王成業(yè).

(中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，遼寧盤錦 124000)

固井“插旗桿”事故，常規(guī)的處理方法是前期通過測卡點、爆炸松扣解卡后倒出上部鉆桿，隨后采用套銑、磨銑、倒扣打撈的方法處理剩余鉆桿[1]。該方法存在的問題是，隨著套銑深度的增加，水泥環(huán)強(qiáng)度越來越高，加之鉆桿接頭貼邊，套銑越來越困難，且容易磨漏套管。需要在套管段銑技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化磨銑防偏磨設(shè)計，控制合理的段銑參數(shù)，形成低成本、高效率、高質(zhì)量高效的防偏磨段銑鉆桿的技術(shù)。

1 SG-18X井基本情況

SG-18X井是一口定向探井(表1)，該井在固井起鉆過程中將283根3-1/2 in鉆桿固定在7＂套管內(nèi)。通過測卡點、爆炸松扣解卡打撈出266根鉆桿，套銑倒扣打撈出6根鉆桿，井下還剩11根鉆桿(表2)。最初套銑較為容易，但是隨著套銑深度的增加，套銑越來越困難，事故處理成本不斷增加，同時

磨漏套管的風(fēng)險也越來越高。因為事故發(fā)生在尾管完井固井過程中，如果上部套管被磨漏，將嚴(yán)重影響油井后續(xù)的投產(chǎn)作業(yè)；如果磨漏點過多，可能會導(dǎo)致油井報廢。

表1 SG-18X井井身結(jié)構(gòu)Table 1 Casing program of Shugu-18X well

表2 SG-18X井落井鉆桿數(shù)據(jù)Table 2 Drill pipe data of Shugu-18X well

2 高效防偏磨段銑工藝技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

高效防偏磨段銑技術(shù)處理“插旗桿”事故的方法是在爆炸松扣倒扣后，使用鉆桿銑鞋將固落在套管中的整段鉆桿連同水泥環(huán)一起磨銑掉，為后續(xù)的井筒處置創(chuàng)造條件[2]。與常規(guī)套銑倒扣打撈方法相比，磨銑速度比套銑速度快，減少了倒扣、打撈等工序，節(jié)約作業(yè)時間和成本，同時解決了套銑在鉆桿接頭處無進(jìn)尺、磨漏鉆桿的問題。

2.2 鉆桿銑鞋設(shè)計

鉆桿銑鞋設(shè)計中主要考慮磨銑速度和保護(hù)套管：

銑鞋尺寸優(yōu)化。磨銑過程中要通過同一尺寸的銑鞋磨掉鉆桿本體和接頭，同時還要注意不要磨損套管，合理的銑鞋尺寸非常重要。利用軟件模擬不同外徑尺寸的銑鞋在規(guī)定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)在7 in套管中的狀態(tài)，優(yōu)選出在旋轉(zhuǎn)過程中不偏磨套管的尺寸。

合金焊接優(yōu)化。事故處理過程中，磨銑速度是評價該技術(shù)的重要指標(biāo)。由于鉆桿本體和接頭的尺寸與熱處理的方式不一樣，且接頭上焊有耐磨帶，所用磨銑比較困難。選擇合理硬度的合金塊材料并配以不同的焊接方式，通過在鉆進(jìn)模擬器上的實驗，選擇最優(yōu)的合金材料和焊接方式。

引子設(shè)計。鉆桿在套管中的狀態(tài)是多樣的，磨銑過程中銑鞋很難實現(xiàn)和鉆桿同軸選擇，導(dǎo)致磨銑效率變低。鉆桿銑鞋前端設(shè)計有一個引子，在磨銑過程中，引子進(jìn)入鉆桿內(nèi)，在保持銑鞋選擇與鉆桿的同軸度的同時，防止段銑工具脫離鉆桿吃入套管。

(4)防磨設(shè)計。雖然對于銑鞋外徑尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，但是井下情況復(fù)雜，可能存在銑鞋接觸到套管內(nèi)部的情況。在銑鞋合金塊外表面覆蓋硬度較低的防磨金屬涂層，確保在銑鞋接觸到套管內(nèi)壁的情況下，也不能磨漏套管。

3 高效防偏磨段銑技術(shù)應(yīng)用

利用高效防偏磨段銑技術(shù)處理SG-18X井固在井內(nèi)剩余的11根3-1/2 in鉆桿，段銑井段為2 607.82～2 714.00 m，段長為105.64 m，井斜在16.30°～17.75°之間。在段銑前對7 in技套試壓15 MPa，穩(wěn)壓10 min，無壓降，試壓合格后進(jìn)行施工。

3.1 段銑鉆具組合

段銑過程中使用相同的鉆具組合，在交替段銑鉆桿本體和接頭時僅需要調(diào)整段銑參數(shù)和泥漿性能。

3.2 段銑鉆桿[3-6]

(1)段銑鉆桿本體。段銑參數(shù)：鉆壓為0～40 kN，轉(zhuǎn)速為70 rpm，排量為20.62～22.90 L/s，返速為1.5 m/s，鉆井液密度為1.12 g/cm3，鉆井液黏度為80～100 s。段銑開始先用0～5 kN鉆壓試段銑修刀，試段修刀時間為30 min，井下各種參數(shù)無異常時，緩慢施加鉆壓5～40 kN。段銑的平均速度為1 m/h，最大速度為3 m/h。

段銑鉆桿接頭。段銑參數(shù)：鉆壓為0～120 kN，轉(zhuǎn)速70為 rpm，排量為20.62～22.90 L/s，返速為1.5 m/s，鉆井液密度為1.12 g/cm3，鉆井液黏度為100～120 s。鉆桿接頭的段銑速度為2～3 h/對。

