時間:2023-03-15 15:04:56
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【關鍵詞】鍛銑 井筒準備 擴眼 封堵
1 前言
套管鍛銑是采用套管鍛銑工具將套管從預計位置截斷,然后將套管磨銑一段的工藝。在套管鍛銑工藝技術的前期發展中,其施工的主要目是為了在側鉆過程中進行套管開窗,即依據設計要求,在套管內某位置開一窗口或銑掉一段套管,側向鉆出一新井眼,實現側鉆完井。然而,隨著鍛銑工藝技術的成熟,它所應用的領域也在逐漸擴大。比如,在老井封堵上,鍛銑掉一段套管并掃掉套管外的水泥,然后在將鍛銑井段從新固井,使水泥直接和地層接觸,達到了更好的封堵效果。HU2004井就是一口鍛銑封堵井。HU2004井位于呼圖壁油氣田呼2井區,是國家儲氣庫工程中的一口重點封堵井,本井的重點工藝就是套管鍛銑,其鍛銑段長達35.7m,創造了新疆油田鍛銑長度之最。
2 鍛銑封堵方案確定
HU2004是呼圖壁氣田紫泥泉子組氣藏的一口開發評價井,目的層為始新統紫泥泉子組。該井鉆深為3710.0m,目前人工井底3695.0m。中子測井顯示射孔層與上部水層之間存在竄槽通道,因此要對直接蓋層進行鍛銑。該井鍛銑井段套管型號為Ф139.7mm,材質為N80,壁厚為9.17mm。避開套管節箍,選擇開窗位置為3494m,鍛銑直接蓋層至3529.7m,鍛銑長度為35.7m,鍛銑、擴眼后井筒注G級微膨脹水泥至鍛銑段頂部以上20m,帶壓候凝試壓合格后,在灰面以上10m內下入電橋,保證封堵效果。
3 鍛銑前井筒準備工作
3.1 提結構
提出井內Ф73mm外加厚油管388根×3693.76m尾帶Ф105mm結箍。
3.2 通井
下Ф73mm外加厚油管尾帶Ф115mm通井規,通井至人工井底3695m。用清水洗井2周至井內徹底干凈。提出通井規。
3.3 套管刮削
下Ф73mm外加厚油管尾帶GX-T140刮削器,全井筒刮壁,在3525m-3535m之間反復刮削3次,用清水洗井2周至井內干凈。提出刮削器。
3.4 上部套管試壓
下Ф73mm外加厚油管尾帶Y211-114封隔器至井深3530m,對上部套管試壓18Mpa,30min后,壓力下降至10MPa,有漏點。用Y211-114封隔器找漏,確定漏點在 1937.52m-2353.69m之間。雖然油層套管存在多個漏點,但外層技術套管完好,不影響下部產層及井筒的封堵。因此直接進行產層段封堵,待下部鍛銑封堵施工結束后,再在竄漏段下部2383m處下橋塞,上部打500m灰塞對漏點進行封堵。
3.5 封堵油層
下Ф73mm外加厚油管尾帶Φ54mm喇叭口至井深3691m,注入密度為1.9g/cm3的G級微膨脹水泥漿1.3m3,頂替清水10.8m3。上提鉆具至井深3522m,用清水反洗井至出口干凈。上提鉆具至井深3320m憋壓8MPa關井候凝48h,提出喇叭口。
3.6 鉆灰塞
下Φ73mm正扣鉆桿尾帶Φ118mm磨鞋至井深3527.18m,鉆灰塞至井深3545m。用清水洗井2周。
3.7 底塞試壓
對灰塞試壓15MPa,經30min后無壓降,試壓合格。
3.8 替漿
用密度為1.15g/cm3,粘度為85s的泥漿頂替井內全部清水。提出Φ118mm磨鞋。
4 套管鍛銑
4.1 套管鍛銑器結構
套管鍛銑器由本體、活塞、節流閥、刀具、扶正器組成。
如圖1所示:
4.2 套管鍛銑器技術特點
(1)設計有6個刀片,鍛銑套管,壽命較長,速度較快,易于更換刀片。
(2)采用水力活塞結構,可靠性高。
(3)設計有節流閥,易于判斷套管是否切斷,當套管被割斷后,刀片張到最大位置,泄流面積達到最大,泵壓明顯下降。
(4)設計有扶下器,保證工作狀態平穩,能有效地延長刀片使用壽命,正確引導工具下行,提高鍛銑速度。
