劉丁丁,田濤

中國石油長慶油田分公司工程監(jiān)督處（陜西西安710018）

免鉆式分級(jí)箍在陜北評(píng)價(jià)井的應(yīng)用

劉丁丁,田濤

中國石油長慶油田分公司工程監(jiān)督處（陜西西安710018）

免鉆式分級(jí)箍是應(yīng)用于雙級(jí)固井作業(yè)的一種工具，是在可鉆式分級(jí)箍基礎(chǔ)上的一次重大改進(jìn)。通過現(xiàn)場(chǎng)的具體應(yīng)用，闡述了免鉆式分級(jí)箍在長慶油田陜北評(píng)價(jià)井區(qū)域的應(yīng)用效果，探討了免鉆式分級(jí)箍的工作原理、現(xiàn)場(chǎng)操作要點(diǎn)等，為免鉆式分級(jí)箍的推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

免鉆式分級(jí)箍；固井；評(píng)價(jià)井

中國石油長慶油田分公司陜北評(píng)價(jià)井區(qū)域分布廣泛，定邊、鹽池、吳起、志靖-安塞都有布井，地域跨度大，開采層系多，油層段跨度較長，地層差異較大，上部洛河地層欠壓實(shí)，承壓能力低，易發(fā)生滲透性漏失；下部延安組和延長組地層壓力梯度低于0.015 MPa/m，延長組地層個(gè)別區(qū)塊存在天然裂縫，在鉆進(jìn)過程中極易發(fā)生滲漏和失返性漏失，除了鹽池區(qū)域其他地方地層承壓能力都相對(duì)較低，采用一次上返固井工藝已經(jīng)不能滿足當(dāng)前固井質(zhì)量的需求。免鉆式分級(jí)固井技術(shù)的應(yīng)用減少了常規(guī)雙級(jí)固井需要鉆除分級(jí)箍內(nèi)內(nèi)套及水泥塞的施工作業(yè)，有效地解決了漏失性固井的難題保障了固井質(zhì)量[1-2]。

1 免鉆式分級(jí)箍的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

自通徑分級(jí)注水泥器又名免鉆式分級(jí)箍，主要由上接頭、外套、上內(nèi)套、下內(nèi)套、膠塞套、球座、一級(jí)膠塞、重力塞、關(guān)閉塞（二級(jí)膠塞）、外膠塞、承壓座等部件、附件組成（圖1）。

1.2 工作原理

自通徑分級(jí)箍（免鉆式分級(jí)箍）是在常規(guī)分級(jí)箍原理的基礎(chǔ)上，把膠塞系列配件通過銷釘固定在分級(jí)箍管壁，而通過剪切銷釘后，靠重力下落到井底，通過頂替液的壓力變化來判斷循環(huán)孔是否打開、關(guān)上，關(guān)閉塞是否脫掉，分級(jí)箍密封性能良好等自通徑分級(jí)箍工作[3-5]。

圖1 免鉆式分級(jí)箍的結(jié)構(gòu)組成

2 免鉆式分級(jí)箍的施工流程

1）安裝順序（井底）：浮鞋+套管+浮箍+承壓座+套管柱+分級(jí)箍+套管柱+聯(lián)頂節(jié)（圖2）。

2）首先將承壓座和分級(jí)箍按照固井設(shè)計(jì)的要求分別安放在浮箍上的某一套管接箍內(nèi)和聯(lián)接在套管上，隨套管柱下入井中。

3）在第一級(jí)水泥注完后，用頂替液推動(dòng)一級(jí)膠塞下行，經(jīng)過分級(jí)箍后，最后在承壓座上碰壓，完成第一級(jí)頂替。

4）隨后投入重力塞，重力塞自由下落到分級(jí)箍，座入重力塞座后加壓，剪斷剪切銷釘使其下行，并帶動(dòng)下滑套下行露出循環(huán)孔，使得套管內(nèi)和環(huán)空相通，可以進(jìn)行第二級(jí)注水泥作業(yè)。

圖2 免鉆式分級(jí)箍的工作流程圖

5）在第二級(jí)水泥注完后，頂替液推動(dòng)二級(jí)膠塞下行，到達(dá)關(guān)閉塞座上后，加泵壓，再一次剪斷銷釘，推動(dòng)關(guān)閉塞座下行，并帶動(dòng)整個(gè)上滑套下滑，關(guān)閉循環(huán)孔，由于分級(jí)箍外筒和下接頭形成的臺(tái)階面起到阻擋作用，能阻止關(guān)閉套上下滑動(dòng)，從而永久關(guān)閉雙級(jí)箍，同時(shí)重力塞等零部件自由下落。

