變形隔水導(dǎo)管開(kāi)窗再利用技術(shù)

陳鵬飛 李文良 夏環(huán)宇 倪益民

（中海油能源發(fā)展有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

淺水區(qū)域內(nèi)海上油氣田的開(kāi)發(fā)，主要在平臺(tái)的槽口區(qū)布置叢式井來(lái)實(shí)現(xiàn)，槽口間間距較?。ㄍǔｉg距在2m左右）。另外，為節(jié)省工期，淺水油氣井隔水導(dǎo)管常采用錘入法下入，易導(dǎo)致隔水導(dǎo)管變形。隔水導(dǎo)管形變不嚴(yán)重時(shí)，可采用磨銑工具或者牙輪鉆頭處理形變部位；而當(dāng)隔水導(dǎo)管形變嚴(yán)重或井間碰撞風(fēng)險(xiǎn)較大時(shí)，則需考慮隔水導(dǎo)管開(kāi)窗方案。管柱開(kāi)窗技術(shù)[1-8]作為油田后期低成本挖掘油藏潛力的有效方式，在各油田已得到充分利用。相較于常規(guī)套管，隔水導(dǎo)管具有壁厚（通常為25.4mm）、尺寸較大，且管外無(wú)水泥封固、地層疏松等特征，上述因素導(dǎo)致對(duì)其進(jìn)行開(kāi)窗作業(yè)時(shí)，將面臨作業(yè)效率低、套管下入困難、成功率低等問(wèn)題。為解決隔水導(dǎo)管開(kāi)窗過(guò)程中遇到的難點(diǎn)，文中從隔水導(dǎo)管處理方案優(yōu)選、現(xiàn)場(chǎng)施工效果后評(píng)估兩方面提煉隔水導(dǎo)管開(kāi)窗的實(shí)施要點(diǎn)，為后期類似隔水導(dǎo)管開(kāi)窗作業(yè)提供借鑒。

1 隔水導(dǎo)管開(kāi)窗背景

1.1 隔水導(dǎo)管變形概況

某油田A 井20" 隔水導(dǎo)管在錘入過(guò)程中，發(fā)生拒錘，后期測(cè)斜數(shù)據(jù)顯示，A 井隔水導(dǎo)管向已錘入隔水導(dǎo)管的B 井方向傾斜（見(jiàn)圖1），最終導(dǎo)致A 井隔水導(dǎo)管擠毀變形，其中，B 井隔水導(dǎo)管較為完好，且B 井已成功下入13-3/8″表層套管。從現(xiàn)有資料查詢得知，A 井隔水導(dǎo)管鞋深度范圍：127.64 ～128.64m（入泥深度：52.08 ～53.08m）。

圖1 隔水導(dǎo)管碰撞示意圖

為處理A 井隔水導(dǎo)管形變部位，A 井下入16″定向鉆具組合清洗隔水導(dǎo)管至127.44m 后，不能進(jìn)一步加深。后采用16-3/4″磨銑鉆具組合僅能下至125.01m，嘗試磨銑通過(guò)，頂驅(qū)、鉆具頻繁憋跳，難以向下磨銑，微調(diào)磨銑參數(shù)亦無(wú)進(jìn)展，僅回收少量碎片，出井時(shí)磨鞋尺寸磨損至16″，側(cè)面耐磨面上的碳化鎢磨銑殆盡，磨鞋底部的耐磨面保存較為完好。

為進(jìn)一步探查A 井隔水導(dǎo)管情況，組下8-1/2″通井鉆具至126.89m 探底，鉆進(jìn)至129m，無(wú)遇阻情況；組下強(qiáng)磁打撈鉆具組合至井底，回收鐵銹與鐵屑共計(jì)7kg；組下12-1/4″通井鉆具至129m，無(wú)阻卡。

1.2 變形隔水導(dǎo)管處理方案優(yōu)選

隔水導(dǎo)管處理方案的優(yōu)選，需對(duì)隔水導(dǎo)管變形量進(jìn)行計(jì)算，可假設(shè)變形量與深度呈線性相關(guān)，且為單側(cè)變形。由圖2 可知，當(dāng)AF=16.75in 時(shí)，AB=2.43m，AC=3.63m，BD=0.75in，根據(jù)相似三角形公式，CE=1.12in，當(dāng)前隔水導(dǎo)管最大允許通過(guò)尺寸為EH=AF-CE=15.63in。正常24"隔水導(dǎo)管最大允許通徑為22"，因此，從隔水導(dǎo)管前期處理作業(yè)和上述分析可知，隔水導(dǎo)管形變不太嚴(yán)重，可先采用銑錐進(jìn)行磨銑，然后采用常規(guī)的井身結(jié)構(gòu)。