(5)刀片采用硬質合金切削元件,具有自動斷落和自銳功能。
4.4.2 鍛銑鉆具組合
鍛銑鉆具組合:Ф1 1 6 m m套管鍛銑器* 1 . 5 8 m + 2 11 * 2 A 1 0轉換接頭*0.43m+Ф89mm鉆鋌10根*91.55m+2A11*210轉換接頭*0.23m+Ф73mm加重鉆桿10根*93.3m+Ф73mm正扣鉆桿346根*3297m,接方鉆桿下至井深3494m。
4.4.3 套管開窗
將鉆機剎把剎死,先緩慢啟動轉盤,保持轉盤轉速為30轉/分,鉆柱旋轉正常、無明顯扭矩和鱉跳。啟動泥漿泵,使泵壓為15Mpa,排量400 L/min,定點切割套管,20分鐘后泵壓由15MPa降至13MPa,證明套管已鍛銑開。繼續旋轉工具30分鐘,以修整切割斷面。
4.4.4 套管鍛銑
將開窗切割斷面修整好后可進行加壓鍛銑,鍛銑參數:鉆壓10KN-20KN,泵排量500-600L/min,泵壓18-15Mpa,轉盤轉速50-70rpm。由3494m鍛銑至3529.7m完成鍛銑。
洗出鐵屑300--375公斤。根據套管參數,30m套管的重量為892.8公斤,洗出鐵屑約占40%。
5 套管鍛銑時應該注意的事項
(1)下鉆要求:司鉆操作平穩,嚴格控制下放速度,做到精心操作。要求每柱下放時間在4~5min,防止損壞刀片,以免影響鍛銑進度和質量。如下鉆過程中出現遇阻現象應停止下放,遇阻不超過10kN,采取緩慢上下活動鉆具使其順利通過。下鉆中途嚴禁隨意轉動鉆具和開泵,防止刀片中途張開損壞套管及鍛銑工具。
(2)證實套管被切斷后,這時排量要由小到大逐漸增至正常排量(若突然加大排量,鉆具伸長量過大造成鉆壓突然增加,從而轉盤負荷增加,造成憋跳嚴重,甚至會造成轉盤停轉現象,輕者工具損壞,重者會造成遇卡現象。
(3)司鉆操作一定要平穩,送鉆要均勻,千萬不能溜鉆,保持鉆壓10KN-20KN。而且特別要注意接第一個單根前的鍛銑施工,鉆壓一定要小,防止鉆壓過大等情況造成刀片變形收不回刀槽內,從而造成提鉆時鍛銑工具進入不了上窗口、接不上單根,既無法再繼續進行鍛銑施工作業,又很可能造成卡鉆具事故。
(4)鉆井液性能要保持穩定,若遇流體污染泥漿,應及時調整泥漿性能。
(5)經常觀察鐵屑返出情況,包括其數量、大小和形狀。正常情況下,返出的鐵屑厚度約為0.5-0.2mm,長400-800mm,呈卷曲狀,如機床加工的鐵屑一樣。如果鐵屑太厚,說明鉆壓太高,如果鐵屑太薄,說明鉆壓偏小。鍛銑過程中,鐵屑有可能在鉆柱周圍形成“砂橋”,可定時上提下放活動鉆具,破壞砂橋,將鐵屑及時攜帶出來。并且及時清除返出管線以及震動篩處的鐵屑,防止堵塞泥漿通道,保證作業連續、順利的進行。實際上在管線的轉彎處容易堆積鐵屑。
6.1 泥漿性能的選擇
根據鍛銑設計要求,泥漿的密度為1.15g/cm3,粘度為90~120s,動切保持在18以上。然而在鍛銑作業過程中發現,粘度為90~120s的泥漿并不是最合理的選擇,因為高粘度的泥漿流動性差,容易造成套管鍛銑器堵塞,造成施工復雜,在鍛銑時逐漸降低泥漿粘度,發現粘度為70~80s時,即能滿足攜帶鐵屑要求又能加強泥漿流動性能,因此在后期鍛銑作業時選擇泥漿的粘度在70~80s之間。
6.2 鍛銑器下到位后循環洗井不通
6.2.1 鉆具下放到開窗位置準備開窗,開泵洗井不通
原因分析:鍛銑器自身結構存在問題,開窗時刀具不能完全張開,節流針處在活塞內徑中,循環間隙過小僅為3mm,導致憋泵。
解決辦法:取下節流針或縮小節流針外徑。
6.2.2 提出鍛銑器,在下放鍛銑器到鍛銑井段時,開泵洗井不通
