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【关键词】锻铣 井筒准备 扩眼 封堵
1 前言
套管锻铣是采用套管锻铣工具将套管从预计位置截断,然后将套管磨铣一段的工艺。在套管锻铣工艺技术的前期发展中,其施工的主要目是为了在侧钻过程中进行套管开窗,即依据设计要求,在套管内某位置开一窗口或铣掉一段套管,侧向钻出一新井眼,实现侧钻完井。然而,随着锻铣工艺技术的成熟,它所应用的领域也在逐渐扩大。比如,在老井封堵上,锻铣掉一段套管并扫掉套管外的水泥,然后在将锻铣井段从新固井,使水泥直接和地层接触,达到了更好的封堵效果。HU2004井就是一口锻铣封堵井。HU2004井位于呼图壁油气田呼2井区,是国家储气库工程中的一口重点封堵井,本井的重点工艺就是套管锻铣,其锻铣段长达35.7m,创造了新疆油田锻铣长度之最。
2 锻铣封堵方案确定
HU2004是呼图壁气田紫泥泉子组气藏的一口开发评价井,目的层为始新统紫泥泉子组。该井钻深为3710.0m,目前人工井底3695.0m。中子测井显示射孔层与上部水层之间存在窜槽通道,因此要对直接盖层进行锻铣。该井锻铣井段套管型号为Ф139.7mm,材质为N80,壁厚为9.17mm。避开套管节箍,选择开窗位置为3494m,锻铣直接盖层至3529.7m,锻铣长度为35.7m,锻铣、扩眼后井筒注G级微膨胀水泥至锻铣段顶部以上20m,带压候凝试压合格后,在灰面以上10m内下入电桥,保证封堵效果。
3 锻铣前井筒准备工作
3.1 提结构
提出井内Ф73mm外加厚油管388根×3693.76m尾带Ф105mm结箍。
3.2 通井
下Ф73mm外加厚油管尾带Ф115mm通井规,通井至人工井底3695m。用清水洗井2周至井内彻底干净。提出通井规。
3.3 套管刮削
下Ф73mm外加厚油管尾带GX-T140刮削器,全井筒刮壁,在3525m-3535m之间反复刮削3次,用清水洗井2周至井内干净。提出刮削器。
3.4 上部套管试压
下Ф73mm外加厚油管尾带Y211-114封隔器至井深3530m,对上部套管试压18Mpa,30min后,压力下降至10MPa,有漏点。用Y211-114封隔器找漏,确定漏点在 1937.52m-2353.69m之间。虽然油层套管存在多个漏点,但外层技术套管完好,不影响下部产层及井筒的封堵。因此直接进行产层段封堵,待下部锻铣封堵施工结束后,再在窜漏段下部2383m处下桥塞,上部打500m灰塞对漏点进行封堵。
3.5 封堵油层
下Ф73mm外加厚油管尾带Φ54mm喇叭口至井深3691m,注入密度为1.9g/cm3的G级微膨胀水泥浆1.3m3,顶替清水10.8m3。上提钻具至井深3522m,用清水反洗井至出口干净。上提钻具至井深3320m憋压8MPa关井候凝48h,提出喇叭口。
3.6 钻灰塞
下Φ73mm正扣钻杆尾带Φ118mm磨鞋至井深3527.18m,钻灰塞至井深3545m。用清水洗井2周。
3.7 底塞试压
对灰塞试压15MPa,经30min后无压降,试压合格。
3.8 替浆
用密度为1.15g/cm3,粘度为85s的泥浆顶替井内全部清水。提出Φ118mm磨鞋。
4 套管锻铣
4.1 套管锻铣器结构
套管锻铣器由本体、活塞、节流阀、刀具、扶正器组成。
如图1所示:
4.2 套管锻铣器技术特点
(1)设计有6个刀片,锻铣套管,寿命较长,速度较快,易于更换刀片。
(2)采用水力活塞结构,可靠性高。
(3)设计有节流阀,易于判断套管是否切断,当套管被割断后,刀片张到最大位置,泄流面积达到最大,泵压明显下降。
(4)设计有扶下器,保证工作状态平稳,能有效地延长刀片使用寿命,正确引导工具下行,提高锻铣速度。
