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      扶正棱可變形套管扶正器研制及應(yīng)用

      2018-10-31 07:38:06于小波李玉海王春華萬發(fā)明李迎德
      西部探礦工程 2018年11期
      關(guān)鍵詞:通井固井扶正

      于小波,李玉海,王春華,萬發(fā)明,李迎德,劉 偉

      (大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院,黑龍江大慶163413)

      1 概述

      套管扶正器是提高套管居中度、固井質(zhì)量必不可少的一種完井管串附件,目前應(yīng)用套管扶正器種類主要分為剛性扶正器、彈性扶正器兩大類。大慶油田水平井鉆井?dāng)?shù)量逐年增多,特別是長水平段水平井?dāng)?shù)量增加較快。在水平井完井施工作業(yè)中,既要考慮套管安全下入,又要考慮套管居中問題,因此套管下入及居中是影響水平井固井質(zhì)量的主要因素之一。針對問題,研制出了適合水平井完井管串應(yīng)用的套管扶正器,在考慮套管安全下入方面,扶正器扶正棱設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu),如在下套管發(fā)生遇阻,扶正棱在一定阻力作用下可發(fā)生縮徑變形,使套管串順利通過遇阻點(diǎn);在考慮套管剛性支撐方面,扶正棱設(shè)計(jì)為受力均勻的拱形結(jié)構(gòu),具有較好承載能力,在正常下套管過程中能夠有效支撐套管,滿足套管居中要求,根據(jù)對水力循環(huán)通道計(jì)算,優(yōu)化設(shè)計(jì)螺旋升角且相鄰扶正棱在軸向投影上首尾相連,保證了具有良好的套管居中效果,同時(shí)達(dá)到提高循環(huán)洗井、固井頂替效率的目的。

      2 技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)

      2.1 技術(shù)參數(shù)

      適用套管:4-1/2″、5-1/2″、7″;

      適用井型:直井、定向井、水平井;

      工具尺寸:?210mm×280mm。

      2.2 工具結(jié)構(gòu)

      其結(jié)構(gòu)為模具一體沖壓式結(jié)構(gòu),主要包括扶正棱、本體,如圖1所示。

      圖1 半剛性扶正器結(jié)構(gòu)圖

      3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

      2012年前大慶油田水平井套管扶正器主要應(yīng)用的是剛性扶正器,由于其材質(zhì)為鑄造鋁合金,在套管下入過程中一旦遇阻,扶正器容易破損,造成井下復(fù)雜。古龍南—平X井,該井完鉆井深2640m,水平段長700m,下套管前進(jìn)行了3次模擬通井,第一次通井鉆具組合:?215.9mm劃眼鉆頭+2柱加重鉆桿+35柱18°斜坡鉆桿+7柱加重鉆桿+18°斜坡鉆桿;第二次通井鉆具組合:?215.9mm劃眼鉆頭+1根加重鉆桿+?208mm螺旋螺扶+5根加重鉆桿+35柱18°斜坡鉆桿+7柱加重鉆桿+18°斜坡鉆桿;第三次通井鉆具組合:?212mm通井銑鞋+1根加重鉆桿+?212mm西瓜磨鞋+1根加重鉆桿+?212mm西瓜磨鞋+4根加重鉆桿+35柱18°斜坡鉆桿+7柱加重鉆桿+18°斜坡鉆桿,通井情況無卡阻顯示,比較正常。當(dāng)下套管至2298m時(shí)有遇阻顯示,后經(jīng)多次活動(dòng)套管仍無法下入,最終進(jìn)行拔套管作業(yè)。

      拔套管作業(yè)時(shí),初期每根提至套管接箍處時(shí)遇卡明顯,上提噸位100t并循環(huán)鉆井液,同時(shí)上下活動(dòng)套管,提出4根套管。第5根時(shí)加大上提載荷至110t,同時(shí)間歇開泵沖擊解卡,第5根提出后拔套管作業(yè)正常進(jìn)行,無須進(jìn)行循環(huán),仍有遇卡顯示,但均未超過100t。該井共下入常規(guī)剛性扶正器共計(jì)44只,當(dāng)全部套管起出后,發(fā)現(xiàn)扶正器大部分發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞,同時(shí)扶正器上附有10cm左右井壁掉塊,共計(jì)有13只扶正器已在套管下入及起出過程中被解體,全部掉落井底,導(dǎo)致井下復(fù)雜,為后期事故處理增加了難度。從下套管過程和起出套管情況分析,上提活動(dòng)(懸重正常)二次無阻卡顯示,起出常規(guī)剛性扶正器多數(shù)破碎,說明下套管過程中一旦有遇阻情況發(fā)生時(shí),來回活動(dòng)套管會(huì)對剛性扶正器產(chǎn)生沖擊,由于剛性扶正器為鑄造鋁合金結(jié)構(gòu),其扶正棱及本體抗拉和抗彎強(qiáng)度低,導(dǎo)致扶正器碎裂成碎塊,隨著套管的下行,碎塊堆積在套管接箍處,使井眼不通暢,從而造成下套管及拔套管作業(yè)施工困難。

      2013年開始,新研制的扶正棱可變形套管扶正器先后在大慶油田中淺層、致密油水平井共計(jì)應(yīng)用400余口水平井,取得了良好現(xiàn)場應(yīng)用效果,保證了套管下入安全性施工,固井質(zhì)量合格率達(dá)到100%。其中2014年施工的源66-平X井,完鉆井深2361m,水平段長度741m,下套管至1606m時(shí)發(fā)現(xiàn)井口鉆井液返出量少,同時(shí)上提管串發(fā)現(xiàn)懸重不夠,判斷底部套管因上扣扭矩未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值而脫落,決定拔套管,該井共下入83只扶正棱可變形套管扶正器,全部起出,完好15只,其余扶正棱可變形套管扶正器發(fā)生形變,無扶正器掉落井底,未產(chǎn)生井下事故復(fù)雜,沒有對后期打撈、通井等施工作業(yè)產(chǎn)生影響。

      龍26-平2x井為大慶油田應(yīng)用水基鉆井液施工的水平段最長記錄井,該井完鉆井深4045m,實(shí)際水平段長度2033m,最大井斜91.11°,其造斜段與水平段均鉆遇青山口組,地層坍塌周期短,粘土礦物含量高,且微裂縫發(fā)育,鉆進(jìn)過程中極易發(fā)生井壁剝落、坍塌等復(fù)雜。在經(jīng)過二次模擬通井作業(yè)后,進(jìn)行了下套管施工作業(yè),為提高該井水平段套管居中度,從而達(dá)到提高固井質(zhì)量目的,該井共計(jì)應(yīng)用扶正棱可變形套管扶正器195只,同時(shí)應(yīng)用了漂浮下套管技術(shù),該井套管一次性下入至設(shè)計(jì)井深,未現(xiàn)遇阻顯示,有效提高了套管下入效率及固井質(zhì)量。

      4 結(jié)論

      通過現(xiàn)場應(yīng)用表明,扶正棱可變形套管扶正器相對常規(guī)鋁合金剛性套管扶正器安全系數(shù)高,現(xiàn)場應(yīng)用過程中,每根套管安放1只,可以有效保證套管居中度,同時(shí)在遇阻時(shí)能夠變形,順利通過遇阻點(diǎn),避免井下復(fù)雜事故發(fā)生,有利于套管安全性下入。

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