免鉆塞注水泥裝置在八面河油田的應用

吳慶舫，王海峰，陳促景

（中國石化勝利油田分公司清河采油廠，山東 壽光262714）

免鉆塞注水泥裝置在八面河油田的應用

吳慶舫，王海峰，陳促景

（中國石化勝利油田分公司清河采油廠，山東 壽光262714）

免鉆塞注水泥裝置是水平井水平段下防砂管柱并對防砂管柱以上套管進行注水泥固井的專用工具，由分級注水泥器改進而來，具有結構簡單、性能可靠、作業方便、施工周期短、固井完畢無需鉆磨的優點。免鉆塞注水泥裝置在八面河油田的應用，收到了很好的效果。

免鉆塞；應用；水平井；保護套管

隨著油田開發的不斷深入，挖潛增效的措施也在更進一步改進提高。為了開發薄油層，水平井、大斜度井等特殊工藝井越來越多，各種方式的完井也應運而生。水平井水平段下防砂管柱的完井方式如今已得到廣泛應用。分級注水泥器是下防砂管柱的配套件，加在防砂管柱的上端，隨管柱一起入井，主要作用是隔斷防砂管內外通道，固井時阻止水泥漿進入防砂管柱內和管柱外，保證管外不被固住，管內無水泥，保持暢通。分級注水泥器不足之處是采油作業前，要下鉆頭鉆磨掉分級注水泥器附件（膠塞、滑套和盲板），打通管柱內道。在鉆磨過程中，不僅容易損傷套管，且作業耗時長，若靠近管壁上緣的附件打磨不干凈，則采油作業工具過不去，無法進行作業。分級注水泥器的這些缺點，制約了其自身價值，不能很好地達到生產作業要求。針對這些不足，更具實用價值的免鉆塞注水泥裝置便應運而生，應用于實際生產中，效果很好。

1 免鉆塞注水泥裝置簡介

免鉆塞注水泥裝置由分級注水泥器改進而來，是水平井水平段下防砂管柱后對防砂管柱以上套管進行注水泥固井的專用工具。免鉆塞注水泥裝置必須與裸眼封、防砂管、底部服務器配套使用。免鉆塞注水泥裝置具有結構簡單，性能可靠，作業方便，施工周期短的優點，與原分級注水器相比，作業后不須鉆膠塞、關閉塞、盲板，是一種新型水平裸眼井注水泥裝置。

1．1 免鉆塞注水泥裝置結構

免鉆塞注水泥裝置主要由：注水泥開關、懸掛、密封、碰壓膠塞、打撈機構等部分組成，各部分的作用如下：

1）注水泥開關：免鉆塞注水泥裝置隨套管串入井時，該裝置孔呈關閉狀，管串下到位后，在水力作用下，裝置孔被打開，循環通道建立，可以正常循環鉆井液，實施固井。打開裝置循環通道是采用免鉆塞注水泥裝置進行固井的第一道工序。

