8″技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井技術(shù)在中海油的首次成功應(yīng)用

1、95/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井技術(shù)在中海油的首次成功應(yīng)用李虎成+王小勇+郭楨有+楊可三+羅鑄【摘要】9-5/8技術(shù)套管固井傳統(tǒng)做法是采用一維軸向頂替方式，存在水泥漿走高邊，低邊沖洗困難，頂替效率低，固井質(zhì)量較差，定向井尤其明顯，井筒完整性很難保障。為了解決此該問題，9-5/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井工藝技術(shù)在潿洲某油田鉆完井作業(yè)過程中被首次提出并成功實(shí)施，為中海油首次。本文主要從9-5/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井工藝的原理、優(yōu)點(diǎn)及限制條件等方面詳細(xì)介紹，9-5/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井是通過以下幾個(gè)措施來實(shí)現(xiàn)的：選用高抗扭套管保證旋轉(zhuǎn)情況下套管串的有效性，利用頂驅(qū)下套管工具CRT對(duì)套管串施加動(dòng)力，通過軟件模擬計(jì)算合理加裝

2、套管扶正器降低套管串摩阻。結(jié)果外表，9-5/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井工藝技術(shù)能夠改變環(huán)空流態(tài)，改善沖洗效果，提高頂替效率和固井質(zhì)量，保障井筒完整性?！娟P(guān)鍵詞】9-5/8技術(shù)套管；頂替效率；旋轉(zhuǎn)固井；固井質(zhì)量；井筒完整性【Abstract】9-5/8"casingcementingtraditionalmethodistousetheone-dimensionalaxialdisplacementmethod，existingcementslurryhighside，lowsideflushingdifficulty，lowdisplacementefficiency，poorcementi

3、ngquality，especiallydirectionalwells，wellboreintegrityisdifficulttoguarantee.Inordertosolvethisproblem，therotary9-5/8technology-casingcementingtechnologyinWeizhouXOilFielddrillingprocesswasfirstproposedandimplementedsuccessfullyinCNOOC.Thisarticlemainlyfromtheprincipleof"therotary9-5/8technolog

4、y-casingcementingtechnology，theadvantagesandlimitations.AdetailedintroductiontoTheRotary9-5/8Technology-CasingCementingisrealizedthroughthefollowingmeasures：thehightorsionalcasingensuretheeffectivenessofthecaseontherotarycasing，thetopdrivecasingtoolCRTisappliedtodynamic，simulationsoftwareofcasingstr

5、ing，throughthereasonableinstallationofcasingcentralizerfrictionreductionofcasingstring.ThesurfaceofTheRotary9-5/8Technology-CasingCementingTechnologycanchangetheannulusflow，improvewashingeffect，improvethedisplacementefficiencyandcementingquality，ensurewellboreintegrity.【Keywords】9-5/8"casing；Di

6、splacementefficiency；Rotationcementing；Cementingquality；Wellboreintegrity0引言旋轉(zhuǎn)套管串固井是目前較先進(jìn)的新工藝之一，在固井施工過程中利用地面動(dòng)力源提供持續(xù)扭矩使套管串連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠改變環(huán)空流態(tài)，改善沖洗效果，提高頂替效率和固井質(zhì)量，保障井筒完整性。但是，受限于套管本身抗扭強(qiáng)度、套管串摩阻大、地面動(dòng)力源施加持續(xù)扭矩方式，以往作業(yè)過程中，9-5/8以及更大尺寸套管一直無法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)套管串固井。在潿洲某油田鉆完井作業(yè)過程中，緊緊圍繞受限因素，打破常規(guī)，開拓創(chuàng)新，在中海油首次成功實(shí)現(xiàn)9-5/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井，是一次成功創(chuàng)新實(shí)踐

7、，也是固井技術(shù)的進(jìn)步，更是固井理念飛躍。1根本情況潿洲某油田某井完鉆井深4916m，從130m開始造斜至1050m，60°井斜穩(wěn)斜段長達(dá)3500m，是一口較深的大位移井，技術(shù)套管井段使用油基鉆井液。本井目的層存在高壓，因此9-5/8技術(shù)套管需要盡量下深封固常壓地層至4135m，且固井質(zhì)量要求良好，以保證管鞋處高承壓，為目的層井段留夠壓力窗口。該井井斜大，穩(wěn)斜段長，9-5/8技術(shù)套管躺在井筒低邊，單靠一維軸向驅(qū)替無法將低邊的油基鉆井液頂替干凈，從而影響了水泥膠結(jié)質(zhì)量，造成管鞋承壓無法滿足后續(xù)要求，甚至技術(shù)套管環(huán)空帶壓等后果。為了解決存在的問題，保證固井質(zhì)量，在該油田成功實(shí)施9-5/8技