段銑鉆桿接箍要比鉆桿本體困難，在段銑接箍過程中要注意送鉆的均勻和送鉆的幅度。根據(jù)段銑過程及時調(diào)整鉆壓，最大鉆壓不超過120 kN，小幅度送鉆；當(dāng)段到鉆桿接箍耐磨帶時，段銑速度變慢甚至沒有進(jìn)尺，此時應(yīng)逐步增加鉆壓至最大鉆壓，每段銑5～10 min要上提下放活動鉆具，防止卡鉆。

3.3 段銑鐵屑的返出控制

在鉆桿段銑過程中，鐵屑的返出控制非常重要，如果控制不當(dāng)，不僅影響段銑速度，還可能增加卡鉆的風(fēng)險。定時對振動篩返出的鐵屑進(jìn)行收集、稱重，振動篩鐵屑返出量需達(dá)到所段銑鉆桿重量的75%，并且根據(jù)鐵屑返出的形狀判斷段銑參數(shù)是否合理、段銑工具的磨損情況，并及時調(diào)整段銑參數(shù)，防止鐵屑堆積卡鉆。

(1)合理加壓，控制鐵屑形狀。在段銑過程中，要緩慢增壓，并時刻觀察返出鐵屑的形狀，如果返出的鐵屑為魚鱗片狀或者短片狀，說明鉆壓合適；如果出現(xiàn)段銑進(jìn)尺緩慢，可根據(jù)返出的鐵屑形狀來適當(dāng)逐漸加大鉆壓；返出的鐵屑如果為細(xì)絲狀，要加大鉆壓，防止過多的細(xì)絲出現(xiàn)后導(dǎo)致后期形成鳥巢造成憋壓；如果鐵屑過長或者厚度過大，說明鉆壓過大，適當(dāng)減小鉆壓并且調(diào)整送鉆幅度。SG-18X井段銑過程中產(chǎn)生的鐵屑以短片狀(5～10 mm)鐵屑為主，可有效保證鐵屑的返出及井筒干凈，如圖1所示。

(2)優(yōu)選適配的鉆井液體系是保障。段銑初期為保障有效攜帶鐵屑，鉆井液黏度在100 s以上；進(jìn)入段銑后期，產(chǎn)生的鐵屑除了條狀以外，大塊和細(xì)絲狀的也逐漸增多，因此需要改變鉆井液性能，對黏、切要求更高，將泥漿黏度控制在120 s，同時要加入一些處理劑，改善泥漿流變性，增強(qiáng)其剪切稀釋性，確保段銑施工的順利進(jìn)行。

圖1 SG-18X井段銑產(chǎn)生的鐵屑Fig.1 The cuttings of dillpine in SG-18X

4 高效防偏磨段銑技術(shù)優(yōu)勢

高效防偏磨段銑技術(shù)處理固井“插旗桿”事故相對于常規(guī)的磨母接頭、套銑、倒扣方法，優(yōu)勢在以下幾個方面：

常規(guī)方法打撈出一根鉆桿要經(jīng)歷3次起下鉆，而高效防偏磨段銑技術(shù)只要銑鞋條件允許可以連續(xù)段銑，大大節(jié)約了起下鉆的時間。

常規(guī)方法在處理一段時間后會發(fā)生套銑困難無進(jìn)尺的問題，導(dǎo)致事故處理無法繼續(xù)進(jìn)行；高效防偏磨段銑技術(shù)成功解決了這個問題。

常規(guī)方法開始階段2～3 d可套銑打撈出一根鉆桿，隨著深度的增加，5～7 d套銑打撈出一根，到后來甚至套銑無進(jìn)尺；高效防偏磨段銑技術(shù)20 d成功處理了剩余的11根鉆桿，施工效率是常規(guī)方法的400%以上。

常規(guī)方法在套銑鉆桿本體和磨銑鉆桿接頭的過程中，由于套管環(huán)空有限，銑管銑齒落入井內(nèi)數(shù)量的增加，使得在鉆桿接頭貼套管部位套銑磨漏套管的風(fēng)險不斷增加；高效防偏磨段銑技術(shù)通過銑鞋尺寸、引子和防磨的優(yōu)化設(shè)計使得套管磨漏的風(fēng)險大大降低。

5 結(jié)論

(1)高效防偏磨段銑技術(shù)在常規(guī)磨母接頭、套銑、倒扣方法遭遇瓶頸的情況下，僅用20 d就成功處理掉了固入井內(nèi)的剩余全部11根3-1/2 in鉆桿，其中純段銑時間為8.2 d，為作業(yè)方節(jié)約了50～60 d的時間，大大節(jié)約了事故處理成本，成為處理“插旗桿”事故的最合理選擇。

(2)自主研發(fā)的鉆桿銑鞋鉆桿本體段銑的平均速度為1 m/h，最大速度為3 m/h，鉆桿接箍段銑速度為2～3 h/對，成功解決了套銑方法憋壓和進(jìn)尺困難的問題。

(3)鉆桿貼著套管下邊，為保護(hù)套管，應(yīng)該對銑鞋尺寸進(jìn)行優(yōu)選，為保證段銑速度，工具應(yīng)設(shè)計引子。

(4)銑鞋刀板合金的材質(zhì)和焊接方式是影響段銑速度的重要因素。合金外覆蓋的防磨材料，有效防止外部套管被磨漏。

(5)段銑中，為了使鐵屑盡可能返出，保證段銑安全，鉆井液最低安全返速不能低于1.5 m/s，同時在交替段銑鉆桿本體和接箍過程中，要及時調(diào)整段銑參數(shù)和鉆井液參數(shù)。

(6)段銑過程中必須根據(jù)返出的鐵屑形狀、大小和數(shù)量來調(diào)整和改變施工參數(shù)，放出的鐵屑為魚鱗片狀最為合理。