固井過程中套損事故的判斷分析與處理

張 宏 軍

（勝利石油管理局黃河鉆井固井公司，山東東營(yíng) 257064）

固井過程中套損事故的判斷分析與處理

張 宏 軍

（勝利石油管理局黃河鉆井固井公司，山東東營(yíng) 257064）

固井施工工序連續(xù)緊湊，施工過程中出現(xiàn)套管質(zhì)量問題時(shí)，難以有充裕的時(shí)間進(jìn)行細(xì)致分析，如果判斷失誤，將會(huì)給后續(xù)施工作業(yè)帶來很大的隱患。針對(duì)近期固井施工中出現(xiàn)的套管本體刺穿、產(chǎn)生裂縫、公扣刺穿、套管滑脫等套管損壞問題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)例，提出了針對(duì)性的措施，為固井施工過程中的異常情況的判斷分析和處理提供借鑒。

固井；套管事故；原因分析；處理措施

固井作業(yè)的成功與否直接關(guān)系到鉆井公司的利益和信譽(yù)以及油井的壽命和產(chǎn)能。由于目前使用的完井套管生產(chǎn)廠家眾多、質(zhì)量參差不齊，個(gè)別廠家生產(chǎn)的套管存在質(zhì)量缺陷，在下套管或固井施工中，極易發(fā)生套管事故，處理不好就會(huì)埋下隱患，不但造成損失還影響油田原油上產(chǎn)任務(wù)的完成。筆者結(jié)合近期固井施工中發(fā)生的套管事故實(shí)例，分析了發(fā)生異常情況的原因，并提出了針對(duì)性的處理措施，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工具有一定的借鑒意義。

1 固井施工異常情況

1.1 L38-P6井

該井一開?444.5 mm鉆頭×395 m，?339.7 mm表層套管×392.39 m；二開?215.9 mm鉆頭×3 423 m， ?139.7 mm油層套管×3 358.99 m；定向點(diǎn)深2 485 m，油頂2 280 m，油底3 285 m，阻位3 315 m。

1.1.1 施工情況 循環(huán)正常后固井施工，注隔離液2 m3，注水泥漿95 m3。注壓塞液2 m3，開泵替鉆井液，排量1.8 m3/min，替量16 m3時(shí)，泵壓上升為12 MPa，排量降至1.1 m3/min，觀察井口發(fā)現(xiàn)漏失，井口不返漿，替漿至22 m3，壓力升至22 MPa時(shí)，保險(xiǎn)閥泄壓。改為水泥車替漿，頂替排量0.2 m3/min，井口一直無液體返出，堅(jiān)持替至30 m3、壓力升至33 MPa時(shí)井口開始有鉆井液返出，返出量與水泥車頂替排量相當(dāng)，繼續(xù)間歇頂替，替量達(dá)33 m3時(shí)，為安全考慮余3 m3未替，放壓為0，管內(nèi)不倒返。

1.1.2 判斷與處理 下?73 mm鉆桿至2 993 m遇阻，水泥塞留355.03 m，鉆至3 318 m起鉆。測(cè)聲幅，人工井底3 318 m，水泥返高1 617 m，均符合要求。套管整體試壓15 MPa降至2 MPa，井口返漿，判斷封固段以上套管串出問題。

利用井溫測(cè)井法，初步確定漏點(diǎn)在906～909 m。經(jīng)多次倒扣、在89～90根螺紋連接處（909.79 m）發(fā)現(xiàn)套管本體刺穿。由于本井沒有技術(shù)套管，壞套管處于裸眼井段，為防止倒扣和下新套管對(duì)扣過程中找不到魚頭，在套管內(nèi)下入了?89 mm小鉆桿作引子。由于裸眼不規(guī)則，個(gè)別井段大，小鉆桿剛度小，導(dǎo)致?89 mm小鉆桿本體折斷落井。歷時(shí)16 d將套管內(nèi)小鉆桿撈獲。通過下入?193.7 mm套管×1 109.73 m套入魚頭作外引子，然后下?139.7 mm套管對(duì)扣成功，試壓17 MPa合格。從事故發(fā)生至處理完，損失時(shí)間30.5 d，事故處理費(fèi)用423.39萬元。

1.2 F154-3井

該井一開?346.1 mm鉆頭×208.00 m，?273.1 mm表層套管×206.74 m；二開?215.9 mm鉆頭×2 730.00 m，?139.7 mm油層套管×2 723.70 m。

