王德坤 鄧 艾 周 倩 劉運(yùn)樓

（1.中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司，四川 成都 610213；2.中國石油西南油氣田公司頁巖氣研究院，四川 成都 610051）

0 引言

雙魚X 井位于四川盆地西北部雙魚石構(gòu)造，鉆探目的是探明雙探井區(qū)以南儲(chǔ)層特征。因本井在五開Ф168.3 mm 尾管固井的喇叭口井深為5 688.01 m，若一次性將套管直接回接到井口，從井身結(jié)構(gòu)分析（圖1），Ф168.3 mm 回接套管與外面兩層套管存在兩個(gè)環(huán)容懸殊的環(huán)空，其中與Ф219.08 mm 尾管之間單位環(huán)容為7.21 L／m，而與Φ273.05 mm套管之間單位環(huán)容則為25.04 L／m，要確保固井質(zhì)量，環(huán)空按最低1 m／s 的返速計(jì)算，施工壓力將超過55 MPa，現(xiàn)場設(shè)備及工具難以滿足施工要求。因此，本井回接分成兩次完成，第一次優(yōu)先保證Ф168.3 mm與Ф219.08 mm之間的小間隙段的封固質(zhì)量，以尾管方式從喇叭口回接懸掛至4 000 m，第二次從4 000 m直接回接到井口。

圖1 專用回接筒示意圖

1 雙魚X井固井工藝概述

因第二次回接屬于常規(guī)回接，工藝簡單，筆者不贅述。關(guān)鍵在于第一次的短回接套管固井，為保證井筒密封完整性，本次回接固井采用后期插掛一體化工藝，即回接管柱的下部不安裝旋流短節(jié)，而是在管柱下到預(yù)定位置后，先進(jìn)行注水泥作業(yè)，注替結(jié)束后將回接管柱直接插入喇叭筒，確?？煽棵芊夂螅缓笤龠M(jìn)行尾管坐掛、倒扣，這樣下部管柱外無漏封段，從而保證了套管柱管外封固完整性。

這種插掛一體化的回接固井工藝對(duì)工具及水泥漿等都有很高要求：①短回接丟手裝置可靠性要求高，要防止下套管及固井注替全過程中途坐掛，且后期坐掛丟手必須一次性成功，不得“插旗桿”，這就需要優(yōu)化短回接丟手裝置的結(jié)構(gòu)；②回接密封要求高，防止下插不到位或者密封失效，這樣必須優(yōu)化回接筒結(jié)構(gòu)，且前期強(qiáng)化磨銑喇叭筒措施；③水泥漿性能要求高，不僅要確保有足夠的稠化時(shí)間，而且要有良好的流變性和穩(wěn)定性，為固井工具正常工作提供良好條件；④環(huán)空間隙小，水泥漿量小，泵壓高，對(duì)固井設(shè)備要求高。

2 雙魚X井插掛一體化固井回接工具優(yōu)化

插掛一體化短回接套管固井施工難點(diǎn)在于回接筒能順利插入喇叭筒并有效密封，短回接丟手裝置不能提前座掛且頂替到位后能快速座掛丟手。

2.1 工具結(jié)構(gòu)方案

2.1.1 為保證回接新工藝實(shí)施，擬定了以下工具設(shè)計(jì)原則

1）下部回接工具與上次尾管固井懸掛器喇叭筒對(duì)接后密封良好，保證固井后管柱密封的完整性。

2）注水泥施工及其他循環(huán)過程中，短回接丟手裝置不得提前坐掛。

3）短回接丟手裝置在注水泥施工結(jié)束后能迅速丟手。

2.1.2 工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為滿足上述設(shè)計(jì)原則，對(duì)回接筒及短回接丟手裝置進(jìn)行了針對(duì)性改進(jìn)：

1）下部回接工具除作為套管整體一部分外，還包括定位接箍、密封組件和引導(dǎo)頭等（圖1）。引導(dǎo)頭用來引導(dǎo)回接筒順利進(jìn)入上次尾管固井的懸掛器喇叭筒，密封組件提供兩者之間的密封，定位接箍用來確認(rèn)是否與回接套管之間有效連接并提供到位懸重變化的顯示。

