順南401井?177.8mm尾管回接分級固井異常與分析

王建全，孫文俊，秦德威，李鵬飛，張紅衛(wèi)，鄒書強(qiáng)

（1.中國石化石油工程技術(shù)研究院德州大陸架石油工程技術(shù)有限公司，山東德州253005；2.中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆烏魯木齊830054）

順南401井?177.8mm尾管回接分級固井異常與分析

王建全*1，孫文俊1，秦德威1，李鵬飛1，張紅衛(wèi)2，鄒書強(qiáng)2

（1.中國石化石油工程技術(shù)研究院德州大陸架石油工程技術(shù)有限公司，山東德州253005；2.中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆烏魯木齊830054）

順南401井是塔中油田順南區(qū)塊的一口評價井，設(shè)計井深6785m。該井在四開中完?177.8mm尾管回接分級固井施工中發(fā)生了多起下5趟鉆及起套管事故，損失時間10.5d。針對該井特殊案例，詳細(xì)介紹了施工過程，對事故原因進(jìn)行了剖析，并對尾管回接固井可能出現(xiàn)的問題提出了一整套預(yù)防技術(shù)措施。該井事故處理經(jīng)驗及提出的預(yù)防措施，對今后確保尾管回接固井正常施工、縮短施工周期和降低鉆井成本均具有一定的指導(dǎo)作用。

順南401；回接；事故；磨銑；喇叭口；固井

尾管回接固井技術(shù)被廣泛應(yīng)用于深井、超深井和復(fù)雜井的固井作業(yè)[1-3]。由于回接固井施工是在套管中下套管、施工相對簡單、重視度不夠等原因，時常發(fā)生諸如回接筒喇叭口損傷后重復(fù)磨銑修復(fù)回接筒喇叭口、回接筒部分甚至完全被鉆除后不能正常回接施工、水泥漿閃凝后插頭不能插入到位等復(fù)雜情況或事故。近年來，回接施工異常有明顯上升趨勢，這不僅延長了鉆井施工周期，增加了作業(yè)成本，對高壓油氣井來說，回接筒損傷后引起的回接插頭與回接筒之間密封失效，將大大增加高壓油氣進(jìn)入井筒內(nèi)的風(fēng)險，并影響后期完井作業(yè)。順南401井在?177.8mm尾管回接分級固井施工中發(fā)生了多起下5趟鉆及起套管事故，是近幾年發(fā)生的比較典型的回接事故案例，通過對該井事故的發(fā)生過程和原因分析，制定出一套有效預(yù)防技術(shù)措施，對今后確保尾管回接固井正常施工、縮短施工周期和降低鉆井成本均具有重要意義。

1 基本情況

順南401井位于塔中順南區(qū)塊，是中石化西北油田分公司部署的一口重點評價井。該井設(shè)計井深6785m，采用五開井身結(jié)構(gòu)：一開?508mm套管下至406m，二開?339.7mm技套下至3698.2m，三開?244.5mm尾管下至6236.88m，四開下?177.8mm尾管至6389m，五開裸眼完井。其中，鉆井設(shè)計為五開先打完再將?177.8mm尾管回接至井口。該井在四開尾管回接分級固井施工中，發(fā)生了一系列異常，自2014年8月12日開始磨銑回接筒，至8月25日固井施工結(jié)束，前后3次下銑鞋磨銑回接筒，2次下鉆頭通井，1次下試插管串，1次起套管，比正常施工多起下5趟鉆和1次起套管作業(yè)，損失時間10.5d。

2 施工過程

（1）掃上水泥塞。?177.8mm尾管固井時回接筒頂深5420.99m，使用?216mm牙輪鉆頭鉆上水泥塞，鉆壓60kN。鉆至5424m扭矩突然增加了2kN·m，鉆速變慢，鉆遇回接筒頂部，用鉆壓20kN繼續(xù)鉆進(jìn)2min，無進(jìn)尺后起鉆。

（2）打懸空水泥塞。由于五開井段油氣活躍，為了保證?177.8mm尾管回接固井質(zhì)量，先在5950～6150m井段打水泥塞，后進(jìn)行回接固井。按設(shè)計下入RTTS順利完成打水泥塞施工，試壓合格。原鉆具探塞面井深為5436m，比設(shè)計上移514m。

（3）第一次磨銑回接筒。下入?186mm專用銑鞋，下至井深5423.94m遇阻，下壓150kN，鉆具無滑移，上提2m開始磨銑，最大鉆壓50kN。發(fā)現(xiàn)鉆具多下放1.06m，判斷回接筒喇叭口受損傷。重復(fù)磨銑3次，磨銑到位，實測回接筒頂深5424m。循環(huán)、調(diào)整泥漿密度，由1.70g/cm3降到1.60g/cm3。銑鞋起出檢查發(fā)現(xiàn)磨損較嚴(yán)重，外徑縮小1mm。見圖1。