2）懸掛：密封、碰壓膠塞、盲板附件的附著裝置。

3）密封：保證液體不竄位、回流。

4）碰壓膠塞：固井時水泥膠塞坐于此處，形成碰壓，關閉循環孔，完成固井施工。

5）打撈機構：由與懸掛機構上端相匹配的打撈構件，用于固井完成后打撈免鉆塞附件。

1．2 主要技術參數

1）兩端絲扣：7"偏梯扣

2）最多外徑：Φ214

3）最小通徑：Φ156

4）工作密封壓力：25MPa

5）裸眼封座封壓力：8MPa～9MPa

6）打開注水泥孔壓力：11MPa～16MPa

7）關閉注水孔滑套力：20噸

8）打撈免鉆塞內部件解卡力：＜20噸

9）長度：≈5600mm

2 免鉆塞注水泥裝置應用工藝流程

免鉆塞注水泥裝置在使用過程中是隨套管串下入到井內指定井段，使用免鉆塞注水泥裝置進行水平井段的固井工藝流程如下：

1）入井管串順序（從下到上）：底部服務器＋盲管短節＋防砂管＋盲管＋免鉆塞注水泥裝置（包括裸眼封）＋套管柱，下至設計深度。

2）用水泥車正打壓（0．5～9）MPa，各穩壓5分鐘，裸眼封座封。

3）繼續打壓（9～11）MPa，穩壓3分鐘，關閉裸眼封座封通道。

4）繼續打壓（12～16）MPa，壓力突然下降，打開注水泥孔，建立注水泥循環通道。

5）正洗井循環泥漿一周，待循環壓力正常為止。

6）裝井口。

7）在套管內下注水泥管柱（鉆桿），管柱末端帶沖洗打撈工具。

8）當管柱下到距離免鉆塞注水泥裝置1m～2m時，裝注水泥井口。

9）開反洗井閘門，控制泥漿出口閘門，正循環泥漿待反洗井出口見泥漿后，關反洗井閘門，開泥漿出口閘門，正循環泥漿一周后正注水泥。

10）注水泥完后，打頂替液（計算頂替液至注水泥口）。

11）當頂替液快打完時，邊頂替邊慢慢下放管柱，遇阻后，停打頂替液。

12）下放管柱，加壓20噸。此時注水泥孔關閉。同時，免鉆塞內管柱部件被撈住。

13）開套管，大排量反洗井，將管內剩余水泥，全部洗出地面。

14）關套管，試壓10Mpa，穩壓3分鐘。

15）如不漏，則上提管柱，超懸重20噸，將注水泥管柱提到直井段侯凝，侯凝后將管柱全部提出地面，帶出免鉆塞內管柱部件。（為保險起見，試壓合格時，不動管柱，憋壓9Mpa，侯凝1小時，起出注水泥管柱到直井段侯凝）。

16）如試壓注水泥孔未關閉，則一直反洗井，使之套管內外壓力平衡后，出口未見水泥，關緊憋壓9Mpa，侯凝，三小時后，起出注水泥管柱。

3 免鉆塞注水泥裝置在固井工程中的應用

免鉆塞注水泥裝置在八面河油田已試用了兩口井，均取得了很好的效果。下面就該裝置在面138－平16井應用情況作簡要介紹。

面138－平16是布置在渤海灣盆地濟陽坳陷東營凹陷八面河138區腰部的一口水平井，開采沙四段2砂組1小層（3）號薄油層，油層厚度2．0m，設計井深1426．0m，完鉆井深1483．00m。設計水平段為1229．75m～1426．00m，水平段長196．25m，實鉆水平段為1217．61m～1483．00m，水平段長265．39m。

采用免鉆塞注水泥裝置固井時，對井眼質量要求較高。因此，在鉆井過程中，要充分考慮固井作業對井眼質量的要求，保證配置鉆具組合。

3．1 井眼準備

面138－平6井設計靶前位移273．68m，定向造斜率20°／100m，以88．83°井斜角穿越水平段。為了下油層套管時套管串能順利入井，下到設計要求井深，在井眼形成過程中做了充分的準備工作。

1）優化鉆具組合。選用了外徑為Φ185mm彎度為1．5°的單彎螺桿加高效能PDC鉆頭鉆井。鉆具組合：Φ241．3mmPDC鉆頭＋Φ185mm1．5°單彎螺桿＋Φ127mm加重鉆桿＋Φ127mm鉆桿。這種鉆具組合具有柔韌性好、造斜率高、鉆速快的特點。該鉆具組合與井壁接觸為點接觸，減少了鉆具與井壁的接觸面，減輕了鉆具在轉動以及上下移動時的摩擦力，降低了鉆具的扭矩和井壁對鉆具的托壓，保證了鉆進順利和井下安全。

2）優化井眼軌跡，精細軌跡控制。實鉆過程中，根據設計剖面，調整留夠靶前位移量，在入靶前盡量做到軌跡圓滑，狗腿角小。采用先進的無線隨鉆測斜儀，適時對井眼軌跡進行監控，確保井眼軌跡與設計相符合，用LWD跟蹤油層，保證水平段在油層中穿行。

3）鉆井液采用聚合物聚合醇防塌潤滑體系。進入大斜度（井斜40°以上）井段后加入聚合醇防塌潤滑劑，確保井壁穩定，減小摩擦阻力。

4）采用大排量鉆進，凈化井眼。鉆進排量一般保持在每秒34升至36升范圍內，提高鉆井液對井底的沖刷力量和在環空中的上返速度，保證鉆井液能將鉆屑充分攜帶出井筒，起到凈化井眼作用。進入大斜度井段，堅持每鉆進200米進行一次短起下鉆，拉劃井壁，破壞巖屑床，保證井眼光滑暢通。

3．2 管串入井

井眼鉆成后，通過水平測井，比較LWD曲線，確定篩管下入井段。根據篩管位置，再確定管串結構和下入井深。該井篩管位置要求在1400．00m～1469．00m，實際下入井段：1406．69m～1469．45m。入井的管串結構：套管串＋免鉆塞注水泥裝置（1374．59m～1380．84m）＋套管一根＋篩管（1406．69m～1420．77m）＋熱力補償器（1420．77m～1431．55m）＋篩管（1431．55m～1469．45m）＋酸洗閥（1469．45m～1473．00m）。免鉆塞注水泥裝置調整在泥質較發育的井段，目的是為了管外封隔器更好地坐封，有效地阻隔管外通道。管串入井過程中，每下10根套管灌鉆井液一次，下放速度控制在0．46m／s，絲扣按標準扭矩上緊。整個管串入井順利，管串結構和下深符合設計要求。

