關于免鉆固井技術及其應用分析

鄒云

摘 要：在鉆井過程中，固井是一項重要的技術過程，同時也是一大難點。隨著固井技術在更多的領域內應用，鉆井技術體現出了一定的問題。在天然氣、煤層氣與地熱井資源的開發中，對于環境保護的要求越來越高，這就給深層能源的開發提出了巨大的挑戰。隨著固井技術的不斷發展，一種新型的免鉆技術開始進行嘗試應用。文章通過對傳統的固井技術進行問題分析，提出免鉆固井技術，并對應用案例進行描述，發現該技術能夠切實提高固井效率，大大降低鉆井成本。

關鍵詞：固井；鉆井；環境；能源；石油

引言

能源開采一直是我國經濟發展的基礎產業，發揮著巨大的作用。隨著科技的不斷發展，在能源開采領域不斷對傳統的技術進行更新改善，很多優秀的技術已經被試驗、探索、應用于鉆井行業，使工作效率得到巨大的提高。隨著近年來國家對于能源開采過程中的浪費、污染以及效率低的問題進行關注，要求進行產業結構調整，不斷提高效能，充分發揮能源作用，避免浪費。在油田鉆井中，固井是一項重要的過程，它對于鉆井的提速有著直接的影響。而免鉆固井技術則是在傳統的技術上進行的改造升級。傳統技術中分級箍完井與篩管完井后必須要下小鉆桿來通井，對分級箍磨掉的過程浪費了大量的時間。在免鉆固井技術中，開發出了免鉆分級箍與免鉆盲板等工具，結合現場的實際情況，制定出嚴格的配套技術與工藝設備，提高了效率，降低了鉆井成本，應用范圍將進一步推廣。

1 傳統固井技術存在的問題分析

1.1 傳統固井技術

隨著現代油田勘探開發要求的不斷提高，傳統的完井方式難以滿足需求，提高工藝時效已經成為必然的趨勢。近年來主要常用的技術有篩管頂部固井技術與分級固井技術。篩管頂部注水泥固井工藝是在裸眼井段下入篩管，將頂部套管注入水泥固井，從而保證不污染封固段以下的產層，從而實現增產。[1]篩管頂部固井技術適合應用于全井下套管，同時對尾管也適用。篩管頂部固井技術的特點是能以篩管工藝完井，水泥漿不會對油氣層造成污染，同時能夠有效封固產層以上的地層，保證產層與上部油氣層有效隔離，提高篩管完井的使用壽命。

分組固井技術則是把通過地面控制打開與關閉的工具串連于套管中的一定位置，在固井時使注水泥作業分兩次完成，特殊工具稱為分組注水泥器，也叫分級箍，可分為機械式、壓差式、機械壓差雙作用式三種[2]。

1.2 傳統固井技術存在的問題

篩管工藝可以有效保護油氣層，但后期需要下小的鉆桿，耗費鉆井周期。而分級固井技術則存在著安全性的問題，同時也增加了鉆井的周期。分級注水泥器可靠性較低，限制了分級注水泥供給技術的發展，并不能夠適應優質快速鉆井的發展需求。

2 免鉆固井技術

免鉆分級箍主要是由一級膠塞、二級膠塞、分級箍本體、碰壓座與重力塞組成。本體上主要由上接頭、重力膠塞、關閉套、下滑套等構成，通過固井施工結束后井口憋壓，剪斷關閉套銷釘使其直接落入井底。這種結構特點在打開與關閉時相對運動的零件材質相同，溫度很高時也不會影響到其相對運動間隙，所以適用范圍更廣。[3]防轉銷釘與防轉擋塊同時對關閉套、關閉塞座進行控制，在掃塞過程中，銷釘固定住關閉套與本體之間，使關閉套不會發生轉動，避免密封失效問題。防轉擋塊可以防止鉆塞中的轉動，同時也可以預防循環孔出現提前關閉的現象。在試壓過程中，可以檢測到每個密封圈的質量，或是否失效。塞座可以對傳統的雙級注水泥器下滑套與擋塊兩個零件，實現動作極大節省時間；雙級箍內設防退機構防止循環孔關閉不嚴。

