楊洪波,張啟峰,賈興德,杜志偉
(西部鉆探國際鉆井公司,新疆烏魯木齊830026)
套管回接裝置的設(shè)計制造及應(yīng)用
楊洪波*,張啟峰,賈興德,杜志偉
(西部鉆探國際鉆井公司,新疆烏魯木齊830026)
井內(nèi)套管柱發(fā)生脫扣、斷裂等事故致使無法正常進(jìn)行固井時,應(yīng)用套管回接裝置重新對扣回接進(jìn)行固井補救,是快速有效處理固井事故的重要方法。通過對哈薩克斯坦熱迪拜油田Z4227井二級固井事故進(jìn)行分析,自主設(shè)計制造套管回接裝置,通過加強(qiáng)引導(dǎo)、扶正和密封作用,成功實現(xiàn)回接。實踐表明,該裝置密封性能良好,操作簡單,成本低,對類似事故具有實際參考價值。
套管回接裝置;回接節(jié)箍;引錐;設(shè)計制造
哈薩克斯坦熱迪拜油田Z4227井是一口開發(fā)直井,?216mm井眼完鉆井深2231.00m,?168.3mm× 8.9mm完井套管下深2230.50m,分級箍位置984.63~985.50m。一級固井完成后,投重力塞,逐步憋壓至24MPa分級箍不能正常開孔,導(dǎo)致無法進(jìn)行二級固井。測聲幅顯示水泥塞面為1321.50m(一級固井發(fā)生井漏),將分級箍和上部套管倒扣撈出,井內(nèi)魚頭為168.3mm套管公扣(節(jié)箍被撈出),下入“套管串+分級箍”對扣失敗后,用?190mmB型鉛模進(jìn)行打印,根據(jù)印跡分析,魚頭嚴(yán)重不居中(圖1~圖2),直接下入套管串無法正常對接,需制造特殊工具進(jìn)行回接。
圖1 ?190mmB型鉛模印跡圖
圖2 魚頭示意圖
(1)套管回接裝置必須實現(xiàn)引扣撥正與對扣旋緊雙作用。(2)套管回接裝置材質(zhì)采用套管同級別鋼材加工。(3)考慮到套管回接裝置與井內(nèi)分級箍位置很近,須具備扶正效果。(4)考慮到下入套管串回接時連接絲扣處將堆積泥巖,因此回接工具必須具備自潔洗扣功能;(5)密封效果良好,回接完成能滿足試壓要求。(6)結(jié)構(gòu)簡單且滿足完井作業(yè)要求。(7)成本低廉且實用效果良好。
(1)套管回接裝置由回接節(jié)箍和引錐兩部分構(gòu)成:?203mm回接節(jié)箍相當(dāng)于套管柱的特制雙母接頭,為打撈套管柱的一部分,其上部與回接套管柱連接,下部用于回接魚頭;引錐引用對扣接頭原理,直徑為?127mm× 108.6mm,錐頂開孔直徑為?20mm,可循環(huán),其作用是引導(dǎo)和撥正魚頭進(jìn)入回接節(jié)箍,引錐坐掛在回接節(jié)箍內(nèi)環(huán)形掛環(huán)上,通過上部套管旋扣壓緊固定,回接成功固井候凝鉆完分級箍后,將回接節(jié)箍與引錐的懸掛部分進(jìn)行磨銑,引錐將掉落至人工井底,不需進(jìn)行再次打撈。
(2)回接節(jié)箍為雙母扣,扣型與套管扣一致,均為OTTM扣,下部設(shè)計45°倒角引鞋,便于“進(jìn)魚”;回接節(jié)箍本體加工20cm×2.5cm×0.8cm排屑槽,為回接對扣前循環(huán)排砂提供水力通道。
(3)引錐位于套管回接裝置打撈螺紋中部加工4個?12mm自洗水眼,在對扣前開泵循環(huán)進(jìn)行螺紋清洗。
(4)引錐直徑選擇:如圖3和圖4所示:H=1/2D母-D魚+1/2D公-8.9,2H=-112.8+D公,要滿足順利進(jìn)魚必須H≥0;即D公≥112.8mm,選取H≥8mm,則D公≥112.8+16=128.8mm;因回接節(jié)箍內(nèi)徑必須≥161mm,引錐與回接節(jié)箍內(nèi)徑必須有一定的間隙Xmin,Xmin=8.9mm(套管壁厚);求得D公應(yīng)在128.8~(161-Xmin)之間選取,即D公=[128.8~(161-2Xmin)]=128.8~143.2mm;最終因地制宜選取D公=127mm(取材127mm鉆桿),計算H=7.1mm。
(5)除引錐采用127mmG105×9.19鉆桿加工外,其余構(gòu)件均用35CrMo鋼制造,調(diào)制處理(硬度HB140~200),材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度須達(dá)70kN/cm2。
圖3 套管回接裝置(單位:mm)
圖4 回接示意圖
(1)依據(jù)采油樹套管頭標(biāo)準(zhǔn)高度調(diào)節(jié)回接套管串長度;(2)計算碰頂、上扣方入;(3)下鉆至魚頂位置,緩慢旋轉(zhuǎn)引入“魚頭”,下放至上扣方入后記錄上扣圈數(shù);(4)上滿扣后,上提試驗拉力不超過套管螺紋抗滑脫負(fù)荷的1/3;(5)試壓15MPa,穩(wěn)壓30min;(6)投重力塞,開孔正常進(jìn)行二級固井;(7)候凝48h后,下鉆鉆分級箍,引錐按照設(shè)計掉落至人工井底。
熱迪拜Z4427井經(jīng)套管倒扣打撈,魚頂位于1300.70m,采用“?216mm三牙輪鉆頭+?214mm近鉆頭扶正器”鉆具組合通井至1300.50m,充分循環(huán)清洗魚頂后起鉆。按照工藝技術(shù)要求將套管回接裝置連接好,管串結(jié)構(gòu)為:?203mm套管回接裝置+?168.3mm套管×10.92m+?168.3mm分級箍×0.82m+?168.3mm套管串。下回接管串至距離魚頂3m,采用24L/s排量循環(huán)清洗魚頭,懸重470kN,緩慢下放管柱,核實碰頂方入,泵壓升高1MPa,確定引錐引魚成功,緩慢下放至對扣方入,繼續(xù)循環(huán)30min,利用自洗水眼噴射力清洗魚頭。停泵下壓20kN用轉(zhuǎn)盤緩慢上扣,懸重上升表明已開始上扣,記錄上扣圈數(shù),上扣扭矩保持在15~20kN·m之間。轉(zhuǎn)盤上扣14圈后,液壓貓頭緊扣,最大上扣扭矩為54kN·m,證明緊扣完成,丈量方入下行8cm,上提懸重增加150kN,開泵憋壓15MPa,穩(wěn)壓30min不降,確認(rèn)回接成功。投重力塞,正常二級固井,事故解除。
(1)設(shè)計的套管回接裝置結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,工藝技術(shù)容易掌握,操作方便。
(2)設(shè)計的套管回接裝置引錐有較強(qiáng)引導(dǎo)和撥正魚頭作用,自洗水眼能夠有效清潔魚頭,是該套管回接裝置的2個突出優(yōu)點。
(3)套管回接裝置可以推廣應(yīng)用到大修井套管修復(fù)和采油井套管更換等工藝復(fù)雜、成本較高的事故處理。
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TE952
B
1004-5716(2015)12-0071-03
2014-12-26
楊洪波(1982-),男(漢族),四川遂寧人,工程師,現(xiàn)從事鉆井工程技術(shù)、鉆井施工工藝等方面的研究和管理工作。