圖2 隔水導(dǎo)管變形量計(jì)算模型圖

但從淺層井間防碰考慮，用A 井槽口設(shè)計(jì)軌跡，采用不同測(cè)量方式獲取的隔水導(dǎo)管測(cè)斜數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1），若從隔水導(dǎo)管底部鉆出，與鄰井B 井皆存在嚴(yán)重的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，如強(qiáng)行施工，存在鄰井被鉆穿或使鄰井套管變形的風(fēng)險(xiǎn)，故不推薦采用銑錐磨銑，最終選擇采用隔水導(dǎo)管開(kāi)窗方式。

表1 隔水導(dǎo)管防碰掃描數(shù)據(jù)表

2 隔水導(dǎo)管變形原因分析

依據(jù)防碰掃描數(shù)據(jù)，在A 井隔水導(dǎo)管底部，兩者最小中心距為0.66m（約26″），大于兩井隔水導(dǎo)管碰撞距離0.559m（接箍外徑為22″），在不考慮軌跡誤差的情況下，兩井隔水導(dǎo)管并未發(fā)生接觸性碰撞。

綜合分析，隔水導(dǎo)管變形可能存在如下原因（見(jiàn)圖3）：①已錘入的隔水導(dǎo)管所產(chǎn)生的群樁效應(yīng)[9-12]導(dǎo)致后錘入的隔水導(dǎo)管受到擠壓；②A 井隔水導(dǎo)管傾斜嚴(yán)重，其最大井斜角為2.5°，遠(yuǎn)大于B 井最大井斜角0.75°，導(dǎo)致與鄰井B 井的已錘入的隔水導(dǎo)管最小中心距急劇壓縮，進(jìn)一步加劇群樁效應(yīng)；③A 井隔水導(dǎo)管受嚴(yán)重?cái)D壓的位置存在薄弱點(diǎn)，致使該井隔水導(dǎo)管變形。造成薄弱點(diǎn)的可能原因有：隔水導(dǎo)管管材所含的成分不合格；隔水導(dǎo)管的壁厚不均較為嚴(yán)重；隔水導(dǎo)管在加工過(guò)程中內(nèi)外表面存在劃傷、凹陷、凸起、結(jié)疤等情況；隔水導(dǎo)管在錘入過(guò)程中，在打樁機(jī)強(qiáng)大的作用力下，被地層中堅(jiān)硬、尖銳的礫石所損傷。

圖3 隔水導(dǎo)管變形原因示意圖

3 隔水導(dǎo)管開(kāi)窗施工過(guò)程

隔水導(dǎo)管開(kāi)窗施工過(guò)程大致包括開(kāi)窗修窗階段、鉆進(jìn)階段、再次修窗階段、通井下套管階段。開(kāi)窗修窗階段首先針對(duì)隔水導(dǎo)管進(jìn)行通井作業(yè)，座掛16"斜向器，采用16"雙銑錐進(jìn)行開(kāi)窗修窗作業(yè)。鉆進(jìn)階段采用15-1/2"牙輪鉆頭鉆進(jìn)，鉆進(jìn)期間，過(guò)窗口有遇阻顯示，下套管時(shí)，遇阻無(wú)法通過(guò)窗口，需進(jìn)一步修整窗口。再次修窗階段包含兩種方式的修窗作業(yè)，首先采用17-1/2"銑錐組合進(jìn)行修窗，4 次通井，第1 次通井遇阻無(wú)法通過(guò)，后3 次遇阻活動(dòng)后通過(guò)，下套管仍遇阻無(wú)法通過(guò)，然后采用雙銑錐+西瓜銑組合兩次修窗，試下套管遇阻活動(dòng)通過(guò)，判定窗口具備套管通過(guò)能力。通井下套管階段先對(duì)表層井段進(jìn)行通井作業(yè)，下放至井底循環(huán)干凈并頂替入稠膨潤(rùn)土漿，最終順利下入13-3/8″套管。

4 隔水導(dǎo)管開(kāi)窗效果后評(píng)估

4.1 開(kāi)窗位置的選擇是否合適

A 井隔水導(dǎo)管鞋深度范圍在127.64m～128.64m 之間，隔水導(dǎo)管長(zhǎng)度一般為12m 左右，實(shí)際隔水管開(kāi)窗口位置為：106.00m～113.20m，可推算出開(kāi)窗口上部接箍位置在103.64m～104.64m 之間，開(kāi)窗口下部接箍位置在115.64m～116.64m 之間，隔水導(dǎo)管開(kāi)窗口成功規(guī)避了隔水導(dǎo)管接箍位置，開(kāi)窗位置選擇合適。