3 實(shí)際使用過程中的技術(shù)難點(diǎn)

1）為保障一級(jí)膠塞順利通過分級(jí)箍，一級(jí)膠塞（撓性塞）本體（鉛）尺寸比較小，膠塞邊裙柔軟，下行過程中不一定能刮凈套管內(nèi)壁的水泥漿，以致套管內(nèi)出現(xiàn)混漿，從而造成后期作業(yè)施工困難。

2）一級(jí)膠塞（撓性塞）本體（鉛）尺寸比較小，不排除替空現(xiàn)象造成的固井質(zhì)量嚴(yán)重不合格等復(fù)雜情況。

3）一級(jí)固井完成后，清水頂替打開分級(jí)箍時(shí)，大量清水進(jìn)入環(huán)空，沖刷井壁，容易造成井壁坍塌。

4）一級(jí)膠塞、重力塞（打開塞）、二級(jí)膠塞（關(guān)閉塞）能否順利通過分級(jí)箍在套管內(nèi)自然下落。

5)固井碰壓過程中，一旦出現(xiàn)穩(wěn)不住壓力的現(xiàn)象，很難判斷出是分級(jí)箍問題還是套管的問題，給后續(xù)作業(yè)造成一定的難度。

4 技術(shù)措施

4.1 免鉆式分級(jí)箍位置的確定

1）分級(jí)箍安放位置一般選擇地層較為穩(wěn)定，巖性狀況較好，井壁比較穩(wěn)定的井段，避免二級(jí)循環(huán)時(shí)沖垮井壁。

2）分級(jí)箍安放井段以直井段為宜，或者井斜最大不超過30°，井底最大井斜不超過50°，以免影響重力塞等脫落物的順利落入井底

因此，分級(jí)箍主要安放在地層較穩(wěn)定的安定組或直羅組。

4.2 分級(jí)箍安裝前及安裝過程中的注意事項(xiàng)

1）套管全部使用合格的通井規(guī)通徑，包括短套套管。

2）浮箍浮鞋必須是強(qiáng)制復(fù)位，并且復(fù)位有力、密封良好，入井前注意檢查。

3）分級(jí)箍到達(dá)井場(chǎng)后要進(jìn)行檢查：裝箱單與箱內(nèi)物品核對(duì)、分級(jí)箍及其附件的外觀檢查。開箱后注意保管，嚴(yán)禁摔碰，分級(jí)箍內(nèi)部嚴(yán)禁插入東西。入井前要進(jìn)行二次檢查。

4）分級(jí)箍連接擰緊時(shí)，嚴(yán)禁在分級(jí)箍本體處打大鉗和錘擊等，應(yīng)將大鉗打在套管上或者接箍上。

5）合理使用套管扶正器，充分保證套管居中。分級(jí)箍上下連接的套管應(yīng)各安裝一副扶正器。

4.3 施工過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制

1）一快三慢：一級(jí)注水泥過程中，當(dāng)一級(jí)膠塞距離分級(jí)箍上下一方壓塞液時(shí)排量降至1 m3/min以下，以免一級(jí)膠塞撞壞分級(jí)箍內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這是第一慢；一級(jí)膠塞頂替至碰壓座前1~2 m3時(shí)降低排量緩慢求碰，這是第二慢；重力塞（打開塞）在套管內(nèi)按60 m/min下行速度計(jì)算到達(dá)分級(jí)箍位置后，開泵打開循環(huán)孔時(shí)，排量盡量要大，這是一快；二級(jí)膠塞行至分級(jí)箍1~2 m3時(shí)降低排量，緩慢求碰，這是第三慢。

2）水泥頭上的擋銷一定要退到位后才能投一級(jí)膠塞、重力塞和二級(jí)膠塞。否則，將造成重大責(zé)任事故。

3）一級(jí)膠塞、重力塞和二級(jí)膠塞入井前涂好鋰基潤滑脂，以減少磨損和提高其密封性能。

4）一級(jí)注水泥施工結(jié)束，打開循環(huán)孔循環(huán)正常，注意觀察井口返出是否有水泥以及水泥返出的時(shí)間，達(dá)到循環(huán)要求后，待水泥初凝，準(zhǔn)備二級(jí)施工。

4.4 壓塞液和替漿技術(shù)