免鉆盲板按照設計的位置裝入到管串中，下到井底，在施工后，利用憋壓的方式，當壓力大到一定程度時，盲板薄片破碎落入到井底，而通徑與密封均達到了設計值，免鉆盲板通過上接頭、下接頭、密封、盲板組件等構成，免鉆盲板在尾管懸掛器以下，避免安裝在割縫管段[4]。在盲板下到井后，兩根套管要及時填充泥漿，當每下二百米時，再一次灌泥漿，避免內外壓差過大造成盲板損壞問題，在下放時，注意控制速度，避免井下壓力瞬間變動造成盲板提前釋放。

3 免鉆固井技術應用分析

3.1 紅南免鉆固井

免鉆固井技術在某地區共使用25次，成功率為75%，而在對工藝進行改進、設備進行更新后，成功率達到了100%，效果十分好。某5#井是紅南地區一口開發井，鉆井深度達到3000米，由于這一地區的地層承載壓力能力相對較為薄弱，地層壓力系統為1.07g/cm3，普遍存在著井下漏失的情況。針對該井目前的實際情況，采用免鉆分級注水泥技術，在一級施工后，對回流程檢查，發現良好，投入重力塞，在50分鐘后水泥車憋壓5.5MPa，順利實現了開孔建立循環，在兩個小時后開始進行二級施工，二級施工后憋穩壓，完成后對回流情況進行檢查，發現無異常后施工結束。免鉆分級固井比傳統的分級固井節省成本近8萬元，比低密度長封固井節約更高達近30萬元，效果非常良好[5]。

3.2 延長氣田中免鉆分級固井技術應用分析

延長氣田地質屬于盆地斜坡，屬于典型的低壓易漏地層，地層壓力波動大，十分敏感，鉆固井過程中容易發生漏失的問題。多套氣層分布，氣層段最長可以達到600多米，地層差異性大。為了提高鉆井效率，控制完井成本，要縮短建井的周期，在對免鉆式分級箍調研后，決定使用該技術，可以有效避免常規雙級固井需要鉆除分級箍內套以及水泥塞的施工作業風險。在對分級箍進行選擇時，根據套管串最大的壁厚套管、扣型等選擇型號，確保套管不會對分級箍內套的下落產生影響。本體材料為35GrMo，具有一定的防腐性能。[6]工具內套內徑為121mm，脫落后滿足井下通井工具要求。分級箍安放位置選擇在地層穩定、巖性狀況良好的井段，最大井斜不超過30°，避免對脫落物的滑落造成影響。

在延長氣田施工中的壓力控制環節中，二級替漿碰壓前要適當減少排量降低井口的壓力，以實現平衡碰壓。在碰壓時，連續加壓，壓力值P關閉=P靜壓差+P關閉銷釘。繼續加壓，一直到脫落壓力P脫落=P靜壓差+P脫落銷釘，壓力達到近25MPa。

2012年，現象對免鉆分級固井技術應用案例20口，成功率達到100%，免鉆成功率為90%，在實施中已經掌握了免鉆分級箍固井技術[7]。

通過免鉆分級箍固井技術的應用，經濟效益十分明顯。鉆井隊周期縮短2天，節約費用14萬元/口，而使用免鉆分級箍固井技術多開支4.5萬元，全年節約成本161.2萬元。

4 結束語

通過免鉆分級固井技術應用，很好地解決了傳統的固井技術存在著問題與缺陷，效果非常明顯，實現科學提速、降本增效的目的，在應用過程中，要不斷深入研究，提高一次成功率，確保分級固井技術成熟發展，建立嚴格的施工規程，提高固井質量。

參考文獻

[1]楊海波，余金陵，魏新芳，等.水平井免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術[J].石油鉆采工藝，2011，03：28-30.

[2]張軒.免鉆固井技術的研究與應用[J].中國石油和化工標準與質量，2011（07）：123+111.

[3]田啟忠，彭漢修，劉建新，等. 免鉆塞分級注水泥完井管柱[J].石油機械，2011，11：44-46+89.

[4]朱延梅，王延東，惠彩勝.免鉆分級固井技術在延長氣田的應用[J].華章，2013（04）：323+326.

[5]石秉忠.新型鉆井固井一體化工作液技術研究[D].中國石油大學，2009.

[6]王楚峰，王瑞和，王成文.煤層氣井固井技術現狀與展望[A].中國煤炭學會煤層氣專業委員會、中國石油學會石油地質專業委員會、煤氣層產業技術創新戰略聯盟，2013：5.

[7]楊智光.固井封固理論與應用技術[D].大慶石油學院，2007.