NP3-80井?177.8mm尾管固井“插旗桿”事故處理探討

饒開波,汪勝武,肖仰德 (中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第一鉆井公司,天津 300280)

NP3-80井?177.8mm尾管固井“插旗桿”事故處理探討

饒開波,汪勝武,肖仰德 (中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第一鉆井公司,天津 300280)

NP3-80井是冀東油田3號構(gòu)造的一口重點預(yù)探井,該井在四開215.9mm井眼中完下?177.8mm尾管固井過程中發(fā)生了“插旗桿”事故。介紹了事故發(fā)生經(jīng)過,詳細(xì)闡述了事故處理過程(包括爆炸松扣起出上部自由井段鉆具、套銑、倒扣,震擊撈出全部落魚、測固井質(zhì)量和套管試壓),并分析了事故發(fā)生的原因,以便為油田尾管固井施工提供借鑒。

NP3-80井;尾管固井;“插旗桿”事故;套銑

NP3-80井是冀東油田一口設(shè)計井深為5856m的五段制預(yù)探井,位于河北省唐山市南堡開發(fā)區(qū)南堡鄉(xiāng)東南約15.8km的曹妃甸工業(yè)園區(qū)內(nèi)。該井是一口五開五段制定向井,其井身結(jié)構(gòu)如下:?762mm導(dǎo)管×24m+?660.4mm鉆頭×320m+?508mm套管×318m+?444.5mm鉆頭×2258m+?339.7mm套管×2255m+?311.1mm鉆頭×4353m+?244.5mm套管×4349.06m+?215.9mm鉆頭×5679m+?177.8mm尾管×(4023.42～5677m)+?152.4mm鉆頭×5856m,裸眼完井。該井2012年6月21日15∶00下鋼級P110壁厚10.36mm的?177.8mm尾管,6月22日14∶00下鉆送尾管完,下深5677m,懸掛器位置4023.42～4027.55m。2012年6月24日19∶43開始注水泥,至21∶49施工結(jié)束,累計施工時間為126min。固井施工完,準(zhǔn)備拔出尾管送入工具時,上提鉆具遇卡但能轉(zhuǎn)動鉆具,1.5h后采用泥漿泵從環(huán)空反擠水泥,反擠壓力達(dá)到24MPa不能將水泥憋回地層擠入,然后用水泥車環(huán)空反擠壓力加大至34MPa仍不能將水泥憋回地層,導(dǎo)致鉆桿被水泥固定住,發(fā)生了所謂“插旗桿”事故。下面,筆者闡述了NP3-80井177.8mm尾管固井“插旗桿”事故的處理過程。

1 事故發(fā)生經(jīng)過

1)下尾管情況。2012年6月21日15∶00開始下鋼級P110壁厚10.36mm的?177.8mm尾管,至6月22日14∶00下鉆送尾管完,下深5677m,懸掛器位置4023.42～4027.55m。套管剛性扶正器安放情況如下:第1根套管加1只、底部300m套管每5根加1只、重合段每5根套管加1只、懸掛器下面連續(xù)加2只、技套腳連續(xù)加2只,總共安放16只剛性扶正器。

2)懸掛器坐掛、丟手。下完尾管后,鉆具稱重,上提鉆具懸重為2100k N,下放鉆具懸重為1500k N。開泵頂通鉆井液困難,難以建立循環(huán),經(jīng)反擠清水,2012年6月23日4∶00建立循環(huán),至9∶30逐步提高提泵沖至65沖(排量1.2m3/min)循環(huán)。

2012年6月24日10∶57投球;11∶05小排量開泵送球;11∶36鋼球進(jìn)入球座,泵壓升高到12MPa,停泵憋壓2min,緩慢下放鉆具,懸重由1700k N下降至1000k N,判斷?177.8mm尾管坐掛成功。11∶54上提鉆具懸重至1300k N,開泵憋壓至19MPa,憋通球座,泵壓下降,建立循環(huán)。12∶00停泵進(jìn)行尾管倒扣、丟手作業(yè),正轉(zhuǎn)35圈,回轉(zhuǎn)共1.5圈。上提鉆具1.8m,其懸重升至1560k N不變,再下放鉆具至原位置,其懸重降為1200k N,通過上提和下放鉆具,判斷尾管送入工具扣已倒開,丟手成功[1]。

3)固井施工作業(yè)。2012年6月24日18∶30開始注入先導(dǎo)漿、沖洗液,19∶43注水泥,至21∶49施工結(jié)束,累計施工時間為126min,整個施工過程正常。21∶49～22∶05拆水泥頭,起鉆時,上提鉆具懸重由1000k N升至2000k N,拉力不正常,下放鉆具接頂驅(qū),施加扭矩40k N/m能轉(zhuǎn)動鉆具,再上提鉆具懸重至1800k N后頂驅(qū)憋停,并下放鉆具至自由狀態(tài)時鉆具仍可轉(zhuǎn)動,最后最大上提鉆具懸重至2400k N,仍不能將鉆桿提出,但下放鉆具至自由狀態(tài)(1200k N時的狀態(tài))時鉆具仍可轉(zhuǎn)動。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是懸掛器未能倒開,所以一直正轉(zhuǎn)倒扣。23∶30用鉆井泵從環(huán)空反擠鉆井液700L,反擠壓力達(dá)到24MPa。

2012年6月25日00∶31～01∶01用水泥車從環(huán)空反擠清水,嘗試將懸掛器處的水泥憋回地層,擠入1000L清水時,壓力達(dá)到了25MPa;然后擠入150L清水,壓力由25MPa升至28MPa;再擠入100L清水,壓力繼續(xù)升至30MPa;最后連續(xù)小排量緩慢擠入250 L,壓力逐漸增大至34MPa。上述過程共擠入清水1500 L,但未能將水泥憋回地層,最終鉆具完全被水泥固定。