2）短回接丟手裝置工作壓力設(shè)計(jì)

短回接丟手裝置設(shè)計(jì)要求在注水泥施工及其他循環(huán)過程中保證不提前坐掛，短回接丟手裝置液缸剪釘?shù)募魯鄩毫π枰脑O(shè)計(jì)，這個(gè)壓力要大于整個(gè)施工過程中可能作用在短回接丟手裝置液缸剪釘上的最大壓力，為此，采用CemMater 固井設(shè)計(jì)軟件對(duì)施工壓力進(jìn)行了模擬計(jì)算。由于替水泥漿返至219.08 mm喇叭口時(shí)的摩阻是最大的，所以這時(shí)作用在短回接丟手裝置液缸剪釘上的壓力也是最大的（表1）。根據(jù)模擬壓力結(jié)果，考慮到軟件模擬與實(shí)際壓力的差異，為確保工具不會(huì)因摩阻及施工時(shí)環(huán)空堵塞等原因出現(xiàn)高泵壓而提前坐掛，將短回接丟手裝置液缸坐掛壓力設(shè)置為27 MPa。

表1 壓力模擬計(jì)算對(duì)比表

3）短回接送入丟手機(jī)構(gòu)上增設(shè)了止推軸承，使丟手機(jī)構(gòu)可以在送入鉆具壓一部分重量在短回接丟手裝置上時(shí)也能靈活旋轉(zhuǎn)，可保證在注水泥結(jié)束后迅速、可靠丟手，最大限度減少找“中和點(diǎn)”倒扣丟手的時(shí)間，消除“插旗桿”的風(fēng)險(xiǎn)，圖2。

圖2 短回接丟手裝置送入丟手機(jī)構(gòu)示意圖

3 主要工藝技術(shù)及漿柱設(shè)計(jì)

3.1 提高頂替效率主要措施

套管下送到位后，先小排量頂通，頂通穩(wěn)定后逐漸提高不低于固井施工排量，循環(huán)不低于2個(gè)循環(huán)周，要求鉆井液動(dòng)切力小于等于12 Pa。

3.2 漿柱結(jié)構(gòu)及注替參數(shù)

為提高界面沖洗效率，采用10 m3加重沖洗抗污隔離液＋8 m3沖洗液前置液漿柱結(jié)構(gòu)，均采用G級(jí)柔性防氣竄水泥漿體系，水泥漿密度為1.90 g／cm3，采用兩凝水泥漿體系，界面為4 900.00 m，緩凝封固為4 000.00～4 900.00 m，快干封固為4 900.00～5 688.01 m，施工排量為12.0～15.0 L／s，以有效地沖洗套管內(nèi)外泥餅，使得頂替效率在最低排量下頂替效率仍大于93%，圖3。

3.3 水泥漿性能優(yōu)化

為保證固井質(zhì)量和施工安全，水泥漿稠化時(shí)間、流變性、觸變性以及后期水泥環(huán)強(qiáng)度都需優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中稠化時(shí)間需要確保短回接丟手裝置有足夠的時(shí)間進(jìn)行操作丟手，具體性能優(yōu)化見表2。

表2 水泥漿性能優(yōu)化情況表

3.4 其他技術(shù)措施

1）銑喇叭口技術(shù)措施。磨銑兩次喇叭口，在鉆探公司銑喇叭口后使用井下工具專用銑錐并嚴(yán)格按照井下公司磨銑喇叭口規(guī)范對(duì)喇叭口進(jìn)行第二次磨銑，使回接筒密封面平滑。

2）防止提前坐掛技術(shù)措施。井眼暢通無阻卡，下套管循環(huán)及固井注替施工時(shí)控制泵壓小于25 MPa，泥漿、隔離液及水泥漿清潔無雜物，懸浮力強(qiáng)，靜止?fàn)顟B(tài)不發(fā)生加重劑沉淀，防止堵塞環(huán)空而造成懸掛器提前坐掛。