（4）第二次磨銑回接筒。下入新銑鞋，同樣下至井深5423.94m遇阻，下壓150kN，鉆具無滑移。磨銑時最大鉆壓40kN，發(fā)現(xiàn)鉆具同樣多下放1.06m，反復(fù)磨銑回接筒喇叭口4次，進(jìn)出喇叭口無阻力后起鉆。檢查銑鞋磨損正常。見圖2。

圖1 第1只銑鞋磨損情況

圖2 第2只銑鞋磨損情況

（5）第一次下套管。管串結(jié)構(gòu)為：回接插頭+?177.8mm套管5根+節(jié)流浮箍+?177.8mm套管1根+碰壓短節(jié)+?177.8mm套管258根+雙級注水泥器+?177.8mm套管225根+雙公短節(jié)+心軸懸掛器+聯(lián)頂節(jié)。下至5416.52m遇阻90kN，上提套管，循環(huán)10min，下放至5418.82m再次遇阻100kN。反復(fù)活動套管，循環(huán)，套管最大下深5420.69m，后遇阻點上移至5420.46m，反復(fù)活動套管，循環(huán)，最大下壓50kN，無法下到位。起套管，時下部剛性扶正器拆卸困難，扶正器內(nèi)充填重晶石粉。回接插頭密封件部分脫落，插頭底部無劃痕，但內(nèi)部塞滿了重晶石粉。見圖3。

圖3 第一次起出插頭情況

（6）下大鉆頭清理套管，探回接筒頂。下入?216mm鉆頭至5410m遇阻20kN，劃眼至5424m遇回接筒頂部，加壓10kN，鉆進(jìn)2min，對5410～5424m井段反復(fù)劃眼4次后起鉆。

（7）下小鉆頭鉆穿懸掛器。鉆具組合為：?149.2mm鉆頭+雙母接頭+?120.6mm鉆鋌×18.25m+轉(zhuǎn)換接頭+?224mm刮壁器+?88.9mm鉆桿×1531m+?127mm鉆桿×3614m+?139.7mm鉆桿。下至5436m遇阻20kN，鉆進(jìn)，鉆壓10-20kN，至5445m鉆壓漲至60kN，判斷刮壁器已經(jīng)接觸到回接筒頂部，進(jìn)行上下刮壁3次正常后，起鉆。

（8）下試插管串。回接插頭+?177.8mm套管2根+變扣短套管+轉(zhuǎn)換接頭+送入鉆桿。下至回接筒頂部，正常排量循環(huán)20min，改小排量試插。下至5423.75m遇阻20kN。繼續(xù)下放，下壓至90kN時回彈到80kN，后逐漸增至150kN。停泵，壓力降至0。下壓至185kN，憋壓7.5MPa，壓力降至0。起鉆，檢查發(fā)現(xiàn)插頭導(dǎo)向頭有較重刮痕，導(dǎo)向頭上部變徑處沖蝕嚴(yán)重，但插頭上部無刮痕。見圖4。

圖4 試插插頭起出情況

（9）第三次磨銑回接筒。因試插插頭未能完全插入回接筒，下入新銑鞋再次磨銑。下至5424.3m遇阻20kN，繼續(xù)下放至50kN不能通過回接筒喇叭口。上提鉆具，加壓10kN，磨銑5min后順利下放至回接筒底部5425m。反復(fù)磨銑喇叭口5次，回接筒3次，進(jìn)出喇叭口無阻力后起鉆。銑鞋磨損正常。見圖5。

（10）第二次下套管，固井。下入新插頭和分級箍，管串結(jié)構(gòu)與第一次相同。到位后插頭順利插入回接筒，憋壓8MPa無壓降，固井施工順利。

3 原因分析

圖5 第3只銑鞋磨損

（1）回接筒喇叭口鉆損傷變形是造成重復(fù)磨銑的原因。鉆上水泥塞至5424m出現(xiàn)扭矩突然增加和鉆速變慢現(xiàn)象后沒有及時停止鉆進(jìn)，繼續(xù)鉆進(jìn)了2min，造成回接筒喇叭口損傷、變形，使銑鞋下壓150kN都不能進(jìn)入回接筒，銑鞋被損傷變形的喇叭口磨損嚴(yán)重，外徑變小1mm，造成下新銑鞋重復(fù)磨銑一次。圖6是TP138X井打撈出的被牙輪鉆頭鉆變形的回接筒喇叭口。

圖6 TP138X井打撈出變形的回接筒喇叭口

（2）懸空水泥塞面上移、泥漿重晶石粉沉降是造成2次下鉆頭通井、一次下試插管柱的原因。泥漿密度由1.70g/cm3降為1.60g/cm3過程中只加水未加其它處理劑，造成泥漿懸浮性下降，重晶石粉沉降；懸空水泥塞面上移至距回接筒頂部僅12m，沒有足夠的重晶石粉沉降口袋。這兩個誘因同時發(fā)生，在回接筒頂部沉降了大段重晶石粉塞子，導(dǎo)致回接插頭不能插入回接筒，導(dǎo)致兩次下鉆頭通井和一次下試插管柱。