1）壓塞液利用具有一定黏度、切力、抗高溫、懸浮力強(qiáng)、對(duì)水泥漿具有緩凝能力的材料，與鉆井液、水泥漿有很好的相容性，避免頂替液中的雜質(zhì)和套管內(nèi)壁未刮干凈水泥顆粒脫落聚集。在一級(jí)固井和二級(jí)固井時(shí)使用一定數(shù)量的壓塞液，能有效防止膠塞上部形成混漿和水泥塞。

2）一級(jí)注水泥施工結(jié)束，待水泥初凝進(jìn)行二級(jí)注水泥施工。因此對(duì)替入分級(jí)箍下部的液體要求清潔，在條件允許的情況下最好替入清水，如果施工壓力高，清水不能滿足施工壓力要求時(shí)，則應(yīng)替入性能較好的的輕質(zhì)鉆井液，謹(jǐn)慎直接使用沉砂池中鉆井液。一級(jí)碰壓結(jié)束后，應(yīng)密切觀察斷流情況，防止水泥漿回流形成水泥塞。打開分級(jí)箍后，循環(huán)出多余水泥漿，杜絕循環(huán)過程中停泵或放回水，防止雜質(zhì)堵塞分級(jí)箍循環(huán)孔。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例（鹽池-麻黃山）

由于鹽池-麻黃山區(qū)塊評(píng)價(jià)井多為深井，平均井深都在2 500 m以上，為了保證固井質(zhì)量，多采用分級(jí)箍固井技術(shù)，這一區(qū)域普遍地層承壓能力高，再加上分級(jí)箍的使用，基本能夠避免固井漏失現(xiàn)象的發(fā)生，油層段封固率能夠得到保證。經(jīng)過對(duì)近兩年該區(qū)塊井聲幅圖的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在麻黃山區(qū)塊的黃字號(hào)井存在一些共性問題，就是在2 000~2 500 m普遍固井膠結(jié)質(zhì)量較差(圖3)。

從圖3可以看出，這一井段水層多且活躍，固井膠結(jié)質(zhì)量差，雖然未對(duì)試油施工造成影響，但嚴(yán)重影響固井質(zhì)量合格率。后期通過微調(diào)分級(jí)箍位置、固井隊(duì)適當(dāng)加入針對(duì)性添加劑等措施，情況有所改善。

圖3 鹽池-麻黃山地區(qū)部分井固井質(zhì)量圖

6 結(jié)論及建議

1）免鉆式分級(jí)固井技術(shù)較好地解決了長封固井段和漏失井的的固井質(zhì)量問題，效果顯著。

2）免鉆式分級(jí)固井技術(shù)避免了常規(guī)雙級(jí)固井需要再次下鉆掃除內(nèi)套的作業(yè)程序，實(shí)現(xiàn)了提速提效，降低完井成本，縮短建井周期的目的。

3）施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范，是確保免鉆式分級(jí)箍固井成功的必要條件。

4）陜北評(píng)價(jià)井針對(duì)不同區(qū)塊的井合理使用分級(jí)箍可以明顯提高固井質(zhì)量。在鹽池-麻黃山區(qū)塊地層承壓能力強(qiáng)，適當(dāng)提高分級(jí)箍位置，一級(jí)固井壓穩(wěn)活躍水層，提高封固率。

[1]張明全.固井工程技術(shù)[M].北京:中國石化出版社.2007.

[2]陳養(yǎng)龍,田紹臣,李忠慶,等.低壓易漏井固井技術(shù)[J].斷塊油氣田,2001,8(5):60-63.

[3]樓一珊,李琪,龍芝輝,等.鉆井工程[M].北京：石油工業(yè)出版社,2015.

[4]崔彥立,趙彥彬,閆志剛,等.吐哈油田鉆井工程點(diǎn)控監(jiān)督體系的探索[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2016,32（9）:5-9.

[5]王凱,王勝啟,楊姝,等.提升安全環(huán)保監(jiān)督管理實(shí)現(xiàn)勘探生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2016,32(9):1-4.

The free-drill grading hoop is a kind of tool used for double stage cementing operation,and it is a major improvement on the basis of the drillable grading hoop.The application effect of the free-drill grading hoop in northern Shaanxi evaluation wells are ex?pounded through field application,and the working principle and field operation points of the free-drill grading hoop are discussed, which provides technical support for the popularization and application of the free-drill grading hoop.

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王梅

2017-04-07

劉丁?。?984-），男，工程師，現(xiàn)主要從事鉆井監(jiān)督及管理工作。