8、術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井工藝技術(shù)，實(shí)施效果理想，該技術(shù)在中海油尚屬首例。29-5/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井技術(shù)具體作業(yè)流程如下：9-5/8技術(shù)套管下到位后，采用常規(guī)固井水泥頭完成沖洗液、隔離液、首尾水泥漿的泵入及底塞、頂塞的投放，根據(jù)計(jì)算當(dāng)頂替至套管內(nèi)外壓差平衡或者底塞到達(dá)浮箍位置時(shí)，拆下常規(guī)固井水泥頭，接上頂驅(qū)下套管工具CRT，繼續(xù)頂替的同時(shí)保持套管串旋轉(zhuǎn)，套管環(huán)空產(chǎn)生螺旋流給井壁增加周向剪切驅(qū)動(dòng)力，提高頂替效率，保證水泥漿膠結(jié)質(zhì)量。endprint2.1固井關(guān)鍵點(diǎn)1油基鉆井液對(duì)水泥漿性能影響極大，因此減少水泥漿受污染是保證固井質(zhì)量的根底。2大位移長裸眼段井下套管風(fēng)險(xiǎn)高。大位移井穩(wěn)斜段長，井斜大，套管摩阻大

9、，井眼低邊易形成巖屑床，下套管極易出現(xiàn)遇阻、無法下到位等情況。3旋轉(zhuǎn)套管串扭矩大，對(duì)套管串抗扭強(qiáng)度要求高，需要根據(jù)模擬的扭矩選擇適宜的套管。4套管扶正器類型及安放數(shù)量的選擇。套管扶正器主要有剛性扶正器和彈性扶正器，大位移井低邊受力較大，彈性扶正器容易變形受損，影響套管居中度，需選擇剛性扶正器。通過軟件模擬計(jì)算確定適宜的扶正器安放數(shù)量和位置，做到能夠?qū)⑻坠芘c井壁的線接觸變成點(diǎn)接觸，降低套管摩阻，提高套管居中度，利于套管的下放、旋轉(zhuǎn)及頂替效果。5頂驅(qū)下套管工具CRT的技術(shù)要求及使用。CRT抗拉強(qiáng)度、憋壓能力及最大可施加扭矩必須滿足作業(yè)要求，另外CRT不具有投放膠塞功能，須配合常規(guī)固井水泥頭使用，待

10、膠塞投放完，拆掉水泥頭，接上CRT工具進(jìn)行開泵頂替并旋轉(zhuǎn)套管串。2.2扶正器安放設(shè)計(jì)通過Landmark軟件模擬計(jì)算，每23根套管安放1個(gè)扶正器套管串懸重最大，有利于套管下入，為了保證管鞋以上的固井質(zhì)量，且減小套管串旋轉(zhuǎn)扭矩，該井裸眼段每2根套管安放1個(gè)扶正器，套管內(nèi)每3根安放1個(gè)扶正器至600m直井段。扶正器能夠減小下套管摩阻，減小套管與井壁接觸面積，降低旋轉(zhuǎn)套管扭矩，提高套管居中度，螺旋形扶正器有利于水泥漿產(chǎn)生螺旋流，改善環(huán)空流場，提高水泥漿頂替效率。2.3摩阻扭矩分析摩阻扭矩分析需要先確定摩阻系數(shù)，摩阻系數(shù)得選取是通過現(xiàn)場在起鉆前或者通井期間記錄不同深度下的大鉤懸重、扭矩，根據(jù)井眼軌跡、

11、鉆井液性能、鉆具組合等資料反算得到。該井通過通井鉆具測得的相關(guān)參數(shù)，利于Landmark軟件反算得到套管內(nèi)及裸眼段的摩阻系數(shù)，根據(jù)套管串結(jié)構(gòu)、扶正器安放數(shù)量及位置，模擬計(jì)算9-5/8技術(shù)套管下到位后旋轉(zhuǎn)扭矩43000ft.lbs實(shí)際旋轉(zhuǎn)扭矩45000ft.lbs左右，上提懸重320噸實(shí)際上提330噸，本次選擇的BEAR扣套管，最大抗扭強(qiáng)度46000ft.lbs，CRT最大施加扭矩50000ft.lbs，最大上提500噸，各參數(shù)均在工具作業(yè)能力范圍內(nèi)，為旋轉(zhuǎn)固井施工可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。2.4水泥漿設(shè)計(jì)固井方式為單級(jí)首尾漿封固，首漿采用般土水泥漿體系，尾漿采用聚合物增強(qiáng)水泥漿體系，尾漿附加20%，

12、尾漿配方為：38%F/W+0.5%PC-X60L+1%PC-F41L+4%PC-G80L+6%MicroBlock+1.5%PC-B10+0.3%PC-H21L+100%"G"級(jí)水泥。采用油水雙效沖洗液，實(shí)現(xiàn)油基環(huán)境下潤濕反轉(zhuǎn)，到達(dá)有效沖洗及隔離作用，提高水泥漿頂替效率。水泥漿性能見表1。前置液及頂替排量設(shè)計(jì)?？紤]充分保證紊流接觸時(shí)間，提高沖洗效果，同時(shí)考慮控制循環(huán)ECD不超過鉆進(jìn)時(shí)最大ECD值，通過固井軟件模擬得到，前置液泵入量為150bbls，占環(huán)空高度735m，頂替排量采用上下雙速頂替，高速2250L/min排量，低速750L/min。2.5頂驅(qū)下套管工具CRT下套管