3）倒扣丟手技術(shù)措施。緩凝水泥漿未返至尾管回接喇叭口以上，并采用帶軸承式倒扣裝置，確保倒扣成功。

4 施工應(yīng)用情況

4.1 磨銑喇叭筒

下套管前用Φ168.3 mm 專用銑錐＋Φ185 mm 扶正器＋Φ127.0 mm鉆桿的鉆具磨銑喇叭口，當(dāng)銑錐下端下至喇叭筒上端1 m左右時(shí)，開泵循環(huán)并轉(zhuǎn)動(dòng)管柱（排量：10～15 L／S，轉(zhuǎn)速：30～40 r／min），緩慢下放銑錐至喇叭筒有效長度，記錄此時(shí)入井鉆柱的總長度；再緩慢上提銑錐2 m左右出喇叭筒，重復(fù)以上操作3～4 次，確保喇叭筒內(nèi)壁密封面平滑；再上提銑錐出喇叭筒1 m 左右，充分處理鉆井液后起鉆；檢查銑錐的銑棱和底部是否有較明顯的銑痕，確認(rèn)銑錐銑喇叭筒到位，以確保回接筒與短回接丟手裝置喇叭筒能有效密封。

4.2 試回接

下送短回接尾管后期，當(dāng)下至回接筒離喇叭口10 m 左右，進(jìn)行試回接，調(diào)節(jié)管柱長度，然后再下送回接套管柱到位，注意試插期間，插入密封需靜放進(jìn)入喇叭筒。

4.3 回接、坐掛及丟手

注水泥施工結(jié)束碰壓后，如果泵壓高于20 MPa，將泵壓泄壓至20 MPa，緩慢下放管柱使回接筒進(jìn)入喇叭筒，并下壓300 kN 在回接筒的金屬密封頭上，確保回接密封可靠；然后調(diào)整懸重，正憋壓，使正壓差達(dá)到27 MPa，穩(wěn)壓3 min；下放鉆具，驗(yàn)證下放距離與懸重降低量之間符合鉆具在短回接丟手裝置位置長度的比例關(guān)系，確保坐掛成功。調(diào)整懸重，使懸重等于（稱重懸重），正轉(zhuǎn)管柱25圈（轉(zhuǎn)速25 r／min，扭矩控制在4 kN · m 以內(nèi)），穩(wěn)1 min后，釋放扭矩；上提鉆柱，待懸重增加至稱重懸重后，再上提1.50 m，懸重保持不變，確保丟手成功。

4.4 施工流程

沖洗管線試壓35 MPa→裝膠塞→泵注抗污隔離液10 m3密度1.67 g／cm3→車注固井藥水8 m3→車注緩凝水泥漿7 m3，快干水泥漿7 m3，密度1.90 g／cm3→投膠塞→車替后沖洗液2.0 m3→泵替鉆井液19 m3密度1.65 g／cm3＋抗污隔離液10 m3密度1.67 g／cm3＋鉆井液29 m3密度1.65 g／cm3→車替清水3.5 m3→沖洗井口、下放套管插入回接筒→泄壓檢查回流、拆水泥頭、接頂驅(qū)→憋壓、坐掛、丟手→起鉆→正循環(huán)洗井一周半，憋壓8 MPa侯凝48小時(shí)。

4.5 固井質(zhì)量評(píng)價(jià)

本井測井質(zhì)量：合格率為91.7%，優(yōu)質(zhì)率為81.5%，套管試壓為25 MPa，30 min 未降，合格。滿足了試油階段壓裂112 MPa作業(yè)要求，保證了封固完整性。

5 認(rèn)識(shí)與思考

短回接插掛一體化工具及施工工藝，在川渝地區(qū)已成為無法一次性長回接固井到井口的井的一項(xiàng)可行技術(shù)，并逐步推廣，解決了復(fù)雜深井多層次套管固井后帶來固井技術(shù)難題，確保了固井質(zhì)量，減少了尾管固井后喇叭口竄氣。采用這種工藝技術(shù)，必須把握好三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是回接工具與上次固井的懸掛器喇叭筒必須插入到位并有效密封，二是模擬計(jì)算施工壓力，不得使懸掛器提前坐掛；三是丟手裝置必須提前檢查調(diào)試，確保正常工作。