2 事故處理過程

NP3-80井發(fā)生“插旗桿”事故后,緊急制定了事故處理方案,即首先測卡點,爆炸松扣起出自由段鉆具,然后套銑下部落魚至回接筒頂部,若尾管送入工具沒有卡死,則直接撈出落魚,若尾管送入工具卡死,則震擊解卡,撈出落魚。

1)爆炸松扣起出上部自由井段鉆具。將測卡儀器下放至3876m(5in鉆桿第220單根時,正轉(zhuǎn)8圈時測卡儀無信號),上提2個單根正轉(zhuǎn)8圈時測卡儀信號微弱,再上提2個單根,正轉(zhuǎn)8圈時測卡儀信號明顯,選擇爆炸松扣位置為3821.83m,爆炸松扣成功,落魚為?165mm提升短接×1.38m+?127mm鉆桿×203.42m(21根),魚長204.80m。起鉆前循環(huán)調(diào)整鉆井液,適當(dāng)加入石墨等降低摩阻和抗鈣污染處理劑的泥漿材料[2]。

2)套銑、倒扣,震擊并撈出全部落魚。利用?206mm套銑筒套銑落魚,然后下帶安全接頭的鉆具對扣,再利用爆炸松扣方法倒出套銑鉆具,經(jīng)過3次正扣鉆具套銑至3903m,爆炸松扣成功打撈出5根鉆桿。如果鉆具水眼不通,可以采取反扣鉆具套銑及反扣倒扣接頭、反扣公錐、反扣母錐等工具倒扣,倒出落魚,直至套銑最后一根落魚鉆桿和送入工具后,下入正扣鉆具+正扣震擊器對扣震擊,累計震擊28次解卡,最后撈出全部落魚。

套銑鉆具組合如下:?206mm銑鞋×0.72m+?206mm套銑管×(3～9根)+?206mm大小頭×0.81m+?165mm屈性長軸×3.39m+?165mm隨鉆震擊器×6.52m+?127mm鉆桿×2065.52m +?139.7mm鉆桿。套銑參數(shù)如下:鉆壓20～40k N,排量20～30L/s,泵壓11～13MPa,轉(zhuǎn)速40～70r/min,扭矩18～20k N/m。由于該井為斜井,鉆具緊貼著套管,在套銑過程中,鉆桿接箍會被套銑掉一部分,為避免鐵塊和水泥塊等碎片卡鉆,在套銑管上加裝自制的隨鉆撈杯以撈出套銑碎片,這樣可以避免卡鉆事故的發(fā)生。

3)固井質(zhì)量檢測和套管試壓。打撈出全部落魚之后,現(xiàn)場測試聲波幅度測井和聲波變密度測井[3],經(jīng)測井解釋,認(rèn)為井深4345m以下井段固井質(zhì)量封固良好,而上部井段固井質(zhì)量一般。對?244.5mm及?177.8mm尾管進(jìn)行試壓,結(jié)果表明試壓合格。

3 事故原因分析

1)懸掛器密封定位塊存在一定缺陷。對事故處理的經(jīng)過進(jìn)行分析,當(dāng)事故發(fā)生后及對扣震擊前,鉆具在自由狀態(tài)下均可轉(zhuǎn)動,但不能上下活動。起出后,發(fā)現(xiàn)懸掛器中心管上4個可收縮的密封定位塊的上部棱角擠損,且定位塊內(nèi)側(cè)與中心管均有比較嚴(yán)重摩擦痕跡。由此推斷,此次事故發(fā)生的主要原因是懸掛器中心管上密封定位塊存在缺陷,導(dǎo)致丟手后尾管送入工具不能與懸掛器脫離。

2)水泥漿提前稠化凝固。由于NP3-80井沒有實測井溫,化驗水泥漿時以相鄰堡古2井(比NP3-80井垂深少230m左右)的井溫作為依據(jù),取值為155℃,該值可能比NP3-80井底溫度要低得多,從而導(dǎo)致水泥漿提前稠化和凝固,最終將鉆具被完全固定。

4 幾點認(rèn)識

1)尾管懸掛器性能必須可靠,要下得去,坐得住,提得出。對高溫井尾管固井,應(yīng)盡量選用帶頂部封隔器的懸掛器,避免常規(guī)懸掛器留塞固井容易插旗桿的隱患[2]。

2)對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的深井,在化驗固井水泥漿時必須以實測井溫為依據(jù);如果水泥漿未提前稠化,需要及時將水泥漿憋回地層。

3)由于NP3-80井井眼軌跡為五段制,尾管下入深,井溫高,套銑前應(yīng)采取降摩減阻等措施,在套銑時要不斷調(diào)整套銑管長度和銑鞋類型。此外,自制一些特殊工具(如旁通接頭、正反接頭、帶閥門的提絲等)對加快事故處理進(jìn)度可以提供很好的幫助。

[1]張君亞,夏栢如,曹永斌,等.Rabaa-1井177.8mm尾管固井“插旗桿”事故處理[J].石油鉆采工藝,2010,32(4):33-36.

[2]郭啟軍,周仕.阿姆河右岸Pir21井窄窗口尾管固井技術(shù)[J].鉆采工藝,2009,32(3):112-113.

[3]裴建忠,劉天科,孫啟忠,等.勝科1井鉆井事故的預(yù)防與處理[J].石油鉆探技術(shù),2007,35(6):18-21.

[編輯] 李啟棟

TE256.4

A

1673-1409(2014)16- 0051- 03

2014-02-14

饒開波(1970-),男,碩士,高級工程師,現(xiàn)主要從事鉆井技術(shù)方面的研究工作。