分級變密度固井工藝在側鉆井上的應用

趙凱輝

（長慶油田分公司工程監督處，陜西 西安 710018）

1 工藝簡介

分級變密度一體化工具，包括分級變密度定位器和開窗導斜一體化工具兩部分。作業施工時分兩趟管柱下入，先下分級變密度定位器到套管指定開窗位置，通過隨鉆下入的測向短節確定方位后將分級變密度定位器錨定在套管上；再下導斜開窗工具，插入已錨定的定位器鍵槽內進行開窗側鉆。通過應用分級變密度錨定開窗一體化工具，能大大簡化開窗側鉆工序，降低側鉆成本，提高施工效率。

2 配套工具

2.1 鎖緊總成

通過一個特殊工具與套管底部相連的鉆井裝置叫鎖緊總成，其作用是通過旋轉臺肩接頭將傳統鉆井工具與套管相連，便于工具出入套管。其結構包括：扭轉鎖、旋轉軸向定位、臺肩接頭、軸向鎖等。

2.2 無接分級管選用

無接分級管采用天津高鋼公司研發的99.6mm、鋼級N79、壁厚7.7mm螺紋連接采用直連偏梯形扣套管。螺紋密封采用臺階擠壓密封，無接分級管螺紋連接強度極限1414kN，水密封壓力不低于49MPa，保壓49min無泄漏。對于側鉆出的小井眼采用無接分級管可順利通過窗口，增加尾管與井眼、套管重合段環空流道，減少固井作業時環空循環阻力。

2.3 采用雙膠塞固井保證套管內不留水泥塞

利用雙膠塞固井碰壓明顯的的特點，加上人工計量方法，經綜合判斷，可以保證套管內不留水泥塞。99.4mm套管內容積5.5L/m，套管內徑小，替泥漿計量不準確會導致套管內留有水泥塞，增加鉆水泥塞作業。注水泥結束后，打開73mm水泥頭下擋銷，釋放鉆桿膠塞，鉆桿膠塞順利通過鉆桿柱后與尾管膠塞嚙合，立管壓力瞬間增高剪斷銷釘1#，兩膠塞進人99.4mm尾管內刮凈管內水泥漿，碰壓后座在阻流環內鎖死。這時泵壓瞬間升高到19MPa打開循環孔剪釘2#，開始沖洗多余的水泥漿，沖洗干凈后，倒扣提出丟手。

2.4 漂浮頂替提高尾管居中度

由于尾管在擴孔井段很難扶正，為保證水泥環厚度均勻，替泥漿工藝采用清水做頂替液。碰壓后管內清水與管外水泥漿產生密度差，依據浮力定理將尾管浮起，防止尾管靠在井眼低邊，這樣可以保證尾管居中度在75%左右。清水做頂替液可為后期施工作業創造有利條件。

3 需要考慮的問題

3.1 巖層穩定性

巖層的穩定性問題就是井眼因為鉆井作業、地質狀況、泥頁巖跟鉆井液的相互作用等原因而產生出現的不穩定現象。井壁失穩主要表現為井壁坍塌、縮徑、卡鉆、井眼擴大、電測遇阻等，是在鉆井過程中常遇到的，是一類十分復雜的世界性難題。這些事故的發生會嚴重影響鉆井速度、質量及成本，同時也會造成嚴重的儲層損害。井壁失穩每年都會給石油行業造成巨大的經濟損失。

3.2 套管保護的問題

因為套管鉆井在完井之后，套管柱就直接留在了已經鉆好的井中，因此就要注意對套管的保護。包括套管的防腐與固定問題。在套管的防腐上，由于在鉆井過程中套管難免會受到磨損和碰撞造成外壁保護層的損傷，鉆井液沖刷內壁，所以必須進行防腐。套管的固定要使用絲扣膠，套管依靠著絲扣膠密封起來，是套管和絲扣膠緊密接觸，連接牢靠，固定緊密。要做好套管的保護涂層的修補保證套管內外壁的防腐功能，在鉆井過程中要使用低轉速和小鉆壓，目的是減小管壁的磨損和損傷，最后就是盡量避免鉆井液對管壁的直接沖刷，保護好套掛才保證了鉆井的質量。

3.3 直驅型螺桿泵能避免扭矩釋放不當造成的桿管斷脫

傳統異步電機的防反轉裝置采用的是棘輪棘爪控制，該裝置不僅自身存在著結構沖擊大易損壞的問題，當螺桿泵井停止運行時棘輪防反轉的急剎車力矩無法釋放，使桿管受到較大的沖擊，導致桿管斷脫等問題影響生產。而直驅型螺桿泵的防反轉是由電磁控制器來控制，當停機時，控制器會啟動逐漸的釋放螺桿泵的轉矩，最終當扭矩完全釋放后自然停機，減少了因緊急剎車造成的桿管扭矩急劇變化，避免了停機時抽油桿反轉而造成的桿管斷脫。

結語

綜上所述，分級變密度固井作為目前最為科學且實用的鉆井技術，其在定向井上的應用還存在一定的問題，這主要來源于定向控制、套管的疲勞破壞問題、套管的扭矩與拉力問題、馬達動力問題以及經濟性因素等，只有通過科學且有效的方法進一步強化套管鉆進技術在定向井應用中的工藝改進以及完善，才能更好的適用于定向井鉆井，并充分發揮分級變密度固井的技術優勢，進一步推進我國鉆井工藝的完善與發展。

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