（3）懸空水泥塞面上移、泥漿重晶石粉沉降是造成再次磨銑回接筒的兩個誘因。這兩個誘因同時發(fā)生后，導(dǎo)致下?216mm鉆頭清理套管、探回接筒頂部，造成牙輪鉆頭對回接筒喇叭口再次損傷變形，導(dǎo)致再次下新銑鞋重新磨銑回接筒。

（4）鉆頭選型和探回接筒頂部措施不當(dāng)，造成回接筒再次損傷，導(dǎo)致再次磨銑回接筒。回接筒已經(jīng)損傷變形，應(yīng)選用PDC鉆頭或其它工具修復(fù)回接筒喇叭口，而牙輪鉆頭不但沒有修復(fù)作用，反爾更容易再次損傷喇叭口。用10kN鉆壓在新回接筒和有水泥塞的條件下短時間鉆進(jìn)不會造成喇叭口損傷，但在喇叭口已經(jīng)損傷和無水泥塞下，作用在喇叭口單位面積上的鉆壓則過大，很容易導(dǎo)致喇叭口再次損傷。

（5）管理原因造成了本次回接固井施工的復(fù)雜化。由于普遍存在回接固井施工重視度不夠問題，尤其是本井，在鉆除上水泥塞、打懸空水泥塞、降低泥漿密度過程中，均沒有按規(guī)范操作，每一步施工均留下了隱患，隱患疊加，導(dǎo)致最后施工復(fù)雜化。

4 預(yù)防措施

（1）保護(hù)回接筒喇叭口措施。尾管懸掛器倒扣后通過上提下放鉆具，實測出回接筒頂部深度，該深度等于鉆具下放剛遇阻時轉(zhuǎn)盤面以下所有送入鉆具的長度（包括回接筒以上提拉短接的長度）；掃上水泥塞至實測回接筒頂部，提前3～5m降低鉆壓至10～20kN，轉(zhuǎn)速降至30～40r/min，以恒定的參數(shù)鉆進(jìn)，并認(rèn)真觀察鉆水泥塞的速度；當(dāng)鉆至實測的回接筒頂部深度附近，并且出現(xiàn)扭矩增加、鉆速下降、鉆壓回零慢等現(xiàn)象時，立即停止鉆進(jìn)（累計繼續(xù)鉆進(jìn)觀察不要超過30s）；每次下鉆要緩慢通過懸掛器，避免下鉆過快撞擊對回接筒喇叭口造成的損傷變形。

（2）磨銑回接筒到位措施。由于回接筒喇叭口受損傷難以避免，按正常程序操作有時會出現(xiàn)磨銑不到位情況。圖7為TP138X井磨銑不到位與到位的銑鞋磨損情況。磨銑到位措施：下入專用銑鞋，到位后先下壓150kN以上的鉆壓探底，再按標(biāo)準(zhǔn)操作程序磨銑回接筒3～4次，最后一次要根據(jù)銑鞋外徑大小施加50～100kN的鉆壓，磨銑5min以上，最后再下壓150kN以上鉆壓探底，檢查兩次探底深度是否一致，并檢查該深度與尾管懸掛器倒扣時實測回接筒深度是否吻合。起鉆后要檢查銑鞋底部的磨痕直徑是否與懸掛器密封外殼左旋螺紋內(nèi)徑一致，銑鞋直肋上是否有均勻明顯的周向磨痕。

圖7 磨銑到位與不到位的銑鞋磨損情況

（3）固井措施。取全取準(zhǔn)井況數(shù)據(jù)，充分做好水泥漿試驗和施工前的大樣復(fù)查，做好水泥漿抗污染試驗和密度高點試驗，施工中嚴(yán)格控制水泥漿密度，確保稠化時間足夠，防止“閃凝”。

（4）管理措施。井隊要重視回接固井施工，各項施工都要規(guī)范操作，特別是針對關(guān)鍵環(huán)節(jié)井隊工程師要監(jiān)督指導(dǎo)，不要留下隱患。

5 結(jié)論及建議

（1）對回接固井施工重視不夠，鉆上水泥塞、打懸空水泥塞和降低泥漿密度施工不規(guī)范，每一步施工均留下了隱患，隱患疊加，導(dǎo)致了本井多起下5趟鉆及起套管事故的發(fā)生。

（2）提出的預(yù)防措施是在長期的現(xiàn)場服務(wù)中總結(jié)出來的施工經(jīng)驗，具有一定的指導(dǎo)作用，用于指導(dǎo)湖南保頁1井回接不固井施工，曾取得密封66MPa的良好效果，建議推廣應(yīng)用。

[1]顧軍，陳懷龍，高興原，等.復(fù)雜深井尾管固井及回接技術(shù)實踐[J].天然氣工業(yè),2006，26(3):65-67.

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TE256.3

A

1004-5716(2015)06-0061-04

2015-03-05

2015-03-09

王建全（1965-），男（漢族），山東淄博人，高級工程師，現(xiàn)從事固井工具研發(fā)與推廣應(yīng)用工作。