(5)刀片采用硬质合金切削元件,具有自动断落和自锐功能。
4.4.2 锻铣钻具组合
锻铣钻具组合:Ф1 1 6 m m套管锻铣器* 1 . 5 8 m + 2 11 * 2 A 1 0转换接头*0.43m+Ф89mm钻铤10根*91.55m+2A11*210转换接头*0.23m+Ф73mm加重钻杆10根*93.3m+Ф73mm正扣钻杆346根*3297m,接方钻杆下至井深3494m。
4.4.3 套管开窗
将钻机刹把刹死,先缓慢启动转盘,保持转盘转速为30转/分,钻柱旋转正常、无明显扭矩和鳖跳。启动泥浆泵,使泵压为15Mpa,排量400 L/min,定点切割套管,20分钟后泵压由15MPa降至13MPa,证明套管已锻铣开。继续旋转工具30分钟,以修整切割断面。
4.4.4 套管锻铣
将开窗切割断面修整好后可进行加压锻铣,锻铣参数:钻压10KN-20KN,泵排量500-600L/min,泵压18-15Mpa,转盘转速50-70rpm。由3494m锻铣至3529.7m完成锻铣。
洗出铁屑300--375公斤。根据套管参数,30m套管的重量为892.8公斤,洗出铁屑约占40%。
5 套管锻铣时应该注意的事项
(1)下钻要求:司钻操作平稳,严格控制下放速度,做到精心操作。要求每柱下放时间在4~5min,防止损坏刀片,以免影响锻铣进度和质量。如下钻过程中出现遇阻现象应停止下放,遇阻不超过10kN,采取缓慢上下活动钻具使其顺利通过。下钻中途严禁随意转动钻具和开泵,防止刀片中途张开损坏套管及锻铣工具。
(2)证实套管被切断后,这时排量要由小到大逐渐增至正常排量(若突然加大排量,钻具伸长量过大造成钻压突然增加,从而转盘负荷增加,造成憋跳严重,甚至会造成转盘停转现象,轻者工具损坏,重者会造成遇卡现象。
(3)司钻操作一定要平稳,送钻要均匀,千万不能溜钻,保持钻压10KN-20KN。而且特别要注意接第一个单根前的锻铣施工,钻压一定要小,防止钻压过大等情况造成刀片变形收不回刀槽内,从而造成提钻时锻铣工具进入不了上窗口、接不上单根,既无法再继续进行锻铣施工作业,又很可能造成卡钻具事故。
(4)钻井液性能要保持稳定,若遇流体污染泥浆,应及时调整泥浆性能。
(5)经常观察铁屑返出情况,包括其数量、大小和形状。正常情况下,返出的铁屑厚度约为0.5-0.2mm,长400-800mm,呈卷曲状,如机床加工的铁屑一样。如果铁屑太厚,说明钻压太高,如果铁屑太薄,说明钻压偏小。锻铣过程中,铁屑有可能在钻柱周围形成“砂桥”,可定时上提下放活动钻具,破坏砂桥,将铁屑及时携带出来。并且及时清除返出管线以及震动筛处的铁屑,防止堵塞泥浆通道,保证作业连续、顺利的进行。实际上在管线的转弯处容易堆积铁屑。
6.1 泥浆性能的选择
根据锻铣设计要求,泥浆的密度为1.15g/cm3,粘度为90~120s,动切保持在18以上。然而在锻铣作业过程中发现,粘度为90~120s的泥浆并不是最合理的选择,因为高粘度的泥浆流动性差,容易造成套管锻铣器堵塞,造成施工复杂,在锻铣时逐渐降低泥浆粘度,发现粘度为70~80s时,即能满足携带铁屑要求又能加强泥浆流动性能,因此在后期锻铣作业时选择泥浆的粘度在70~80s之间。
6.2 锻铣器下到位后循环洗井不通
6.2.1 钻具下放到开窗位置准备开窗,开泵洗井不通
原因分析:锻铣器自身结构存在问题,开窗时刀具不能完全张开,节流针处在活塞内径中,循环间隙过小仅为3mm,导致憋泵。
解决办法:取下节流针或缩小节流针外径。
6.2.2 提出锻铣器,在下放锻铣器到锻铣井段时,开泵洗井不通
