YueM701-H6井9-5∕8″套管破損故障工程實(shí)踐與分析

劉皓楓, 胡 超, 張代忠, 祝學(xué)飛

(川慶鉆探新疆分公司, 新疆庫爾勒 841000)

由于地質(zhì)、工程兩方面兼具的復(fù)雜性, 目前對(duì)超過7000m以上的超深井以現(xiàn)有的工程技術(shù)手段, 部分超深井鉆井復(fù)雜井筒的套管破損故障問題尚未取得有效的認(rèn)識(shí), 分析手段和處理能力也明顯不足。如何有效識(shí)別超深井井筒套管破損變形程度及原因、快速準(zhǔn)確地為后續(xù)作業(yè)給出合理的推薦方案成為了目前部分超深井鉆井的一道難題[1]。為此, 本文針對(duì)YueM701-H6井三開7″尾管懸掛固井作業(yè)后, 在鉆上塞過程中上部9 5/8″套管破損故障, 進(jìn)行了超深井套管破損故障實(shí)踐與分析, 并對(duì)后續(xù)處理摸索出方法。

1 YueM701-H6井前期施工情況

（1）井基本情況：井深7370.5m, 層位：奧陶系一間房組, 井身結(jié)構(gòu)：?444.5mm井眼(17-1/2″)×1203m/?339.7mm套管(13-3/8″)×1203m+?311.2mm井眼(12-1/4″)×5242m/?244.5mm+273.05mm套管(9-5/8″)×5242m+?215.9mm井眼(8-1/2″)×7370.5m/?177.8mm套管(7″)×[4935m（理論喇叭口位置）～7370.5m]。二疊系底界5140m, 三疊系底界4520m。

（2）二開鉆進(jìn)時(shí)井漏情況簡述：鉆進(jìn)過程中發(fā)生井漏三次, 層位二疊系, 密度1.25g/cm3, 均出口失返；采用注入濃度15%堵漏漿20m3堵漏成功（堵漏漿配方：5%SQD-98中粗+5%SQD-98細(xì)+5%核桃殼細(xì)）。

（3）二開中完電測井徑情況：井深4800～5242m平均井徑13.05″, 4853m井徑12.98″, 4854m井徑13.05″, 4855m井徑13.03″, 4856mm井徑13.16″, 4857mm井徑13.19″。

（4）二開下套管、坐卡瓦情況：①下套管情況：二開下套管至井深2473m、井深3070m、井深3550m、井深3997m, 發(fā)生井漏, 采取循環(huán)候堵方式處理, 排量由5↗18L/s,泵壓1.5↗3.1↘2.6MPa, 漏速10↘0m3/h, 液面正常；下套管至井深4510m出口失返, 注入密度1.25g/cm3鉆井液20m3出口未返, 搶下套管完, 出口未返；套管下完懸重346t, 探底下放懸重到306t, 再上提至懸重350t, 下放到340t坐吊卡；②坐卡瓦情況：上提懸重至350t, 開始下放套管, 下放至懸重331t開始坐卡, 331t↓317t↓291t↓196t↓147t（此時(shí)指重表上噸位147t, 坐吊卡）。

（5）二開固井情況：采取正注反擠固井施工工藝；正注固井情況：正注固井,碰壓5↗9MPa,泄壓檢查無回流；反擠固井情況：反擠固井, 反擠水泥漿179m3, 密度1.87～1.90g/cm3,平均密度1.88g/cm3。

（6）二開鉆塞情況：鉆塞鉆具組合：8-1/2″HJT517G牙輪鉆頭+6-1/4″鉆鋌+4″加重鉆桿+4″鉆桿+5″非標(biāo)鉆桿；下鉆至井深5005m探得塞面, 鉆塞過程中無漏失及其他異常。

（7）二開測聲幅固井質(zhì)量情況, 如表1所示。

表1 二開?244.48mm固井質(zhì)量表

（8）三開下套管情況：三開下套管期間未遇阻及發(fā)生漏失, 井深6820m至井底摩阻20～35t, 每根加入彈性扶正器。共下入7″×10.36mm×HS110×BC套管216根, 浮鞋下深7370.5m, 1#浮箍下深7358.405m, 2#浮箍下深7335.841m。基重38t, 最后套管下完懸重126t, 送入管柱下完懸重328t, 探底下放懸重到289t, 再上提至懸重350t, 坐吊卡。

（9）三開固井、關(guān)井憋壓候凝情況：下送入管柱完, 頂通循環(huán), 頂通排量1.8L/s, 泵壓13MPa；逐步提排量至14L/s循環(huán), 泵壓17.5MPa, 液面正常；固井施工期間, 液面正常, 固井時(shí)碰壓20↑23MPa, 泄壓無回流, 短起20柱循環(huán)排混漿16m3（液面正常）, 再次短起5柱關(guān)井憋壓候凝；

關(guān)井憋壓候凝, 泵入鉆井液0.8m3, 套壓0↑3.6MPa, 4h后套壓3.6↓0MPa, 5h后套壓0↑0.7MPa, 10h后套壓0.7↓0MPa。

