新型雙卡瓦高溫高壓尾管懸掛器的研制與應用

陳玉書

川慶鉆探工程有限公司井下作業公司

新型雙卡瓦高溫高壓尾管懸掛器的研制與應用

陳玉書

川慶鉆探工程有限公司井下作業公司

陳玉書.新型雙卡瓦高溫高壓尾管懸掛器的研制與應用.天然氣工業,2010,30(8):48-50.

劍門1井是國內罕見的井深超過7 000 m的深井、井底溫度為161℃,149.2 mm小井眼與127.0 mm尾管形成的小間隙環形通道長達2 007 m,尾管懸重為62 t,現有的127.0 mm單卡瓦尾管懸掛器已不能滿足深井固井的要求。為此,通過技術攻關和研究設計,將原有的單液缸單卡瓦設計成雙液缸雙卡瓦結構,增加了承載能力;采用高溫、高壓密封件增強了密封和耐高溫性能;最終研制成功了127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器。其工作原理為:在固井作業下套管時將它連接于尾管柱頂部下入井內,懸掛作業時從井口投球到球座,加注液壓使懸掛器上下液缸同時工作,分別推動上下卡瓦上行張大卡在上層套管內壁上,以實現尾管懸掛的功能。該新型工具在劍門1井的應用成功,解決了超深井高溫、高壓長尾管懸掛固井的技術難題,為類似超深井、高溫、高壓井和具有小間隙長尾管特點的高難度尾管固井提供了經驗。

深井 超深井 雙卡瓦 高溫 高壓 尾管 懸掛器 研制 應用

DO I:10.3787/j.issn.100020976.2010.08.013

劍門1井是中國石油西南油氣田公司、中國石油川慶鉆探工程有限公司部署,由川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司承鉆的重點預探井。該井完鉆井深為7 009 m,井底溫度高達161℃,149.2 mm小井眼長達2 007 m。根據鉆井工程設計要求,采用127.0 mm尾管懸掛固井封固5 002～7 009 m長裸眼井段。該井具有高溫、高壓和高載荷的特點,采用現有的127.0 mm單卡瓦尾管懸掛器已不能滿足深井固井的要求。為解決劍門1井超深井高溫、高壓長尾管懸掛固井技術難題,川慶鉆探工程公司井下作業公司進行了技術攻關,設計研制了一套“127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器”,通過試驗檢測達到了相關技術要求,2008年投入劍門1井127.0 mm尾管懸掛固井現場應用獲得成功。

1 尾管懸掛技術難點

1.1 長尾管超負荷技術難點

1.2 高溫、高壓技術難點

2 尾管懸掛器設計方案

2.1 提高承載能力

1)針對長尾管超負荷技術難點,設計采用高強度厚壁管做中心管可提高承載能力,選用35CrMo調質管材可安全承載126 t,如選 TP2CQ140優質管材可安全承載143 t。

2)設計將單缸單卡瓦修改為雙缸雙卡瓦結構,雙缸雙卡瓦上下分別獨立互相補償,擴大懸掛作用面積,增強懸掛可靠性、安全性和承載能力,達到一個新的技術水平。

2.2 提高耐高溫、高壓性能

針對高溫、高壓技術難點,設計選用具有耐高溫、高壓性能的氟橡膠材料作為密封件和相關附件。這樣可使懸掛器滿足該井161℃和30 M Pa以上的高溫、高壓應用要求。

3 基本結構和工作原理

3.1 基本結構

圖1127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器示意圖

3.2 工作原理

4 現場應用

4.1 入井準備工作

入井前在現場檢查懸掛器銷釘及螺紋連接各部并進行調整,喇叭口內灌滿機油加蓋黃油再上好防護帽,以防鉆屑或濾餅進入喇叭口導致粘卡。

4.2 送入鉆柱稱重

基重:頂驅游車基重為30 t。

停泵:靜止為130 t,上提131 t,下放126 t;轉動129 t,無回轉。

開泵:靜止為129 t,上提130 t,下放125 t;轉動128 t,無回轉。

4.3 試通膠塞

4.4 套管柱稱重

稱重為92 t(含頂驅30 t),其中套管柱為62 t。

4.5 全管柱稱重

全管柱組合:頂驅游車+鉆桿柱+套管柱。

停泵:靜止為192 t,上提196 t,下放188 t。

開泵:靜止為190 t,上提194 t,下放186 t。

4.6 懸掛作業

4.7 注水泥施工

注先導漿20 m3,沖洗地面管線,清水試壓為30 M Pa,裝膠塞。注抗鈣隔離液13 m3,密度為1.87 g/cm3,排量為0.8 m3/min;注領漿4.0 m3,密度為1.90 g/cm3,排量為0.8 m3/min;注緩凝水泥漿11.0 m3,密度為1.92 g/cm3,排量為0.8 m3/m in。注快干水泥漿6.5 m3,密度為1.92 g/cm3,排量為0.8 m3/min。開擋鎖倒閘門沖管線,注藥水頂膠塞1 m3。替鉆井液13 m3,密度為 1.87 g/cm3,排量 為0.8 m3/min,替抗鈣隔離液7.0 m3,替鉆井液20 m3,密度為1.87 g/cm3,排量為0.8 m3/m in,替清水3.8 m3碰壓,壓力由20 M Pa上升至23 M Pa,起鉆2柱正循環用洗井140.0 m3,再起鉆3柱灌滿鉆井液,關井憋壓10 M Pa候凝,施工順利結束。

5 結論

1)面對國內罕見的7 000 m超深井劍門1井高溫、高壓小間隙長尾管技術難題,新研制的“127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器”首次應用順利成功,又一次拓展了尾管懸掛器的適用范圍和適應能力,積累了寶貴經驗。

2)本次高難度施工使川慶鉆探工程有限公司井下作業公司研制的新型127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器經受了嚴峻考驗,對類似超深井、高溫、高壓井以及小間隙長尾管井的固井具有進一步的推廣應用價值。

3)對于高難度復雜井的尾管固井施工,施工前應充分做好井眼準備,調整好井內鉆井液性能,強化通井措施,保持平滑、穩定、通暢的井眼質量是下套管的必要條件,以確保下套管無阻卡,安全順利下到預定位置?，F場施工保持嚴密組織、嚴格要求、精心設計、完善措施、充分準備、重點把關可促使固井施工順利完成。

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2010204226 編輯 鐘水清)

中國石油天然氣集團公司項目“特殊井鉆完井技術及配套技術研究”(編號:2008D22403)。

陳玉書,1954年生,工程師;1990年畢業于原西南石油學院鉆井專業;從事固井工程、固井工具等相關設計、科研及現場應用工作。地址:(610051)四川省成都市成華區二環路北四段瑞豐巷6號。電話:15982438306。E-mail:chenyushu136@163.com