径向钻孔施工中的管道清洁工具

技术背景

径向钻孔技术是利用高压水射流及井下动力钻具联合破岩，在一口油气井内的不同深度和方向上钻出多个径向小井眼的新型增产措施，其工艺周期短，投资少，具有良好的技术经济效益，为注入井的解堵增注及采油/气井增加泄流面积、提高原油产量提供了一种新的低成本技术手段。径向钻孔技术可分为套管开窗及地层钻进两部分。目前，套管开窗是利用专用套管开窗工具来完成的，其开窗操作简单可靠，窗口完整，不会对井筒和水泥环造成多余伤害，但工具结构较为复杂，内部流道狭窄，当井下水质差、含杂质较多时极易发生堵塞，造成施工中止，需要起出工具重新检修清理后才能再次下井施工，不仅延长了施工周期，增加了施工费用，同时还会增加其他井下事故发生的几率。针对上述存在的问题研制了一种管道清洁工具，适用于径向钻孔施工中对井筒的预处理，保证井筒清洁，预防工具堵塞。

结构及原理

管道清洁工具结构如图1所示，主要由上接头、循环管、油管刮削器及套管刮削器组成。其中，上接头用于连接上部油管。循环管是一个加厚油管短节，管壁处开有循环孔用于连通油套环空。油管刮削器用于油管内壁的刮削清洁，工具外表分上下两排各均布4个安装槽，且两排安装槽之间错开45°角，两排叠加，保证刮削块布满圆周。刮削块内侧安装支撑弹簧，不受外力作用时，支撑弹簧张开，刮削块处工具外径大于油管内径，受到外力挤压后，刮削块处外径可以缩小，工具能够顺利进入油管，且保证刮削块紧贴要刮削处理的油管内壁，增强刮削效果。套管刮削器用于套管内壁的刮削清洁，其结构与油管刮削器相同，但尺寸较大，且套管刮削器内部通孔较大，流体通过时几乎无压降。现场使用时，将上接头、循环管、套管刮削器依次连接好，下入井筒内，用27/8”油管将套管刮削器等部分输送至设计位置，油管下井前用φ58mm通径规通管，保证内壁完好无缩颈等损伤，同时对油管进行初步清洁处理。在正常状态下，套管刮削器支撑弹簧处于张开状态，刮削块的外径大于套管内径，当受到外力挤压时，支撑弹簧压缩，刮削块外径缩小，能够下入套管中，并在下行过程中实现套管内壁的刮削清洁。工具下到设计位置后，循环正洗，将杂质洗出井筒。接取循环出口样品，无杂质时停止洗井。从井口向油管内投入油管刮削器，与套管刮削器原理相同，工具进入油管后，刮削块对油管内壁有一个正压力，此时再次正洗，在液压作用下，油管刮削器能够顺利在油管内滑动，进行油管内壁刮削清洁。套管刮削器上接头处设计有限位台阶，能够避免油管刮削器滑出油管管柱，落入井底。工具下滑到循环管循环孔之前，管柱内部呈半堵塞状态，洗井泵压较高，当工具划过循环孔后，水可通过循环孔进行循环，此时泵压下降，证明油管内壁清洁结束，继续循环洗井，接取样品，直至出口样品中无杂质，符合要求。如果油管内壁附着杂质较多，可多次投入油管刮削器、正洗，最大程度的保证井筒清洁，达到要求后，起出油管管柱，处理完毕。

地面试验

为检验工具的使用性能，需要对工具进行地面试验检测。目前套管刮管器已有成熟产品，因此仅设计加工了专用循环短节及油管刮管器，如图2所示。试验时，选取2m长27/8”油管短节模拟井下油管管柱，下方连接循环短节，把油管刮管器塞入油管短节内，短节上接头处连接打压接头，连接高压管线及高压泵。连接完毕后，启动高压泵，向油管短节内打压，进行油管清洁作业。试验表明，在该试验条件下，排量120L/min，泵压3.8MPa时，油管刮管器可顺利通过油管短节，实现刮削清洁。

应用情况及结语

J31井是1979年5月6日完井的一口预探井/直井，完井后对油层进行试油作业，效果不佳后长停井。2019年10月，对该井2348～2404m施工井段实施径向钻孔作业，建设取水井。施工前发现，油管管壁附着较多锈渣、灰末等杂质，下井使用可能造成工具堵塞，影响施工质量。为此，利用管道清洁工具对井筒进行了严格的清洁处理，钻孔施工中，开窗钻进顺利，钻压稳定，无堵塞情况发生。目前，管道清洁工具已在径向钻孔施工中应用3口井，施工中均无工具堵塞情况发生，成功率达100％。现场应用结果表明，管道清洁工具能够有效完成井筒清洁处理，预防工具堵塞，为径向钻孔施工创造良好条件，避免了因工具堵塞造成的起下管柱、工具维修等作业，降低了施工费用，缩短了施工周期，为径向钻孔技术的进一步推广应用奠定了基础。

作者：韩龙 单位：长城钻探工程有限公司工程技术研究院