原因分析:(1)锻铣时钻井液粘度要求90~120秒,静止时间长,钻井液成糊状,造成洗不通。解决办法:增加提下钻速度,减少修井液静止时间。如果井筒内修井液静止时间长,在下钻过程中采用分段洗井,特别注意在洗井时不要动转盘,不要上下活动钻具。
(2)锻铣时钻井液中的铁屑不能被完全洗出来,在下钻过程中,修井液进入钻具内,而修井液中的铁屑则被挡在锻铣器活塞内,越积越多,造成堵死。解决办法:用木塞子把锻铣器底部水眼堵上或在锻铣下部加一个单流阀。
6.3 锻铣器加不上钻压、刀具收不回
原因分析及解决办法:加不上钻压,就是刀具没有打开。刀具打不开和收不回的原因就是铁屑把活塞、刀片堵死,使其不能移动。解决办法就是在锻铣时经常活动钻具,冲洗堆积在工具周围的铁屑。一般每钻进半米就进行活动钻具,或出口返出铁屑量突然减少时进行活动钻具,冲洗铁屑。
图7 扩眼器
扩眼钻具组合:Ф1 1 6 m m扩眼器×1 . 5 8 m + 2 1 1×2 A 1 0转换接头×0 . 4 3 m +Ф8 9 m m钻铤6根×5 4 . 9 4 m + 2 A 1 1×2 1 0转换接头×0 . 2 3 m +Ф7 3 m m加重钻杆8根×74.4m+Ф73mm正扣钻杆串至3494.5m,动转盘扩眼至3528.5m,完成扩眼。扩眼参数:转盘转速40r/min,无钻压或轻微钻压,泵压10MPa,排量550L/min。
扩眼时注意的问题:
(1)下钻过程中,司钻要求操作平稳,严格控制下放速度,做到精心操作。要求每柱下放时间在4~5min,防止损坏扩眼钻头,以免影响扩眼进度和质量。 如下钻过程中出现遇阻现象应停止下放,遇阻不超过10KN,应采取缓慢上下活动钻具使其顺利通过。 下钻中途严禁随意转动钻具和开泵,防止扩眼工具中途张开损坏套管及扩眼工具。
(2)扩眼工具必须下至锻铣井段上窗口以下0.5m才可以进行扩眼;扩眼至锻铣段下窗口以上0.5m,必须停止扩眼。
(3)为了使钻井液能充分的携带扩眼工具切削下来的岩屑,对于成功的扩眼作业来说非常重要,钻井液粘度50~60S范围以内。动切保持在12-14 Pa.
8 封堵锻铣井段及井筒
8.1 封堵锻铣井段
下打灰管柱Ф7 3 m m斜尖×0 . 4 1 m + K C F Z - 1 2 8弹性扶正器×0.83m+Ф73mm外加厚油管1根+ KCFZ-128弹性扶正器×1.08m+Ф73mm外加厚油管串至井深3530m,洗井3小时,泵压9MPa,排量500L/min 。正循环注前置液8m3,正循环注隔离液2 m3,正循环注 r=1.9水泥浆2.5 m3,正循环注隔离液2 m3,正循环注顶替液泥浆8.2 m3,上提管柱20m至井深3510m,然后下放至井深3530m,上提下放3趟。提钻7立根,使管角位于3387m,反洗井至进出口液性一致,泵压11MPa,排量510L/min。提钻5立根使管角位于3273m,反挤泥浆1.14 m3,憋压20Mpa,关井候凝48h。本次下KCFZ-128弹性扶正器的目的是因为锻铣井段井眼较大,用扶正器搅动锻铣井段内水泥浆,使其锻铣井段内水泥浆均匀。
8.2 下电桥
电缆下Ф108m m电桥,电桥座封于3395m,对电桥试压15MPa,稳压30min,无压降,试压合格;
9 总结
套管锻铣是一项特殊的修井工艺,我们要特殊对待,除了优质快速外,防止卡钻工作尤为重要,一旦发生卡钻,没有好的处理手段,因此,在锻铣作业过程中,要有一套优质的泥浆性能,即能保证地层稳定,又能把铣出的铁屑携带出来,并且要用好固控设备,保证泥浆的净化。在操作方面,技术人员和司钻要不断的认真分析井下情况,密切注意参数变化,特别是扭矩和泵压,除在规定的时间内活动钻具外,发现扭矩增大、泵压上升,应立即对井下情况进行分析,及时的活动钻具,并且不要强提硬压,还要注意防顿钻事故的发生。