3．3 固井施工

管串按設計要求安全下入井后，便開始固井施工。首先坐封管外封隔器，用水泥車向套管內打壓，在5MPa、9MPa各穩壓5分鐘，再打壓至11MPa，穩壓3分鐘，使管外封隔器徹底坐封。繼續向套管內打壓，當壓力升至16MPa時，啪的一聲，鎖銷被剪斷，壓力突然下降，循環通道被打通，改由大泵循環泥漿。大泵循環正常后（循環一周左右），開始向井內注水泥漿固井。該井使用的是臨朐G級水泥，共注入水泥漿45m3，水泥漿密度最低1．72g／cm3，最高1．96g／cm3，平均1．92g／cm3。水泥漿注完，用水泥車將膠塞壓入套管內，再用大泵以鉆井液頂替水泥漿，預留2m3頂替量，改用水泥車頂替，將膠塞頂碰在膠塞座上，此時，水泥漿全部被頂至管外環空，頂碰壓力為20MPa，在壓力作用下，滑套下滑，關閉循環孔，堵死水泥漿回流通道，至此，固井施工順利結束。

3．4 附件打撈

候凝3小時，水泥漿已初凝，開始下打撈工具進行打撈免鉆塞附件。下入Φ88．9mm小鉆桿＋打撈矛，提前2根單桿開泵，沖洗至免鉆塞上端，充分將附件上端沖洗干凈，校正指重表，記錄懸重為200KN，緩慢下放鉆具，碰到附件后，加壓80KN，上提鉆具，懸重增加，說明附件已被撈到。上提至400KN，沒有能提動附件，下放鉆具到原懸重200KN，再次上提鉆具，提到600KN，突然懸重減少到200KN，打撈免鉆塞附件成功，篩管內上端被打通。起出鉆具和附件，下油管封存井口，交井，至此，該井施工全部順利結束。

3．5 使用免鉆塞注水泥裝置固井注意事項

在使用免鉆塞注水泥裝置進行固井作業時，應注意以下事項：

1）免鉆塞注水泥裝置在地面組裝試壓合格后，方能拉到現場使用。

2）裝置串入套管柱時，應按標準扭矩上緊絲扣。

3）下井操作應平穩，下放速度控制在0．46m／s左右。

4）每下入10根套管后，將管內灌滿泥漿。

5）裸眼封座封時，要小排量，壓力緩慢上升，至5MPa、9MPa時，各穩壓5分鐘，上升到9MPa～11MPa時關閉座封孔；繼續緩慢升壓至12MPa～6MPa時，打開注水泥孔。

6）丈量好數據，配好管柱，注水泥管柱長度應短于免鉆塞的長度1m～2m。

7）下注水泥管柱時，中途可循環外管泥漿幾次，以防套管柱內的泥漿沉淀和泥餅坍塌。

8）反洗井時，必須將井內剩余水泥清洗干凈，以出口不見水泥為準。

4 結束語

免鉆塞注水泥裝置較多級注水泥器優勢明顯，但也存在不足：①對井眼質量要求高。因其外徑大且長，井眼稍有不規則或狗腿角偏大，免鉆塞注水泥裝置入井就困難；②打撈附件風險大。如果固井時，水泥漿沒清干凈或關閉孔回流水泥漿，勢必將附件固住，造成打撈失敗。

建議將免鉆塞注水泥裝置附件精密化，縮小其外徑和長度，便于入井；打撈附件設置安全保險接頭，一旦打撈失敗可以安全脫手。

On Application of Drilling Plug－Free Cementing Equipment in Bamianhe Oilfield

WU Qing－fang，WANG Hai－feng，CHEN Cu－jing

（Qinghe Oil Production Plant of Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Shouguang Shandong，262714，China）

Drilling plug－free cementing equipment is a special tool used to trip down sand－prevention strings in horizontal section of horizontal wells and conduct casing cementing above the sand－prevention strings．It improves based on stage cementing device with the advantage of simple structure，reliable performance，easy operation，short working period and no need for drill－grinding after cementing．Its application in Bamianhe Oilfield has achieved good effect．

Drilling Plug－Free；Application；Horizontal Wells；Protective Casing

TE256

A

1009—301X（2012）04—0034—03

2012－04－25

吳慶舫（1966－），男，工程師，1988年畢業于重慶石油學校鉆井專業，現在清河采油廠鉆井項目部從事管理工作。

［責任編輯 周顯斌］