光纖輔助的連續(xù)油管（CT） 多 分 支 工具（MLT） 的 研發(fā)是為了實(shí)施各分支進(jìn)入和酸處理方案。在詳細(xì)介紹了首個(gè)全球范圍的應(yīng)用之后，這項(xiàng)技術(shù)的使用變得越來(lái)越普遍。MLT 基本上是一個(gè)流量激活的彎短節(jié)，彎短節(jié)伴隨著光纖連接的CT（e-coil 帶 電 連 續(xù) 油 管） 下入井內(nèi)。利用液壓趨勢(shì)，對(duì) MLT與興趣窗口是否對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)對(duì)準(zhǔn)后，利用套管接箍定位器（casing collar locator，簡(jiǎn)稱(chēng) CCL）的關(guān)聯(lián)性與伽馬射線標(biāo)識(shí)來(lái)確定分支身份。MLT 進(jìn)入各分支實(shí)現(xiàn)促產(chǎn)MLT 到達(dá)各水平分支的總井深是促產(chǎn)計(jì)劃的一項(xiàng)要求。
為了確保實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，e-coil 的抵達(dá)能力擔(dān)負(fù)著此項(xiàng)模擬。雖然定向軌跡、e-coil 的尺寸和減阻劑都會(huì)對(duì) e-coil 的抵達(dá)產(chǎn)生影響，但井身結(jié)構(gòu)證明是 e-coil 抵達(dá)各水平分支總井深的關(guān)鍵；這是因?yàn)樵诔叽绱蠛芏嗟挠蛯犹坠軆?nèi)e-coil 的螺旋纏繞趨勢(shì)呈現(xiàn)出惡化跡象，導(dǎo)致 e-coil 鎖住——比水平分支的總井深要略淺些。為了防止這種情況發(fā)生，由鉆機(jī)使用鉆桿作為 e-coil 疏導(dǎo)管的模式下入，e-coil 行進(jìn)的長(zhǎng)度限制在從窗口到最上面那個(gè)分支 100ft的距離；鉆桿管柱的內(nèi)徑限制更大，使 e-coil 在鎖住之前能夠抵達(dá)每個(gè)水平分支的總井深。
為了說(shuō)明與不這么做相比，換一種方式，圖 1 示意了 e-coil抵達(dá)（深度對(duì) e-coil 下井重量）的模擬結(jié)果，圖示說(shuō)明通過(guò)鉆桿下入 MLT 的影響。通過(guò)鉆桿下入 e-coil 獲得額外行進(jìn)距離的情 形， 增 加 的 行 進(jìn) 距 離 超 過(guò) 了2,000ft。下 入 MLT 之 前， 必 須 對(duì) 井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行另一項(xiàng)修正，預(yù)期泵入的、穿過(guò) MLT 受限內(nèi)徑的循環(huán)壓力，也就是需用于酸處理的流量必須限制在每分鐘幾桶的范圍，由于井筒體積可能超過(guò)數(shù)百桶，因此循環(huán)所需的時(shí)間被證明是令人望而卻步的。在工作管柱末端安裝一個(gè)封隔器會(huì)簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)，減少循環(huán)體積，所需的循環(huán)時(shí)間也會(huì)減少 50% 以上。