4.2 套管的選擇是否合適

開(kāi)窗后所下13-3/8″套管數(shù)據(jù)從下往上依次為：浮鞋（N80、BTC、61PPF、12.72m、含1 根套管）+浮箍（N80、TPCQ、61PPF、11.44m、含1 根套管）+套管（N80、TPCQ、61PPF、352.77m）+ 變扣（N80、BTC、61PPF、1.84m）+ 套管（N80、BTC、61PPF、1.66m）+套管掛（0.21m）。其中TPCQ扣為天津鋼管集團(tuán)于2001 年研發(fā)的特殊扣[13-14]，用于密封要求高的作業(yè)工況，為帶接箍套管，接箍處設(shè)有臺(tái)階面。下入過(guò)程中，由于窗口修整不徹底，套管下入時(shí)易出現(xiàn)遇阻問(wèn)題。

結(jié)合表2 分析，第一次與第二次下套管，窗口不規(guī)則形狀限制了具有臺(tái)階面的帶接箍套管下入。第三次與第四次，兩者皆順利通過(guò)套管的第一個(gè)接箍位置，表明窗口修整得較為平滑，具有通過(guò)所有接箍的能力。因此，后期類似作業(yè)，由于管外無(wú)水泥封固致使隔水導(dǎo)管開(kāi)窗口形狀修整不規(guī)則，考慮套管接箍臺(tái)階面的影響，建議隔水導(dǎo)管開(kāi)窗后，下入無(wú)接箍套管或?qū)Ы庸刻坠艿慕庸坎课淮蚰コ尚逼陆Y(jié)構(gòu)，以便套管順利通過(guò)不規(guī)則的窗口位置。

表2 表層套管下入情況統(tǒng)計(jì)表

4.3 開(kāi)窗、修窗工具的選擇是否合適

由圖4 可知，在開(kāi)窗及前期兩次修窗過(guò)程中采用的雙銑錐由單式銑錐連接鉆柱銑錐組合而成，單式銑錐主要用于開(kāi)窗，鉆柱銑錐主要用于修窗，兩者外徑皆由小增大[15]。雙銑錐對(duì)套管外有水泥封固的井進(jìn)行開(kāi)窗作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)窗、修窗、試鉆一體化，減少起下鉆趟數(shù)。然而，對(duì)隔水導(dǎo)管修窗時(shí)，由于隔水導(dǎo)管外為松散地層，窗口位置的毛刺易向外翻卷，同時(shí)，鉆具扭矩時(shí)大時(shí)小，導(dǎo)致鉆具伸縮不一，對(duì)同一窗口位置不能始終保證銑錐最大外徑對(duì)其進(jìn)行持續(xù)有效的修窗作業(yè)。因此，通過(guò)雙銑錐的開(kāi)窗、修窗及多次通井作業(yè)后，兩次下套管過(guò)窗口依然遇阻，未能通過(guò)窗口。

圖4 開(kāi)窗、修窗工具對(duì)下套管作業(yè)的影響

后期兩次修窗采用雙銑錐+西瓜銑組合修窗，西瓜銑由于其磨銑段外徑一致，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，修窗時(shí)能確保窗口待修整位置始終處于西瓜銑等尺寸磨銑段的作用下，有利于窗口磨銑平整。因此，該修窗組合取得了較好的效果，無(wú)論是試下套管還是最終下套管，采用上下活動(dòng)套管的方式，皆能順利通過(guò)窗口。

5 結(jié)論與建議

5.1 隔水導(dǎo)管開(kāi)窗位置盡可能往深部選擇，有利于提高隔水導(dǎo)管承載能力，另外，需合理避開(kāi)隔水導(dǎo)管接箍位置。

5.2 隔水導(dǎo)管開(kāi)窗后，下入的套管可采用無(wú)接箍套管或?qū)Ы庸刻坠艿慕庸坎课淮蚰コ尚逼陆Y(jié)構(gòu)，以規(guī)避過(guò)窗口時(shí)套管接箍位置遇阻風(fēng)險(xiǎn)。

5.3 隔水導(dǎo)管修窗時(shí)應(yīng)采用西瓜銑作業(yè)，確保同一位置被外徑相同的打磨工具持續(xù)有效打磨。

5.4 通井驗(yàn)窗時(shí)，可采用鉆桿底部接短套管驗(yàn)證窗口通過(guò)效果，提升起下效率。

5.5 通井過(guò)程中，只要有一次鉆具組合未通過(guò)，應(yīng)考慮采用修窗工具長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行再次修窗作業(yè)。

5.6 由于開(kāi)窗修窗震動(dòng)過(guò)大，隔水導(dǎo)管與導(dǎo)向槽之間可預(yù)先做加固處理，同時(shí)預(yù)備由于震動(dòng)頻繁可能導(dǎo)致?lián)p壞的部件。