提高钻塞效率，而且可有效控制碎屑大小，降低工具遇卡的风险。
适应连续油管钻塞的磨鞋主要有平底磨鞋、凹面磨鞋、多刃磨鞋等。前期测试磨鞋类型对桥塞钻磨效果影响的磨铣试验表明：刃形磨鞋磨铣速率高，但易形成大块碎屑；凹面形磨鞋虽然在速率上稍低，但对胶筒、牙块等磨铣能力强，形成的碎屑较小。兼顾钻磨速率及钻磨效果，连续油管钻水泥塞时可在前期选用多刃磨鞋，后期改用凹面磨鞋。
磨鞋尺寸大小也是影响钻磨效率的关键参数，大的磨鞋有利于减小碎屑体积，但大的磨鞋遇阻风险大；另一方面，磨鞋外径过小不能形成有效切屑，切屑过程中容易产生较大碎屑。因此，一般选用磨鞋外径约为套管内径94%~95%左右。为避免遇阻，在施工中采用每进尺10~15m上提管柱划眼一次，然后重新加压钻进的工序，以减少大块碎屑的形成。
3 钻塞参数及过程控制3.1 钻压及排量控制
连续油管钻塞过程中钻压及排量是影响钻塞效率的主要参数。钻塞排量与螺杆马达转速成正比，排量
过低，会导致马达工作效率降低，导致钻磨速度降低，排量过高，管柱内摩阻增加，从而泵压增加，造成超压停泵，影响正常施工。根据连续油管钻塞经验，一般钻塞排量控制在300~500L/min。钻压与排量（转速）控制机械钻速，在实际施工过程中通常结合钻进速度及返屑情况来调整钻压。一定程度上大钻压可提高钻磨效率但也可能造成钻磨碎屑较大，导致钻屑无法循环出井口，增加卡钻风险，同时大块碎屑在井底重复磨铣，使得磨铣工况不稳定，损伤磨鞋。钻压过大也会造成憋泵现象，导致马达停止工作，影响钻磨效率，因此在钻磨时应根据实际钻速及返屑情况控制钻压。
3.2 地面流程控制
在连续油管钻塞施工过程中，钻塞液的不断循环利用会导致液体性能不稳定，水质变差，磨阻增大，泵压上升，对连续油管和井下工具损伤很大，易造成憋钻、卡钻和工具落井等事故的发生，为了确保钻塞工作液性能的稳定，采用闭式循环地面流程。闭式循环地面流程主要由捕屑器、降压管汇台、分离器、放喷池、沉降罐、循环罐、泵车和连续油管车等组成，如图3所示。
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放喷池
1#阀
鹅颈管注入头2#阀返排流程
连续油管
鹅颈管
注入头
全封剪切卡瓦半封
捕屑器
4#阀
7#阀四方罐
图3 钻塞地面循环流程
该流程安装碎屑捕集装置，使碎屑从井内返出的流
体中分离，避免碎屑堵塞返排流程，实现循环利用钻塞液；采用2套完全独立的返排流程，一旦一条遇堵可迅速启用另一条通道；采用集流管汇，方便倒换液体。
3.3 井口压力控制
井口压力控制是连续油管钻水泥塞最关键最核心的技术。
在钻穿瞬间（如图4所示），若临时封井塞上下压力不平衡，即P b>P a时，流体在上下压差及气液迅速置换的情况下，高速上窜，冲击井下工具及油管。
假设上下压差不能完全控制平衡，当压差=1MPa时（塞面下部纯气，流体密度0.7174g/cm 3），流体由压差产生的瞬时速度全部施加在井下工具串和连续油管上，此时流体的速度为V2=2△p/p=2×1393，V=52.8m/s，冲击力R=ƿQ 0V 0=-46.6kN。即当塞面上下压差在
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1MPa时，井底压力释放产生的冲击力约为47kN。虽然连续油管在井内处于螺旋屈曲状态，可有效吸收一部分冲击力，但若冲击力过大时，会对井下工具造成损坏，因此需通过控制井口压力来平衡塞面上下端面的
压差。钻穿水泥塞瞬间井底工具示意图见图4。
图4 钻穿水泥塞瞬间井底工具示意图
在钻塞过程中P a=井口压力+静液柱压力，P b≈地层压力。井口压力可通过地面流程压降管汇台进行控制。在不同油嘴尺寸条件下，油嘴节流压差不同，因此在钻塞过程中可通过更换不同油嘴尺寸控制油管回压进而控制井口压力，从而来平衡水泥塞上下端面压力。
3.4 钻塞液性能控制
为避免钻屑对井下工具的损害，通常优选携液性能良好、对储层伤害小的钻塞液进行钻磨作业。后期液性变差循环泵压增大时，通过添加减阻剂确保钻塞液性能。同时，施工全程检测液体P H值，并通过添加柠檬酸调配液体酸碱度，以确保液体性能。若返排池沉淀物较多，可在返排池添加明矾加快液体中杂质沉淀。
4 现场应用
截至2018年11月，涪陵页岩气田共进行暂闭井连
续油管钻塞6口，累计钻除水泥塞1665m。采用“五刃磨鞋+平底磨鞋”，优化控制钻压5~10kN、排量35
0~400L/min，通过对地层压力的预测，采用油嘴及针阀控压（井口压力+静液柱压力略大于地层压力）的
钻进方式，并将闭式循环地面流程及液体性能控制应用到现场后，暂闭井连续油管钻塞作业取得了显著效果，有效解决了井底压力高、钻磨工具上下端面压差大带来的井控风险高以及钻塞液性能不稳定造成的井下工具易损的问题，同时该工艺技术缩短了钻塞作业周期、降低了钻塞作业成本，有效保障了涪陵页岩气的高效开发。
5 结束语
（1）连续油管钻塞工艺能够满足页岩气暂闭井钻水泥塞施工要求，为暂闭井恢复生产通道提供技术保障。
（2）钻塞工具是连续油管钻塞工艺的基础，通过对钻塞工具的优选，同时采取每进尺15m进行上下划眼等方式，有效保障了钻塞作业的正常钻进。
（3）钻磨水泥塞至接近桥塞面，通过节流管汇控制油嘴及针阀来进行控压（井口压力+静液柱压力略大于地层压力）钻进，能有效减少井内压力对设备工具及井口装置的冲击。
（4）采用闭式循环地面流程，能有效调节钻塞液体性能，降低因钻塞液体性能不稳定造成的井下工
具损坏的问题。同时，通过调整钻塞过程中钻塞参数，控制钻压及排量，保证了钻塞效率。
参考文献
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的效果。旋流分离技术是一件性价比非常高的技术，旋流分离器的价格仅是传统分离器的一半左右，但旋流分离器却拥有和传统分离器一样的功能属性，因此旋流分离技术应在我国油田含油污水处理与
回用工作中广泛的应用，但旋流分离技术在原油密度大于0.930的情况，对于含油污水的过滤效果不够理想，旋流分离技术应被我国科技研发相关部门重视起来，旋流分离技术是一项值得投资的科技研发项目。
3 结束语
综上所述，石油行业一直都在我国经济市场上占
据举足轻重的地位，虽然我国某些石油开采技术在世界的领先地位，但在油田含油污水处理技术及回用技术中我国依然存在不足，应通过提升高氧化技术的应
用、提升石油膜分离技术的应用和磁吸附分离技术，使得我国石油的利用率得到提升，并且对我国的生活环境得到保护。
参考文献
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