圖 2示意了最終的井身結(jié)構(gòu)，給出為進(jìn)行酸處理下 MLT 進(jìn)入各分支的順序。酸處理設(shè)計(jì)并行水平進(jìn)入設(shè)計(jì)是合適的酸處理選項(xiàng)。鹽酸與泥餅中碳酸鈣的快速反應(yīng)不僅會(huì)導(dǎo)致失水過(guò)快，而且還會(huì)使?jié)B入和刺激儲(chǔ)層的可用的鹽酸變得更少。采用酸性鹽水作為刺激劑的另一個(gè)難題是在地面處理鹽酸所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，與 刺 激 容 器 不 同 的 是， 鉆 機(jī) 很少配備處理和泵入這種反應(yīng)材料的設(shè)施。由于此情形下尚未安裝ICS，ICS 是在酸處理后才被安裝的，因此使用刺激容器進(jìn)行酸處理是不切實(shí)際的，因?yàn)樾枰謴?fù)鉆機(jī)才能安裝 ICS。
在選擇替代酸處理方案時(shí)，為了均勻分布穿越儲(chǔ)層，并對(duì)儲(chǔ)層提供充分激勵(lì)，充足的酸反應(yīng)時(shí)間是非常重要的。同樣重要的還有，通過(guò)鉆機(jī)在地面能更容易把握處理進(jìn)程。有 機(jī) 酸， 如 甲 酸 和 乙 酸，用這類(lèi)酸液來(lái)激勵(lì)碳酸鹽儲(chǔ)層已在 業(yè) 界 運(yùn) 用 多 年。Buijse 等 人2003 年在其文章中記錄了使用甲酸和乙酸的一種組合產(chǎn)品作為鹽酸替代品的案例，在一口類(lèi)似于候選井的案例研究中，Leschi 等人 2006 年在其文章中闡述了在酸釋放機(jī)制延遲的情況下選擇甲酸處理的情形；這一特性允許在地面形成一種中性 pH 值的混合物，而且穿越儲(chǔ)層時(shí)可以緩慢釋放 酸 液； 正 如 Leschi 等 人 詳 細(xì)闡述的，相比乙酸，甲酸是一種更好的選擇，這是因?yàn)樵陬?lèi)似的儲(chǔ)層溫度下，乙酸釋放的速度比甲酸慢很多。
因此，如果使用乙酸，碳酸鈣泥餅的去除效率會(huì)很低。在設(shè)計(jì)最佳酸配方時(shí)，一個(gè)帶有孔隙喉道的陶瓷圓盤(pán)，其孔隙喉道的尺寸類(lèi)似于我們關(guān)注的儲(chǔ)層的孔隙尺寸，我們記錄了液體透過(guò)陶瓷圓盤(pán)時(shí)的注入率或受量速度；據(jù)此，在實(shí)驗(yàn)室復(fù)制了鉆井液配方；然后，在儲(chǔ)層溫度和壓力環(huán)境下將陶瓷圓盤(pán)暴露在這種液體中，使圓盤(pán)上形成一種泥餅；隨后，用不同甲酸配方的酸液與泥餅起反應(yīng)。在另一項(xiàng)注入試驗(yàn)中，透過(guò)圓盤(pán)的首次失水的時(shí)間線被確認(rèn)是部署酸處理必需的時(shí)間延遲。所述制劑的有效性是鑒于泥餅溶解的有多快和一致性如何來(lái)衡量的，清理時(shí)間是根據(jù)處理過(guò)程與 ICS 安裝之間最短的時(shí)間來(lái)判斷的。有效的處理會(huì)使最終的注入速度如同最初的注入速度。采用上述準(zhǔn)則，篩選出最佳酸配方制劑。
圖 3 是用不同甲酸配方單獨(dú)試驗(yàn)后泥餅的清理情況，最后一幅圖說(shuō)明了所選配方制劑的有效性。在這個(gè)試驗(yàn)樣本中，幾乎所有的碳酸鈣泥餅都溶解了，使陶瓷圓盤(pán)恢復(fù)到了初始狀況。為了確保選定的配方按計(jì)劃行事，從井內(nèi)獲取了實(shí)際的在用鉆井液樣本。使用實(shí)際的鉆井液樣本試驗(yàn)結(jié)果需要修改甲酸配方，增加酸的濃度是必要的，以達(dá)到之前試驗(yàn)的相同結(jié)果。這可能是因?yàn)閷?shí)際鉆井液樣本中也含有鉆出的固體巖屑，這一特征在實(shí)驗(yàn)室的樣本中是不容易復(fù)制的。酸處理后的分支隔離為了抑制酸處理后穿越儲(chǔ)層的液體流失，考慮了機(jī)械隔離和化學(xué)隔離兩種選擇。由于化學(xué)隔離不存在封隔器的風(fēng)險(xiǎn)，該井選擇化學(xué)隔離作為隔離機(jī)制，替代封隔器隔離方式。