2 YueM701-H6井套管破損故障發(fā)生經(jīng)過

鉆塞鉆具組合：8-1/2″HJ517G牙輪鉆頭+6-1/4″鉆鋌+4″加重鉆桿+4″鉆桿+5″非標(biāo)鉆桿。

鉆井液體系：鉀聚磺；密度：1.26g/cm3（設(shè)計(jì)范圍1.14～1.26）；粘度45（40～60）；六速：44/26/18/13/2/1；塑粘18（≤25）；動(dòng)切力4（3～15)；初切：1（1～4）終切：4.5（3～10）；中壓失水：4.8(失水≤5mL, 泥餅厚度0.5mm）；pH：11（8～9）；高溫高壓失水/泥餅/溫度：11.8/2/140℃（失水≤12, 泥餅≤2）,固相含量：14（≤19）；含油：2%；含砂：0.2；坂含:30（30～45）；摩擦系數(shù)：0.06（≤0.1)；氯離子：40240（檢測）, 鈣離子：510。

下鉆探上塞至井深4443m遇阻5t, 探得上塞面。鉆上塞到4855m發(fā)生井漏（理論喇叭口井深4935m, 三開中完井深7370.5m, 二開中完井深5242m）。鉆水泥塞鉆時(shí)約3～4min/m, 發(fā)生井漏時(shí), 鉆壓5t, 轉(zhuǎn)速40r/min, 扭矩3kN·m無變化, 排量33L/s, 泵壓19.6↓19.3MPa, 出口流量38.3↓37.5%, 發(fā)現(xiàn)井漏0.4m3, 停止鉆進(jìn)、循環(huán)、排查原因, 漏失7.1m3, 停泵。停泵后, 環(huán)空灌漿3m3出口見返。停灌漿泵, 從井口觀察液面緩慢下降。

3 YueM701-H6井套管破損故障處理經(jīng)過

3.1 處理井漏、試鉆上余塞

經(jīng)靜止候堵、泵入堵漏漿（堵漏漿配方：井漿+5%SQD-98中粗+5%SQD-98細(xì)+5%細(xì)核桃殼）, 關(guān)井憋壓候堵（擠入5m3堵漏漿, 套壓10MPa）；開井后循環(huán), 液面正常；

其后試鉆上余塞, 下放鉆具, 轉(zhuǎn)速50r/min, 空轉(zhuǎn)扭矩3kN·m, 接觸起鉆壓1～2t, 轉(zhuǎn)速50r/min, 扭矩3kN·m無變化, 出現(xiàn)跳鉆現(xiàn)象；

起鉆完, 檢查牙輪鉆頭, 2號(hào)輪外排齒齒間見明顯磕碰磨損痕跡, 1號(hào)和3號(hào)輪外排齒齒間未見明顯磕碰磨損痕跡（如圖1所示）, 初步判斷該處套管可能存在破裂變形或者斷裂。

圖1 起出8-1/2″HJ517G牙輪鉆頭

3.2 試鉆上余塞

鉆具組合：6-3/4″HJ517G牙輪鉆頭+6-1/4″鉆鋌1根+?209mm扶正器+6-1/4″鉆鋌2根+4″加重鉆桿+4″鉆桿+5″非標(biāo)鉆桿。

試鉆塞至井深4856.26m, 下放至井深4856.13m起鉆壓1t, 上提鉆具啟動(dòng)頂驅(qū)分別采取轉(zhuǎn)速10r/min、30r/min、45r/min, 鉆壓1～2t試鉆, 扭矩3～4kN·m波動(dòng)小, 存在跳鉆現(xiàn)象；上提鉆具后靜放0.5～3t, 啟動(dòng)頂驅(qū)10r/min, 扭矩3～7kN·m, 間斷跳鉆；采取轉(zhuǎn)速30r/min及45r/min, 鉆壓4t, 試鉆塞至井深4856.26m, 扭矩3～4kN·m, 跳鉆現(xiàn)象明顯；

起出6-3/4″牙輪鉆頭1號(hào)、3號(hào)、2號(hào)牙輪外排齒齒間見明顯磕碰磨損痕跡, 三個(gè)牙掌部位見明顯劃痕, 三個(gè)噴嘴部位見明顯磕碰磨損痕跡（如圖2所示）。

圖2 起出6-3/4″HJ517G牙輪鉆頭

3.3 鉛印

鉆具組合：?208mm鉛印+6-1/4″鉆鋌3根+4″加重鉆桿+4″鉆桿+5″非標(biāo)鉆桿。

停泵下放至井深4856.12m, 靜壓2t；

起出鉛印一邊緣偏陷, 另一側(cè)緣有六道刀切條痕；根據(jù)起出鉛印痕跡, 判斷套管出現(xiàn)了破裂變形, 且內(nèi)徑縮小（如圖3所示）。

圖3 起出?208mm鉛印

3.4 磨銑修窗

鉆具組合：?216mm銑錐+6-1/4″鉆鋌+4″加重鉆桿+4″鉆桿+5″非標(biāo)鉆桿。

靜放至井深4856.6m起鉆壓1t, 上提啟動(dòng)頂驅(qū), 空轉(zhuǎn)扭矩3kN·m；磨銑時(shí)鉆壓1t, 轉(zhuǎn)速30r/min, 扭矩3～5kN·m；磨銑過程中發(fā)生井漏, 采取循環(huán)候堵方式堵漏成功, 液面正常。磨銑至井深4857.70m, 逐步無進(jìn)尺（磨銑井段4856.60～4857.70m；鉆壓1～2t, 轉(zhuǎn)速30～50r/min, 扭矩2～8kN·m；返出少量絲狀及片狀鐵屑；液面正常）；