原因分析:(1)鍛銑時鉆井液粘度要求90~120秒,靜止時間長,鉆井液成糊狀,造成洗不通。解決辦法:增加提下鉆速度,減少修井液靜止時間。如果井筒內修井液靜止時間長,在下鉆過程中采用分段洗井,特別注意在洗井時不要動轉盤,不要上下活動鉆具。
(2)鍛銑時鉆井液中的鐵屑不能被完全洗出來,在下鉆過程中,修井液進入鉆具內,而修井液中的鐵屑則被擋在鍛銑器活塞內,越積越多,造成堵死。解決辦法:用木塞子把鍛銑器底部水眼堵上或在鍛銑下部加一個單流閥。
6.3 鍛銑器加不上鉆壓、刀具收不回
原因分析及解決辦法:加不上鉆壓,就是刀具沒有打開。刀具打不開和收不回的原因就是鐵屑把活塞、刀片堵死,使其不能移動。解決辦法就是在鍛銑時經?;顒鱼@具,沖洗堆積在工具周圍的鐵屑。一般每鉆進半米就進行活動鉆具,或出口返出鐵屑量突然減少時進行活動鉆具,沖洗鐵屑。
圖7 擴眼器
擴眼鉆具組合:Ф1 1 6 m m擴眼器×1 . 5 8 m + 2 1 1×2 A 1 0轉換接頭×0 . 4 3 m +Ф8 9 m m鉆鋌6根×5 4 . 9 4 m + 2 A 1 1×2 1 0轉換接頭×0 . 2 3 m +Ф7 3 m m加重鉆桿8根×74.4m+Ф73mm正扣鉆桿串至3494.5m,動轉盤擴眼至3528.5m,完成擴眼。擴眼參數:轉盤轉速40r/min,無鉆壓或輕微鉆壓,泵壓10MPa,排量550L/min。
擴眼時注意的問題:
(1)下鉆過程中,司鉆要求操作平穩,嚴格控制下放速度,做到精心操作。要求每柱下放時間在4~5min,防止損壞擴眼鉆頭,以免影響擴眼進度和質量。 如下鉆過程中出現遇阻現象應停止下放,遇阻不超過10KN,應采取緩慢上下活動鉆具使其順利通過。 下鉆中途嚴禁隨意轉動鉆具和開泵,防止擴眼工具中途張開損壞套管及擴眼工具。
(2)擴眼工具必須下至鍛銑井段上窗口以下0.5m才可以進行擴眼;擴眼至鍛銑段下窗口以上0.5m,必須停止擴眼。
(3)為了使鉆井液能充分的攜帶擴眼工具切削下來的巖屑,對于成功的擴眼作業來說非常重要,鉆井液粘度50~60S范圍以內。動切保持在12-14 Pa.
8 封堵鍛銑井段及井筒
8.1 封堵鍛銑井段
下打灰管柱Ф7 3 m m斜尖×0 . 4 1 m + K C F Z - 1 2 8彈性扶正器×0.83m+Ф73mm外加厚油管1根+ KCFZ-128彈性扶正器×1.08m+Ф73mm外加厚油管串至井深3530m,洗井3小時,泵壓9MPa,排量500L/min 。正循環注前置液8m3,正循環注隔離液2 m3,正循環注 r=1.9水泥漿2.5 m3,正循環注隔離液2 m3,正循環注頂替液泥漿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。提鉆7立根,使管角位于3387m,反洗井至進出口液性一致,泵壓11MPa,排量510L/min。提鉆5立根使管角位于3273m,反擠泥漿1.14 m3,憋壓20Mpa,關井候凝48h。本次下KCFZ-128彈性扶正器的目的是因為鍛銑井段井眼較大,用扶正器攪動鍛銑井段內水泥漿,使其鍛銑井段內水泥漿均勻。
8.2 下電橋
電纜下Ф108m m電橋,電橋座封于3395m,對電橋試壓15MPa,穩壓30min,無壓降,試壓合格;
9 總結
套管鍛銑是一項特殊的修井工藝,我們要特殊對待,除了優質快速外,防止卡鉆工作尤為重要,一旦發生卡鉆,沒有好的處理手段,因此,在鍛銑作業過程中,要有一套優質的泥漿性能,即能保證地層穩定,又能把銑出的鐵屑攜帶出來,并且要用好固控設備,保證泥漿的凈化。在操作方面,技術人員和司鉆要不斷的認真分析井下情況,密切注意參數變化,特別是扭矩和泵壓,除在規定的時間內活動鉆具外,發現扭矩增大、泵壓上升,應立即對井下情況進行分析,及時的活動鉆具,并且不要強提硬壓,還要注意防頓鉆事故的發生。