選擇化學(xué)隔離涉及到使用聚合物膠塞，聚合物膠塞已在石油工業(yè)中使用了超過(guò)25 年。 如 Terracina 等 人 1989年和 McCabe 等人 1991 年所述，聚合物膠塞是一種能在一口井中提供屏障的高粘聚合物流體，這一特性使得促產(chǎn)和修井作業(yè)像是在一個(gè)已設(shè)有機(jī)械屏障環(huán)境下實(shí)施的。 有兩種類(lèi)型的聚合物膠塞，交聯(lián)型和非交聯(lián)型，兩者之間的區(qū)別在于交聯(lián)聚合物凝膠需要金屬或硼酸鹽離子與聚合物交聯(lián)形成粘性凝膠，而非交聯(lián)聚合物凝膠則需要高濃度的多糖聚合物才能達(dá)到相同的粘度。
選擇交聯(lián)或非交聯(lián)聚合物膠塞取決于所涉及的應(yīng)用，這是因?yàn)榻宦?lián)聚合物膠塞可能會(huì)因其內(nèi)部（酶或氧化劑）或外部（弱酸如 5%v/v 鹽酸溶液）破壞性制劑的加入而降解為它的鹽水基，而非交聯(lián)膠塞只在使用了外部破壞性制劑才會(huì)降解。此外，交聯(lián)聚合物膠塞比它的非交聯(lián)對(duì)應(yīng)物設(shè)定的更快，對(duì)于通過(guò)限制像 MLT這樣的 CT 工具而泵入膠塞的應(yīng)用場(chǎng)景，非交聯(lián)膠塞可能是首選；對(duì)于需要更快設(shè)定時(shí)間或泵入外部破壞性制劑不可行的應(yīng)用場(chǎng)景，交聯(lián)聚合物膠塞可能是更偏重的選擇。
對(duì)于候選井來(lái)說(shuō)，由于不確定形成膠塞需要多長(zhǎng)時(shí)間，所以選擇了非交聯(lián)膠塞；MLT 內(nèi)徑的限制也排除了選擇交聯(lián)凝膠，因?yàn)槟z塞設(shè)定后，循環(huán)壓力將禁止通過(guò) MLT 泵入膠塞。該地區(qū)成功實(shí)施的非交聯(lián)聚合物膠塞進(jìn)一步支持了這種選擇，該井選擇非交聯(lián)膠塞的最終好處是在與氯化鈣（CaCl 2 ）鹽水接觸時(shí)加速了凝膠的凝結(jié)時(shí)間。在泵入這種聚合物凝膠之前先在井中循環(huán)氯化鈣鹽水，隨著聚合物凝膠與氯化鈣鹽水在井中接觸，會(huì)加速凝膠的凝結(jié)時(shí)間，這抵消了非交聯(lián)聚合物膠塞較慢的膠化時(shí)間。
根據(jù)井況，圖 4 給出了在儲(chǔ)層溫度下非交聯(lián)聚合物凝膠粘性與時(shí)間關(guān)系的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，證實(shí)了聚合物膠塞在不到兩個(gè)小時(shí)時(shí)間粘性增至500 厘泊以上的可行性。選擇非交聯(lián)聚合物膠塞需要在 ICS 安 裝 后 泵 入 一 種 外 部 破壞性制劑，選擇弱酸溶液作為外部破壞性制劑，并指定各分支的FCVs 作為分配外部破壞性制劑的流通通道。由于交聯(lián)和非交聯(lián)聚合物兩種膠塞都隨著作為外部破壞性制劑酸的加入而降解，所以膠塞的安 置 和 酸 處 理 的 精 準(zhǔn) 性 至 關(guān) 重要，鉆井作業(yè)期間需獲得各分支的井徑測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，酸處理的體積量需根據(jù)這些數(shù)據(jù)而定，由于每個(gè)分支需要不同的酸液處理量。
