漂浮下套管技術(shù)在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用

王立宏，陳　霖，李　森

漂浮下套管技術(shù)在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用

王立宏1，陳霖1，李森2

（1.川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司，西安710018；2川慶鉆探長(zhǎng)慶固井公司，西安710100）①

在水平井長(zhǎng)水平段下套管施工時(shí)，套管托壓、黏卡嚴(yán)重，妨礙了套管的正常下入，增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)漂浮下套管技術(shù)，能夠使井下套管浮力增加，減小套管柱的摩擦阻力，降低套管阻卡風(fēng)險(xiǎn)，提高套管居中度。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用漂浮下套管技術(shù)，能夠有效減輕套管摩阻，使套管能夠順利下入，在長(zhǎng)慶油田得到了廣泛使用。

下套管；漂浮工具；摩阻

長(zhǎng)慶油田屬于“三低”油氣藏，近年來(lái)長(zhǎng)慶油田水平井?dāng)?shù)量逐漸增多，特別是水平段1 200 m以上水平井施工成為常態(tài)。在下套管作業(yè)中，長(zhǎng)水平段導(dǎo)致套管摩阻增大，套管阻卡現(xiàn)象頻發(fā)，影響下套管作業(yè)成功率，使井下復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)增大。考慮長(zhǎng)慶的“三低”特性，漂浮下套管技術(shù)成為解決這一問(wèn)題的優(yōu)選技術(shù)。2013—2014年，長(zhǎng)慶油田多口長(zhǎng)水平段水平井采用漂浮下套管技術(shù)，降低了施工難度，提高長(zhǎng)水平段完井作業(yè)成功率。

1　技術(shù)分析

1.1漂浮下套管技術(shù)

漂浮下套管技術(shù)是指利用套管漂浮工具，使工具下部與浮箍等單向閥之間的套管柱在下套管作業(yè)時(shí)充滿常壓空氣，而工具上部的套管柱內(nèi)充滿液體。在下套管作業(yè)時(shí)，由于下部管柱充滿空氣，能夠在井底泥漿環(huán)境中起到“漂浮”作用，從而減小下部套管柱的重力，降低與井壁之間的摩阻，使套管能夠順利下入的技術(shù)。

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)漂浮工具廠家眾多，長(zhǎng)慶油田大量使用的漂浮工具基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。該工具由外筒、內(nèi)筒、剪切銷(xiāo)釘3個(gè)主要部件組成，外筒與套管柱通過(guò)螺紋連接，內(nèi)筒具有旁通效果，通過(guò)銷(xiāo)釘與外筒固定。在管柱壓力達(dá)到預(yù)定值后，銷(xiāo)釘剪斷，內(nèi)筒由密封狀態(tài)變?yōu)榕酝顟B(tài)，此時(shí)內(nèi)部流道貫通，內(nèi)筒脫落至井底，此時(shí)進(jìn)行常規(guī)固井作業(yè)［1］。

圖1　套管漂浮工具結(jié)構(gòu)

1.2漂浮工具安裝位置選擇

在大位移水平井下套管過(guò)程中，垂直井段套管可以依靠自身重力克服井壁的不規(guī)則和井眼形狀改變所帶來(lái)的摩阻載荷。當(dāng)套管進(jìn)入造斜段后，由于套管自身的剛度和井壁的摩擦，套管受到摩阻力的作用，向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)減弱。在臨界阻力角處，套管處于平衡狀態(tài)，此時(shí)套管再往井眼深處下放，需要外界力的作用（如圖2）。因此，考慮將漂浮工具的安放位置選擇在大位移水平井臨界阻力角處附近［2］。

圖2　套管井壁受力分析

臨界阻力角計(jì)算公式為

式中：W為套管自重；θc為臨界阻力角；μ為為套管與井壁的摩擦因數(shù)。

以215.9 mm井眼為例，取套管內(nèi)摩擦因數(shù)為0.25，裸眼摩擦因數(shù)為0.35，此時(shí)臨界阻力角為70.7°。

按照經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，當(dāng)套管下放載荷大于靜載荷的30%時(shí)，套管可順利下入。在漂浮下套管現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，需根據(jù)井眼軌跡、鉆具組合、大鉤實(shí)際載荷、鉆井液性能、作業(yè)方式、邊界條件等參數(shù)推算出實(shí)際摩擦因數(shù)，來(lái)確定漂浮工具的放入位置。在長(zhǎng)慶油田，一般將漂浮工具安放于下入套管長(zhǎng)度為水平段長(zhǎng)度的70%～100%區(qū)間。

1.3作業(yè)程序

1）依次下入浮箍浮鞋。

2）在接入漂浮工具之前的套管下入過(guò)程中，不灌注鉆井液，保持管內(nèi)始終為常壓空氣。

3）在預(yù)定位置接入漂浮工具。

4）套管按照設(shè)計(jì)要求下到井底后，用水泥車(chē)小排量加壓剪斷銷(xiāo)釘。剪斷壓力為F=Fx-ρgh，實(shí)際剪斷壓力的預(yù)計(jì)變化范圍為正增量，約為0～4 MPa。

