扶正棱可變形套管扶正器研制及應用

于小波，李玉海，王春華，萬發明，李迎德，劉 偉

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413）

1 概述

套管扶正器是提高套管居中度、固井質量必不可少的一種完井管串附件，目前應用套管扶正器種類主要分為剛性扶正器、彈性扶正器兩大類。大慶油田水平井鉆井數量逐年增多，特別是長水平段水平井數量增加較快。在水平井完井施工作業中，既要考慮套管安全下入，又要考慮套管居中問題，因此套管下入及居中是影響水平井固井質量的主要因素之一。針對問題，研制出了適合水平井完井管串應用的套管扶正器，在考慮套管安全下入方面，扶正器扶正棱設計為中空結構，如在下套管發生遇阻，扶正棱在一定阻力作用下可發生縮徑變形，使套管串順利通過遇阻點；在考慮套管剛性支撐方面，扶正棱設計為受力均勻的拱形結構，具有較好承載能力，在正常下套管過程中能夠有效支撐套管，滿足套管居中要求，根據對水力循環通道計算，優化設計螺旋升角且相鄰扶正棱在軸向投影上首尾相連,保證了具有良好的套管居中效果，同時達到提高循環洗井、固井頂替效率的目的。

2 技術參數及結構

2.1 技術參數

適用套管：4-1/2″、5-1/2″、7″；

適用井型：直井、定向井、水平井；

工具尺寸：?210mm×280mm。

2.2 工具結構

其結構為模具一體沖壓式結構，主要包括扶正棱、本體，如圖1所示。

圖1 半剛性扶正器結構圖

3 現場應用情況

2012年前大慶油田水平井套管扶正器主要應用的是剛性扶正器，由于其材質為鑄造鋁合金，在套管下入過程中一旦遇阻，扶正器容易破損，造成井下復雜。古龍南—平X井，該井完鉆井深2640m，水平段長700m，下套管前進行了3次模擬通井，第一次通井鉆具組合：?215.9mm劃眼鉆頭+2柱加重鉆桿+35柱18°斜坡鉆桿+7柱加重鉆桿+18°斜坡鉆桿；第二次通井鉆具組合：?215.9mm劃眼鉆頭+1根加重鉆桿+?208mm螺旋螺扶+5根加重鉆桿+35柱18°斜坡鉆桿+7柱加重鉆桿+18°斜坡鉆桿；第三次通井鉆具組合：?212mm通井銑鞋+1根加重鉆桿+?212mm西瓜磨鞋+1根加重鉆桿+?212mm西瓜磨鞋+4根加重鉆桿+35柱18°斜坡鉆桿+7柱加重鉆桿+18°斜坡鉆桿，通井情況無卡阻顯示，比較正常。當下套管至2298m時有遇阻顯示,后經多次活動套管仍無法下入，最終進行拔套管作業。

拔套管作業時，初期每根提至套管接箍處時遇卡明顯，上提噸位100t并循環鉆井液，同時上下活動套管，提出4根套管。第5根時加大上提載荷至110t，同時間歇開泵沖擊解卡，第5根提出后拔套管作業正常進行，無須進行循環，仍有遇卡顯示，但均未超過100t。該井共下入常規剛性扶正器共計44只，當全部套管起出后，發現扶正器大部分發生嚴重損壞，同時扶正器上附有10cm左右井壁掉塊，共計有13只扶正器已在套管下入及起出過程中被解體，全部掉落井底，導致井下復雜，為后期事故處理增加了難度。從下套管過程和起出套管情況分析，上提活動（懸重正常）二次無阻卡顯示，起出常規剛性扶正器多數破碎，說明下套管過程中一旦有遇阻情況發生時，來回活動套管會對剛性扶正器產生沖擊，由于剛性扶正器為鑄造鋁合金結構，其扶正棱及本體抗拉和抗彎強度低，導致扶正器碎裂成碎塊，隨著套管的下行，碎塊堆積在套管接箍處，使井眼不通暢，從而造成下套管及拔套管作業施工困難。

2013年開始，新研制的扶正棱可變形套管扶正器先后在大慶油田中淺層、致密油水平井共計應用400余口水平井，取得了良好現場應用效果，保證了套管下入安全性施工，固井質量合格率達到100%。其中2014年施工的源66-平X井，完鉆井深2361m，水平段長度741m，下套管至1606m時發現井口鉆井液返出量少，同時上提管串發現懸重不夠，判斷底部套管因上扣扭矩未達到標準值而脫落，決定拔套管，該井共下入83只扶正棱可變形套管扶正器，全部起出，完好15只，其余扶正棱可變形套管扶正器發生形變，無扶正器掉落井底，未產生井下事故復雜，沒有對后期打撈、通井等施工作業產生影響。

龍26-平2x井為大慶油田應用水基鉆井液施工的水平段最長記錄井，該井完鉆井深4045m，實際水平段長度2033m，最大井斜91.11°，其造斜段與水平段均鉆遇青山口組，地層坍塌周期短，粘土礦物含量高，且微裂縫發育，鉆進過程中極易發生井壁剝落、坍塌等復雜。在經過二次模擬通井作業后，進行了下套管施工作業，為提高該井水平段套管居中度，從而達到提高固井質量目的，該井共計應用扶正棱可變形套管扶正器195只，同時應用了漂浮下套管技術，該井套管一次性下入至設計井深，未現遇阻顯示，有效提高了套管下入效率及固井質量。

4 結論

通過現場應用表明，扶正棱可變形套管扶正器相對常規鋁合金剛性套管扶正器安全系數高，現場應用過程中，每根套管安放1只，可以有效保證套管居中度，同時在遇阻時能夠變形，順利通過遇阻點，避免井下復雜事故發生，有利于套管安全性下入。