因此，正確決定 MLT 進(jìn)入哪個(gè)分支這一重要性需進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)。為了防范泵入酸處理液后可能出現(xiàn)的嚴(yán)重漏失，作為安全選項(xiàng)，混入粘性鹽水藥劑，做好泵入準(zhǔn)備。隨著設(shè)計(jì)工藝的確定，酸處理的泵送順序?yàn)椋簤堈雏}水、酸處理液、鹽水、隔離液、非交聯(lián)聚合物凝膠、隔離液、鹽水。圖5 為候選井 ICS 預(yù)安裝的最終方案，概述了工藝流程后和 ICS 安裝前的情形。概念驗(yàn)證該項(xiàng)目是在 CT 裝置及設(shè)備安裝和測(cè)試后開(kāi)始實(shí)施的，酸處理的第一個(gè)進(jìn)入點(diǎn)是主井眼，處理工藝如前面所述。由于 MLT和 e-coil 位于井的下端，因此，不需要激活工具來(lái)引導(dǎo)其進(jìn)入主井眼的裸眼段。進(jìn)入前，獲得了一個(gè) CCL 關(guān)聯(lián)圖，見(jiàn)圖 6，CCL的關(guān)聯(lián)性證實(shí) MLT 進(jìn)入了主裸眼的裸眼段。此后，MLT 被成功下至主井眼的總井深，作為伽馬射線的相關(guān)性， 圖 7 證實(shí)了主裸眼的身份。
MLT 對(duì)準(zhǔn)和進(jìn)入主裸眼上方圖 8 圖 9 圖 10圖 11圖 7分支 1 要求 MLT 定位于該分支的窗口，從 MLT 壓力讀數(shù)顯示的必要壓降特征證實(shí)，見(jiàn)圖 8，MLT 與分支 1 窗口對(duì)準(zhǔn)，這一操作獲得成功；e-coil 通過(guò)該窗口時(shí) CCL 的相關(guān)性也支持 MLT 的壓力標(biāo)識(shí)。與主井眼的情況一樣，處理工藝遵循了作業(yè)計(jì)劃和伽馬射線的相關(guān)性，圖 9 為分支 1 伽馬射線的相關(guān)性，進(jìn)一步證實(shí)了該分支裸眼的身份。類(lèi)似于分支 1，分支 2 成功實(shí)現(xiàn)窗口對(duì)準(zhǔn)和進(jìn)入，對(duì)照?qǐng)D 10伽馬射線的相關(guān)性，進(jìn)一步證實(shí)了分支 2 裸眼的身份。在分支 2 酸釋放延遲時(shí)間過(guò)去后，隨著 MLT 回到鉆桿，酸損失率增至 27 桶 / 小時(shí)（bph），并穩(wěn)定在此。
隨后 MLT 被起至地面，這是必須的，在用鉆桿為泵入提供一個(gè)更大管道時(shí)，如果必要，増粘鹽水藥劑可以用來(lái)減緩不斷增長(zhǎng)的酸液損失。MLT 起至地面后，鉆桿末端的封隔器被釋 放， 此 時(shí) 損 失 率 急 劇 增 至 73bph；然后通過(guò)鉆桿泵入増粘鹽水藥劑，并監(jiān)測(cè)損失率，損失率減少了，但沒(méi)有達(dá)到允許收回鉆桿的程度。接著另一種増粘鹽水藥劑被泵下鉆桿，損失率下降。執(zhí)行了一次延長(zhǎng)流量的檢查，隨著損失率的穩(wěn)步下降，將鉆桿和封隔器起出井眼，卸下放好。
圖11 是酸處理期間和之后的損失率示圖，說(shuō)明了整個(gè)處理過(guò)程的損失率，關(guān)鍵時(shí)刻被重點(diǎn)突顯。鉆桿和封隔器回收到地面后，在計(jì)劃深度成功安裝了上部 ICS，將外部破壞性制劑通過(guò)各 FCV 進(jìn)行泵注，這確保了在各裸眼分支進(jìn)入點(diǎn)所有非交聯(lián)聚合物膠塞在井凈化前降解為氯化鈣鹽水。此后，各分支分別回流，直到滿足試油要求，此時(shí)所有分支一起流動(dòng)，以滿足最終井的凈化要求。通過(guò)成功處理各裸眼分支、安裝ICS 和確保井眼凈化，證明了候選井概念完井設(shè)計(jì)是可行的。盡管最后一次裸眼處理后遭遇漏失，但這一概念未來(lái)仍可在多分支井中得到應(yīng)用。目前正努力優(yōu)化本案例研究中所采用的隔離機(jī)制，為未來(lái)廣泛應(yīng)用提供范例。
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