13、前，通過變扣將CRT與頂驅(qū)方保連接，由頂驅(qū)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，CRT自帶一套液壓控制系統(tǒng)，控制CRT中的液壓卡盤錨定套管，從而實(shí)現(xiàn)套管上下活動(dòng)、頂驅(qū)驅(qū)動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)。同時(shí)CRT自帶密封，可實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)與頂驅(qū)水龍帶連接，隨時(shí)可開泵循環(huán)。旋轉(zhuǎn)固井施工就是在常規(guī)水泥頭完成水泥漿泵入及膠塞的投放工作后，當(dāng)套管內(nèi)外壓差平衡即可拆水泥頭，換CRT工具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、上下活動(dòng)、循環(huán)頂替。3現(xiàn)場應(yīng)用及效果3.1現(xiàn)場施工過程套管串順利入井，由于該井較深，模擬計(jì)算旋轉(zhuǎn)扭矩較大，實(shí)施過程中在套管抗扭強(qiáng)度46000ft.lbs內(nèi)無法定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，因此采用上下活動(dòng)套管，下行過程中旋轉(zhuǎn)的模式進(jìn)行循環(huán)。以2250L/min排量循環(huán)，套管下放過程

14、中控制扭矩不超過46000lb.fts，轉(zhuǎn)速10rpm旋轉(zhuǎn)套管串。停泵后接常規(guī)水泥頭倒固井流程，按常規(guī)單級(jí)固井方式泵入油水雙效沖洗液150bbls，停泵投入底膠塞并壓膠塞，泵入密度為1.58g/cm3的首漿276.6bbls和密度為1.90g/cm3的尾漿181.5bbls，投入頂膠塞并壓膠塞。以2250L/min排量高泵速頂替73.5方時(shí)頂替75方時(shí)底塞接觸浮箍，停泵拆水泥頭，接頂驅(qū)CRT工具，繼續(xù)以相同排量頂替至擊穿底塞后開始上下活動(dòng)套管，下行以10rpm轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)套管，期間控制扭矩不超過46000lb*fts。首尾漿出管鞋時(shí)保證套管處于底部，防止水泥漿污染影響固井質(zhì)量。整個(gè)頂替過程中返出及

15、泵壓變化正常，碰壓正常。3.2固井質(zhì)量本次9-5/8技術(shù)套管未進(jìn)行通過固井質(zhì)量測井評(píng)價(jià)，但從下一開做地漏試驗(yàn)以及后續(xù)生產(chǎn)過程中環(huán)空壓力情況分析判斷，9-5/8技術(shù)套管旋轉(zhuǎn)固井非常成功，固井質(zhì)量良好。4結(jié)論1對(duì)大斜度井實(shí)施旋轉(zhuǎn)套管固井，必須強(qiáng)化井眼準(zhǔn)備工作。有效去除井底巖屑床，保證井眼清潔；定向井軌跡要平滑，杜絕出現(xiàn)大狗腿；鉆井液性能良好，防止出現(xiàn)井壁失穩(wěn)、井下漏失、泥餅虛厚形成“假縮徑等情況，確保井況良好；井壁要盡量規(guī)那么，防止出現(xiàn)大肚子、大臺(tái)階。2借助相關(guān)軟件反算鉆具摩阻系數(shù)，結(jié)合套管串結(jié)構(gòu)模擬下套管懸重、旋轉(zhuǎn)扭矩；以此來選擇適宜的套管扣型、材質(zhì)，評(píng)估旋轉(zhuǎn)固井方案是否可行。3套管扶正器安放及固井頂替排量設(shè)計(jì)要借助固井軟件模擬。從經(jīng)濟(jì)型及效果考慮，選擇最正確扶正器安放方案；固井頂替排量在ECD滿足要求的情況下盡可能高，以提高頂替效率。4頂驅(qū)下套管工具CRT要保證狀態(tài)良好，頂替過程中要確保密封有效，旋轉(zhuǎn)固井施工中使用CRT要考慮套管內(nèi)外“U形管效應(yīng)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】【1】張宇，劉明峰，熊臘生，等.旋轉(zhuǎn)固井技術(shù)在特殊井眼條件下的應(yīng)用研究J.石油鉆采工藝，2021，373：40-42.【2】孫厚彥.國內(nèi)陸上首次旋轉(zhuǎn)固井在YK10井的應(yīng)用J.西部探礦工程，20217：188-189.【3】夏漢玲.旋轉(zhuǎn)固井技術(shù)在埕海油田的應(yīng)用分析J.中小企