徑向鉆孔施工中的管道清潔工具
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技術背景
徑向鉆孔技術是利用高壓水射流及井下動力鉆具聯合破巖，在一口油氣井內的不同深度和方向上鉆出多個徑向小井眼的新型增產措施，其工藝周期短，投資少，具有良好的技術經濟效益，為注入井的解堵增注及采油/氣井增加泄流面積、提高原油產量提供了一種新的低成本技術手段。徑向鉆孔技術可分為套管開窗及地層鉆進兩部分。目前，套管開窗是利用專用套管開窗工具來完成的，其開窗操作簡單可靠，窗口完整，不會對井筒和水泥環造成多余傷害，但工具結構較為復雜，內部流道狹窄，當井下水質差、含雜質較多時極易發生堵塞，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，不僅延長了施工周期，增加了施工費用，同時還會增加其他井下事故發生的幾率。針對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井筒的預處理，保證井筒清潔，預防工具堵塞。
結構及原理
管道清潔工具結構如圖1所示，主要由上接頭、循環管、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。循環管是一個加厚油管短節，管壁處開有循環孔用于連通油套環空。油管刮削器用于油管內壁的刮削清潔，工具外表分上下兩排各均布4個安裝槽，且兩排安裝槽之間錯開45°角，兩排疊加，保證刮削塊布滿圓周。刮削塊內側安裝支撐彈簧，不受外力作用時，支撐彈簧張開，刮削塊處工具外徑大于油管內徑，受到外力擠壓后，刮削塊處外徑可以縮小，工具能夠順利進入油管，且保證刮削塊緊貼要刮削處理的油管內壁，增強刮削效果。套管刮削器用于套管內壁的刮削清潔，其結構與油管刮削器相同，但尺寸較大，且套管刮削器內部通孔較大，流體通過時幾乎無壓降?，F場使用時，將上接頭、循環管、套管刮削器依次連接好，下入井筒內，用27/8”油管將套管刮削器等部分輸送至設計位置，油管下井前用φ58mm通徑規通管，保證內壁完好無縮頸等損傷，同時對油管進行初步清潔處理。在正常狀態下，套管刮削器支撐彈簧處于張開狀態，刮削塊的外徑大于套管內徑，當受到外力擠壓時，支撐彈簧壓縮，刮削塊外徑縮小，能夠下入套管中，并在下行過程中實現套管內壁的刮削清潔。工具下到設計位置后，循環正洗，將雜質洗出井筒。接取循環出口樣品，無雜質時停止洗井。從井口向油管內投入油管刮削器，與套管刮削器原理相同，工具進入油管后，刮削塊對油管內壁有一個正壓力，此時再次正洗，在液壓作用下，油管刮削器能夠順利在油管內滑動，進行油管內壁刮削清潔。套管刮削器上接頭處設計有限位臺階，能夠避免油管刮削器滑出油管管柱，落入井底。工具下滑到循環管循環孔之前，管柱內部呈半堵塞狀態，洗井泵壓較高，當工具劃過循環孔后，水可通過循環孔進行循環，此時泵壓下降，證明油管內壁清潔結束，繼續循環洗井，接取樣品，直至出口樣品中無雜質，符合要求。如果油管內壁附著雜質較多，可多次投入油管刮削器、正洗，最大程度的保證井筒清潔，達到要求后，起出油管管柱，處理完畢。
地面試驗
為檢驗工具的使用性能，需要對工具進行地面試驗檢測。目前套管刮管器已有成熟產品，因此僅設計加工了專用循環短節及油管刮管器，如圖2所示。試驗時，選取2m長27/8”油管短節模擬井下油管管柱，下方連接循環短節，把油管刮管器塞入油管短節內，短節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，啟動高壓泵，向油管短節內打壓，進行油管清潔作業。試驗表明，在該試驗條件下，排量120L/min，泵壓3.8MPa時，油管刮管器可順利通過油管短節，實現刮削清潔。
應用情況及結語
J31井是1979年5月6日完井的一口預探井/直井，完井后對油層進行試油作業，效果不佳后長停井。2019年10月，對該井2348～2404m施工井段實施徑向鉆孔作業，建設取水井。施工前發現，油管管壁附著較多銹渣、灰末等雜質，下井使用可能造成工具堵塞，影響施工質量。為此，利用管道清潔工具對井筒進行了嚴格的清潔處理，鉆孔施工中，開窗鉆進順利，鉆壓穩定，無堵塞情況發生。目前，管道清潔工具已在徑向鉆孔施工中應用3口井，施工中均無工具堵塞情況發生，成功率達100％?，F場應用結果表明，管道清潔工具能夠有效完成井筒清潔處理，預防工具堵塞，為徑向鉆孔施工創造良好條件，避免了因工具堵塞造成的起下管柱、工具維修等作業，降低了施工費用，縮短了施工周期，為徑向鉆孔技術的進一步推廣應用奠定了基礎。
作者：韓龍 單位：長城鉆探工程有限公司工程技術研究院