起出銑錐柱體焊齒磨平, 錐體底部焊齒磨平（如圖4所示）；分析套管出現(xiàn)了破裂變形, 且向中間變形；銑錐端部堆焊合金齒少, 耐磨性不夠, 端面磨鈍后, 造成磨銑至最后, 無進(jìn)尺。

圖4 起出?216mm銑錐

3.5 試鉆上余塞

鉆具組合：6″N537PS牙輪鉆頭+4-3/4″鉆鋌+?209mm扶正器+6-1/4″鉆鋌+4″加重鉆桿+4″鉆桿+5″非標(biāo)鉆桿。

鉆塞至井深4857.75m, 井深4857.3m到底后鉆壓1～2t, 轉(zhuǎn)速30r/min, 存在間斷跳鉆現(xiàn)象；鉆塞井段4857.67～4857.75m, 鉆壓2～4t, 轉(zhuǎn)速40～50r/min, 扭矩2～5kN·m, 跳鉆現(xiàn)象嚴(yán)重, 鉆壓不回；

起出6″牙輪鉆頭, 1#牙輪外排齒崩齒7顆、內(nèi)排齒崩齒8顆；1#、2#、3#牙輪本體見明顯磕碰痕跡；1#、2#、3#牙掌見明顯磨損痕跡；水眼處見明顯磕碰痕跡（如圖5所示）。分析下部套管變形嚴(yán)重, 小牙輪鉆頭不具備穿越變形套管的作業(yè)能力。

圖5 起出6″N537PS牙輪鉆頭

3.6 巴拉斯鉆頭磨銑修窗、試鉆上余塞

鉆具組合：6″巴拉斯鉆頭+4-3/4″鉆鋌+?209mm扶正器+6-1/4″鉆鋌+4″加重鉆桿+4″鉆桿+5″非標(biāo)鉆桿。

靜放下探至井深4857.17m起鉆壓1t, 啟動(dòng)頂驅(qū)40r/min下探至井深4857.49m起鉆壓1t；鉆塞至井深4858.51m, 鉆壓3↓0t, 扭矩3↑5↓3kN·m, 停止鉆塞, 上提劃眼, 兩次正劃眼至井深4857.60m, 扭矩3↑15kN·m憋停頂驅(qū), 釋放扭矩上提正常, 停頂驅(qū)能靜放到底；空轉(zhuǎn)泵壓13MPa, 恢復(fù)鉆塞, 鉆壓1t, 轉(zhuǎn)速4r/min, 扭矩2～3kN·m, 排量24L/s, 泵壓14MPa；逐步加鉆壓至1.5～2t, 出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象, 排量24L/s, 泵壓14↑19MPa, 控制鉆壓1t鉆塞, 泵壓13MPa, 返出為水泥塊, 鉆頭順利進(jìn)入下部套管內(nèi)。

4 下步施工建議

經(jīng)過上述施工處理, 可以初步確定下步施工工序及方法：

（1）接銑錐, 通劃磨銑修窗；

（2）下8-1/2″牙輪常規(guī)鉆具組合鉆塞至喇叭口；

（3）銑喇叭口、回接筒；

（4）短回接7″尾管, 確保漏點(diǎn)封固到位；

（5）如（1）～（4）步施工困難則采取套管開窗側(cè)鉆。

5 取得認(rèn)識(shí)

（1）上部9-5/8″套管漏失的原因復(fù)雜多樣, 建井過程中合理的井身結(jié)構(gòu)、鉆完井質(zhì)量的有效保護(hù)是避免套管破損故障造成漏失的必要手段[2]。

（2）井漏井段固井施工采取正注反擠工藝時(shí), 應(yīng)在正注后候凝一定時(shí)間待下部水泥漿起強(qiáng)度后再進(jìn)行套管坐卡施工。

（3）套管質(zhì)量問題導(dǎo)致其不足以承受地應(yīng)力及自身重力的影響。因此, 地應(yīng)力復(fù)雜的區(qū)塊, 需嚴(yán)格重視套管質(zhì)量。

（4）對(duì)于因多次堵漏后, 有機(jī)堵漏材料在井內(nèi)高溫高壓下產(chǎn)生酸性物質(zhì), 導(dǎo)致鉆井液存在腐蝕套管情況, 可采用套管加厚方式增加其耐受較長時(shí)間的腐蝕[3]。

（5）通過工程手段診斷出套管破損故障, 下步施工工序增加及施工困難的, 建議直接進(jìn)行套管開窗側(cè)鉆。