分級變密度固井工藝在側(cè)鉆井上的應(yīng)用

趙凱輝

（長慶油田分公司工程監(jiān)督處，陜西 西安 710018）

1 工藝簡介

分級變密度一體化工具，包括分級變密度定位器和開窗導(dǎo)斜一體化工具兩部分。作業(yè)施工時分兩趟管柱下入，先下分級變密度定位器到套管指定開窗位置，通過隨鉆下入的測向短節(jié)確定方位后將分級變密度定位器錨定在套管上；再下導(dǎo)斜開窗工具，插入已錨定的定位器鍵槽內(nèi)進(jìn)行開窗側(cè)鉆。通過應(yīng)用分級變密度錨定開窗一體化工具，能大大簡化開窗側(cè)鉆工序，降低側(cè)鉆成本，提高施工效率。

2 配套工具

2.1 鎖緊總成

通過一個特殊工具與套管底部相連的鉆井裝置叫鎖緊總成，其作用是通過旋轉(zhuǎn)臺肩接頭將傳統(tǒng)鉆井工具與套管相連，便于工具出入套管。其結(jié)構(gòu)包括：扭轉(zhuǎn)鎖、旋轉(zhuǎn)軸向定位、臺肩接頭、軸向鎖等。

2.2 無接分級管選用

無接分級管采用天津高鋼公司研發(fā)的99.6mm、鋼級N79、壁厚7.7mm螺紋連接采用直連偏梯形扣套管。螺紋密封采用臺階擠壓密封，無接分級管螺紋連接強(qiáng)度極限1414kN，水密封壓力不低于49MPa，保壓49min無泄漏。對于側(cè)鉆出的小井眼采用無接分級管可順利通過窗口，增加尾管與井眼、套管重合段環(huán)空流道，減少固井作業(yè)時環(huán)空循環(huán)阻力。

2.3 采用雙膠塞固井保證套管內(nèi)不留水泥塞

利用雙膠塞固井碰壓明顯的的特點(diǎn)，加上人工計量方法，經(jīng)綜合判斷，可以保證套管內(nèi)不留水泥塞。99.4mm套管內(nèi)容積5.5L/m，套管內(nèi)徑小，替泥漿計量不準(zhǔn)確會導(dǎo)致套管內(nèi)留有水泥塞，增加鉆水泥塞作業(yè)。注水泥結(jié)束后，打開73mm水泥頭下?lián)蹁N，釋放鉆桿膠塞，鉆桿膠塞順利通過鉆桿柱后與尾管膠塞嚙合，立管壓力瞬間增高剪斷銷釘1#，兩膠塞進(jìn)人99.4mm尾管內(nèi)刮凈管內(nèi)水泥漿，碰壓后座在阻流環(huán)內(nèi)鎖死。這時泵壓瞬間升高到19MPa打開循環(huán)孔剪釘2#，開始沖洗多余的水泥漿，沖洗干凈后，倒扣提出丟手。

2.4 漂浮頂替提高尾管居中度

由于尾管在擴(kuò)孔井段很難扶正，為保證水泥環(huán)厚度均勻，替泥漿工藝采用清水做頂替液。碰壓后管內(nèi)清水與管外水泥漿產(chǎn)生密度差，依據(jù)浮力定理將尾管浮起，防止尾管靠在井眼低邊，這樣可以保證尾管居中度在75%左右。清水做頂替液可為后期施工作業(yè)創(chuàng)造有利條件。

3 需要考慮的問題

3.1 巖層穩(wěn)定性

巖層的穩(wěn)定性問題就是井眼因為鉆井作業(yè)、地質(zhì)狀況、泥頁巖跟鉆井液的相互作用等原因而產(chǎn)生出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。井壁失穩(wěn)主要表現(xiàn)為井壁坍塌、縮徑、卡鉆、井眼擴(kuò)大、電測遇阻等，是在鉆井過程中常遇到的，是一類十分復(fù)雜的世界性難題。這些事故的發(fā)生會嚴(yán)重影響鉆井速度、質(zhì)量及成本，同時也會造成嚴(yán)重的儲層損害。井壁失穩(wěn)每年都會給石油行業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 套管保護(hù)的問題

因為套管鉆井在完井之后，套管柱就直接留在了已經(jīng)鉆好的井中，因此就要注意對套管的保護(hù)。包括套管的防腐與固定問題。在套管的防腐上，由于在鉆井過程中套管難免會受到磨損和碰撞造成外壁保護(hù)層的損傷，鉆井液沖刷內(nèi)壁，所以必須進(jìn)行防腐。套管的固定要使用絲扣膠，套管依靠著絲扣膠密封起來，是套管和絲扣膠緊密接觸，連接牢靠，固定緊密。要做好套管的保護(hù)涂層的修補(bǔ)保證套管內(nèi)外壁的防腐功能，在鉆井過程中要使用低轉(zhuǎn)速和小鉆壓，目的是減小管壁的磨損和損傷，最后就是盡量避免鉆井液對管壁的直接沖刷，保護(hù)好套掛才保證了鉆井的質(zhì)量。

3.3 直驅(qū)型螺桿泵能避免扭矩釋放不當(dāng)造成的桿管斷脫

傳統(tǒng)異步電機(jī)的防反轉(zhuǎn)裝置采用的是棘輪棘爪控制，該裝置不僅自身存在著結(jié)構(gòu)沖擊大易損壞的問題，當(dāng)螺桿泵井停止運(yùn)行時棘輪防反轉(zhuǎn)的急剎車力矩?zé)o法釋放，使桿管受到較大的沖擊，導(dǎo)致桿管斷脫等問題影響生產(chǎn)。而直驅(qū)型螺桿泵的防反轉(zhuǎn)是由電磁控制器來控制，當(dāng)停機(jī)時，控制器會啟動逐漸的釋放螺桿泵的轉(zhuǎn)矩，最終當(dāng)扭矩完全釋放后自然停機(jī)，減少了因緊急剎車造成的桿管扭矩急劇變化，避免了停機(jī)時抽油桿反轉(zhuǎn)而造成的桿管斷脫。

結(jié)語

綜上所述，分級變密度固井作為目前最為科學(xué)且實用的鉆井技術(shù)，其在定向井上的應(yīng)用還存在一定的問題，這主要來源于定向控制、套管的疲勞破壞問題、套管的扭矩與拉力問題、馬達(dá)動力問題以及經(jīng)濟(jì)性因素等，只有通過科學(xué)且有效的方法進(jìn)一步強(qiáng)化套管鉆進(jìn)技術(shù)在定向井應(yīng)用中的工藝改進(jìn)以及完善，才能更好的適用于定向井鉆井，并充分發(fā)揮分級變密度固井的技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)一步推進(jìn)我國鉆井工藝的完善與發(fā)展。

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