1.2.1 施工情況 開泵循環(huán)正常，振動(dòng)篩上巖屑少，循環(huán)排量1.9 m3/min，泵壓5 MPa。循環(huán)2周正常后固井施工，注前置液4 m3，排量0.7 m3/min，泵壓2 MPa；注水泥漿排量 1.0～1.4 m3/min，泵壓 2～4 MPa，注水泥漿至26 m3時(shí)，振動(dòng)篩處返出膠狀鉆井液，無流動(dòng)性，返出約3～4 m3后，返漿正常，注完水泥，壓塞2 m3，無泵壓，替漿初始排量1.9 m3/min，至3 m3時(shí)起泵壓至2 MPa，后慢慢起泵壓至8 MPa，替漿至24 m3時(shí)，泵壓由8 MPa突然降至4 MPa，此時(shí)替漿排量1.9 m3/min，檢查泥漿泵及各處閥門無異常后，替漿到最后仍未碰壓，替到31 m3（計(jì)算替29.5 m3），無碰壓顯示停泵。再次開泵，排量1.75 m3/min，泵壓5 MPa，循環(huán)55 m3后，井口無水泥返出，停泵候凝，觀察水泥頭內(nèi)，膠塞證實(shí)已進(jìn)入套管內(nèi)。

1.2.2 處理過程 利用井溫和36臂影像測(cè)井方法，確定問題點(diǎn)（泄漏點(diǎn)）在418 m、第37根套管5 m（418～419 m）處有長(zhǎng)約100 mm、寬20 mm的裂縫。下入?73 mm鉆桿探水泥塞863.94 m，并將鉆桿留在井內(nèi)作為倒套管和下套管的內(nèi)引子。割?139.7 mm套管頭、倒套管，在?139.7 mm油層套管外面下?193.7 mm技術(shù)套管760 m。下入反扣倒扣撈矛起出?139.7 mm套管37根，其中第37根距接箍5 m（井深419.28 m）處有長(zhǎng)120 mm、寬5 mm的裂縫。

下入?139.7 mm套管對(duì)扣成功，套管整體試壓16 MPa，穩(wěn)30 min未降。起出?193.7 mm技術(shù)套管和井內(nèi)?73 mm鉆桿，鉆?139.7 mm油層套管內(nèi)水泥塞。測(cè)井顯示水泥返高1 700 m，固井質(zhì)量良好。

該井由于固井中發(fā)生套管事故，無法完成正常頂替，套管內(nèi)留了長(zhǎng)段的水泥塞。水泥面深度863.94 m，阻流環(huán)深度 2 721.16 m，水泥塞長(zhǎng)度1 857.22 m，處理事故占用17 d，直接經(jīng)濟(jì)損失381萬元。

1.3 K95-X27井

該井一開?444.5 mm鉆頭×406.5 m，?339.7 mm表層套管×404.63 m；二開?215.9mm鉆頭×3 429 m，油層套管?139.7 mm×7.72 mm×2 353 m+?139.7 mm×9.17 mm×1 074 m；造斜點(diǎn)2 538 m，最大井斜34.29°，井底位移379.10 m。

1.3.1 施工情況 循環(huán)正常后固井施工，注水泥正常，計(jì)算替量41 m3；替漿45.5 m3時(shí)，泵壓12 MPa，用水泥車頂替1.2 m3，泵壓10 MPa，包括壓塞液實(shí)際多替7.7 m3未碰壓。初步判斷套管有問題，開泵循環(huán)將水泥替出，返出水泥漿及混漿30 m3，循環(huán)處理泥漿，泵壓由10 MPa降為5 MPa，然后活動(dòng)套管，懸重480 kN，泵壓降為4 MPa，判斷套管脫扣。

1.3.2 處理過程 起套管換套。起出套管203根，發(fā)現(xiàn)203號(hào)套管公扣刺穿，魚頭位置2 034.02 m。打撈，撈獲1根套管（母扣損壞）。下套管對(duì)扣、鉆水泥塞，測(cè)井，水泥返高2 040 m。處理事故占用17 d，事故直接費(fèi)用199萬元。

1.4 ZH941-X5井

該井一開?444.5 mm鉆頭×376 m，?339.7 mm表層套管×374.47 m；二開?215.9 mm鉆頭×3 445 m， ?139.7 mm油層套管×3 437.69 m。