5）銷(xiāo)子剪斷后，停止加壓，向套管內(nèi)灌漿，使氣體緩慢排出。空氣完全排出需灌鉆井液1 h以上。

6）壓入下膠塞，開(kāi)泵循環(huán)。

7）按照常規(guī)固井完成后續(xù)作業(yè)［3］。

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1概況

近年來(lái)，長(zhǎng)慶油田累積有70余口長(zhǎng)水平段水平井成功使用漂浮下套管技術(shù)完成下套管作業(yè)。其中，2014年中11口井使用數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　2014年長(zhǎng)慶油田11口井漂浮下套管技術(shù)使用數(shù)據(jù)

這11口井中，漂浮工具的普遍接入位置在水平段總長(zhǎng)度的70%～100%區(qū)間，在此區(qū)間大鉤載荷顯示正常，套管下入穩(wěn)定，未發(fā)生遇阻情況，證明了漂浮下套管技術(shù)可以解決長(zhǎng)水平段下套管作業(yè)中套管摩阻大，套管下入困難的問(wèn)題。

2.2現(xiàn)場(chǎng)使用案例

雙平10井設(shè)計(jì)井深2 475 m，設(shè)計(jì)入井深1 773 m，設(shè)計(jì)水平段長(zhǎng)度700 m，實(shí)際井深2 360 m，實(shí)際入窗井深1 763 m，實(shí)際水平段長(zhǎng)度597 m。設(shè)計(jì)套管下深2 355 m，設(shè)計(jì)阻位2 332～2 334 m，設(shè)計(jì)短位1 715～1 725 m，套管實(shí)際下深2 354.95 m，實(shí)際阻位2 333.40 m，實(shí)際短位1 718.45～1 720.71 m，漂浮工具位置按要求下深為1 811.20～1 811.86 m，在入窗點(diǎn)以下48.02 m。該井下套管作業(yè)中分段摩阻統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

表2　雙平10井井下套管作業(yè)中分段摩阻統(tǒng)計(jì)

由表2可知：在直井段時(shí)，套管摩擦阻力小，能夠依靠自重完成套管下放作業(yè)；進(jìn)入水平段后，套管摩阻急劇增大，嚴(yán)重影響作業(yè)。使用漂浮下套管技術(shù)，使下放懸重能夠達(dá)到80～90 k N，為套管自重的40%左右，可以保證套管順利下入。

3　結(jié)論

1）漂浮下套管技術(shù)能夠有效減小井壁對(duì)套管的摩阻，減小長(zhǎng)水平段水平井下套管遇阻現(xiàn)象。

2）漂浮工具的安裝位置計(jì)算需理論與實(shí)際相結(jié)合，計(jì)算方式仍有優(yōu)化空間。

3）漂浮下套管作業(yè)在排空氣體階段存在一定的井控風(fēng)險(xiǎn)，在井控風(fēng)險(xiǎn)較大地區(qū)慎重使用。

［1］紀(jì)博，姜冠楠，于小波.水平井漂浮短接的設(shè)計(jì)與探討［J］.西部探礦工程，2013（2）：93-95.

［2］李維，李黔.大位移水平井下套管漂浮接箍安放位置優(yōu)化分析［J］.石油鉆探技術(shù)，2009，37（3）：53-56.

［3］喬金中，丁柯宇，湯新國(guó)，等.漂浮下套管技術(shù)在大港油田埕海一區(qū)的應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2009，38（12）：78-82.

Application of Floating Casing Running Technology in Changqing Oilfield

WANG Lihong1，CHEN Lin1，LI Sen2
（1．Changqing Drilling Company，CCDC，Xi’an 710018，China；2．Changqing Cementing Company，CCDC，Xi’an 710100，China）

When casing running in the long horizontal section of horizontal well，casing gravity and sticky cards seriously impede the normal casing running，increases operational risks.By floating casing technology to increase buoyancy downhole casing，the friction of casing string is reduced，lower casing resistance card risk to improve the center of the sleeve.The results show that the floating casing technology can effectively reduce the friction sleeve，and make casing running smoothly into the horizontal section，floating casing technology in Changqing oilfield has been widely used.

casing running；float tool；friction

TE931.2

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2015.10.022

1001-3482（2015）10-0090-03

①2015-04-21

王立宏（1970-），男，甘肅西峰人，工程師，主要從事石油鉆井技術(shù)管理與研究工作，E-mail：wlh＿dell＠163.com。

①2015-04-21

剪樹(shù)旭（1974-），男，遼寧盤(pán)錦人，工程師，主要從事油田采油工具技術(shù)研發(fā)工作，E-mail：jsxboy＠sina.com。