1.4.1 施工情況 下套管之前對(duì)套管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。最后一根套管下到底后準(zhǔn)備接坐封頭，在上提套管時(shí)，上提至1 000 kN懸重突然降至0，井口第1根套管公扣脫扣，其余套管落井，總長(zhǎng)度3 435.15 m。

1.4.2 處理過程 起出的第1根套管公螺紋25扣，只有3扣完好，其余扣均滑脫磨平。用倒扣打撈矛，共倒出4根套管，并且把第5根套管母接箍倒出，重新下入新套管，對(duì)扣成功。因開泵不通，在阻位以上5 m處射孔，循環(huán)正常后開始固井，固井施工正常。測(cè)井質(zhì)量合格。從套管落井至測(cè)井共損失時(shí)間6.9 d，造成經(jīng)濟(jì)損失54.6萬元。

2 套管事故問題分析

根據(jù)資料和現(xiàn)場(chǎng)施工情況分析，套管供井前及現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常問題，出現(xiàn)套管事故有本身質(zhì)量缺陷檢測(cè)不到、下套管過程中存在不規(guī)范操作原因，與固井施工也有關(guān)聯(lián)。L38-P6井，在第89與90根套管螺紋連接處本體刺穿，本質(zhì)上是套管有砂眼或者氣孔質(zhì)量缺陷。從固井施工來分析：根據(jù)井深計(jì)算預(yù)替漿36 m3，按照管內(nèi)外液柱壓差和流體摩阻之和，碰壓前的最大泵壓是16～18 MPa，替量16 m3時(shí)泵壓為12 MPa，發(fā)現(xiàn)漏失井口不返漿，替漿至22 m3時(shí)壓力已升至22 MPa，小排量0.2 m3/min替至30 m3時(shí)壓力升至33 MPa，井口開始返出，在高壓下又堅(jiān)持頂替了3 m3。這是由于發(fā)生了漏失、蹩泵導(dǎo)致的，在高壓下砂眼或氣孔進(jìn)一步擴(kuò)大，以致刺穿套管本體，擴(kuò)大了事故。如果施工順利正常，或許可以避免事故的發(fā)生。F154-3井，第37根距接箍5 m （井深419.28 m）處有長(zhǎng)120 mm、寬5 mm的裂縫。固井施工時(shí)，判斷是上部損壞，可以采取的措施：在水泥漿稠化時(shí)間允許的情況下，加大排量，把損壞點(diǎn)以上污染的鉆井液循環(huán)出來，為補(bǔ)救（換套管）做好準(zhǔn)備。ZH941-X5井，套管滑脫，現(xiàn)場(chǎng)端脫扣。根據(jù)上提拉力1 000 kN發(fā)生脫扣的現(xiàn)象（?139.7 mm、N80、壁厚7.72 mm套管絲扣連接強(qiáng)度應(yīng)為1 548 kN），事故原因?yàn)樘坠苈菁y強(qiáng)度問題，也可能是下套管作業(yè)過程中，在錯(cuò)扣的情況下強(qiáng)行旋進(jìn)造成套管螺紋嚴(yán)重?fù)p傷，受損螺紋承載能力大大降低，最終導(dǎo)致螺紋實(shí)際連接強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)值，井隊(duì)施工作業(yè)時(shí)，上下提拉過程中套管滑脫。

從以上出現(xiàn)的問題來看，套管出現(xiàn)問題造成的后果是十分嚴(yán)重的，如果分析判斷處理不當(dāng)就會(huì)造成更大的損失。在做好套管供井、入井前的檢查的同時(shí)，要做好固井施工過程中異常情況的判斷與分析，及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)拇胧瑺?zhēng)取把損失降到最低水平。固井過程中出現(xiàn)異常，如果判斷是套管破損，首先要做的工作就是要確定套管破損的位置，為制定下步固井質(zhì)量補(bǔ)救措施和套管替換施工提供先決條件。當(dāng)異常點(diǎn)（破損處）在水泥漿封固段以上時(shí)，就要加大頂替排量，爭(zhēng)取把管內(nèi)頂替到位，不留或者少留水泥塞，先保證目的層的固井質(zhì)量，同時(shí)也把破損處以上部分的管外清洗干凈，為補(bǔ)貼套管、換套或者擠水泥做好準(zhǔn)備。如果破損點(diǎn)在水泥封固段內(nèi)，根據(jù)頂替壓力判斷破損的位置和破損大小，選擇放回多頂替液量，鉆掉套管內(nèi)留存的水泥塞后試壓并測(cè)井檢查返至套管外的水泥高度和質(zhì)量能否滿足采油的需要，如果密封不好或返高不夠，就擠水泥補(bǔ)救，合格后交井。但要注意：在鉆水泥塞過程中套管會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，小鉆桿也會(huì)對(duì)上部套管產(chǎn)生倒扣的影響，鉆水泥塞過程中可能出現(xiàn)套管脫扣或套管磨穿的復(fù)雜情況；鉆水泥塞也會(huì)造成水泥環(huán)與套管或井壁之間產(chǎn)生微間隙或水泥石產(chǎn)生微小裂紋，影響水泥封固質(zhì)量。如果伴隨著固井蹩泵或井漏等事故的發(fā)生，情況就復(fù)雜多了，但還是要根據(jù)不碰壓及碰壓后壓力降低的差異及倒返的排量大小分析，正確的判斷和處理，努力減少事故損失。

3 異常情況處理實(shí)例

通過幾口井的處理經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)人員掌握了應(yīng)對(duì)方案，為套管事故的處理打下了基礎(chǔ)。例如：F15井，替漿碰壓后，頂壓22 MPa，壓力較快下降到0，井口有井漿返出，判斷為管串結(jié)構(gòu)上部破損，檢查發(fā)現(xiàn)為聯(lián)頂節(jié)刺漏所造成；H4-X92井，替漿超過3.5 m3時(shí)，泵壓由15 MPa突升18 MPa碰壓，碰壓后管內(nèi)穩(wěn)不住壓，井口倒返，關(guān)旋塞閥后管內(nèi)壓力上升并穩(wěn)在5 MPa，再頂壓超過5 MPa井口就返出鉆井液，根據(jù)管內(nèi)外液柱壓差，判斷在水泥封固段套管有問題。采取放回多替的鉆井液量再附加2 m3，關(guān)井留水泥塞候凝，電測(cè)在水泥返高以下750 m遇阻，鉆掉管內(nèi)懸空水泥塞162 m，電測(cè)水泥返高符合設(shè)計(jì)要求、質(zhì)量合格，試壓正常后交井，這與F154-3井事故情況、處理方法都不同。

4 結(jié)論

（1）復(fù)雜情況不同處理方法也不同，應(yīng)根據(jù)不碰壓及碰壓后壓力降低的差異及倒返的排量大小判斷分析，由于固井施工工序緊湊，時(shí)間短暫，應(yīng)及時(shí)采取正確的措施。

（2）在下套管或固井施工中，發(fā)生套管事故，特別是發(fā)生事故后的及時(shí)分析判斷處理非常重要，這就要求現(xiàn)場(chǎng)的固井施工指揮和有關(guān)技術(shù)人員，觀察細(xì)致、思維敏捷、正確判斷、掌握應(yīng)急預(yù)案，果斷及時(shí)處理，否則將給油田造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

［1］ 羅長(zhǎng)吉，李楊，趙永會(huì).固井技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［2］ 魏濤.油氣井固井質(zhì)量測(cè)井評(píng)價(jià)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2010.

［3］ 李子杰，鞏同標(biāo).梁38-平6井套管事故原因分析及處理措施［J］.石油鉆采工藝，2009，31（6）：107-109.

（修改稿收到日期 2013-06-27）

Prediction and treatment of casing failure in cementing

ZHANG Hongjun
（Yellow River Drilling and Cementing Company,Shengli Petroleum Administration Bureau,Dongying257064,China）

Cementing operations are continuous and compact. If casing quality failure occurs during cementing operation, there is no sufficient time to analyze it in detail. If the judgment is wrong, it will bring huge uncertainties to the upcoming operation works. According to the recent casing failure problem, some pertinent treatments are put forward, combined with real operation cases. The study provides reference for judging and treating some abnormal problem during cementing operations.

cementing; casing accident; reason analysis; treating procedure

張宏軍. 固井過程中套損事故的判斷分析與處理［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：40-42.

TE256

：B

1000–7393（2013） 05–0040–03

張宏軍，1963年生。畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事固井技術(shù)的研究和管理工作，高級(jí)工程師。電話：0546-8721241。E-mail：slgjzhj@126.com。

〔編輯 朱偉〕