關(guān)于免鉆固井技術(shù)及其應(yīng)用分析

鄒云

摘 要：在鉆井過程中，固井是一項(xiàng)重要的技術(shù)過程，同時(shí)也是一大難點(diǎn)。隨著固井技術(shù)在更多的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，鉆井技術(shù)體現(xiàn)出了一定的問題。在天然氣、煤層氣與地?zé)峋Y源的開發(fā)中，對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，這就給深層能源的開發(fā)提出了巨大的挑戰(zhàn)。隨著固井技術(shù)的不斷發(fā)展，一種新型的免鉆技術(shù)開始進(jìn)行嘗試應(yīng)用。文章通過對(duì)傳統(tǒng)的固井技術(shù)進(jìn)行問題分析，提出免鉆固井技術(shù)，并對(duì)應(yīng)用案例進(jìn)行描述，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠切實(shí)提高固井效率，大大降低鉆井成本。

關(guān)鍵詞：固井；鉆井；環(huán)境；能源；石油

引言

能源開采一直是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮著巨大的作用。隨著科技的不斷發(fā)展，在能源開采領(lǐng)域不斷對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行更新改善，很多優(yōu)秀的技術(shù)已經(jīng)被試驗(yàn)、探索、應(yīng)用于鉆井行業(yè)，使工作效率得到巨大的提高。隨著近年來國家對(duì)于能源開采過程中的浪費(fèi)、污染以及效率低的問題進(jìn)行關(guān)注，要求進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，不斷提高效能，充分發(fā)揮能源作用，避免浪費(fèi)。在油田鉆井中，固井是一項(xiàng)重要的過程，它對(duì)于鉆井的提速有著直接的影響。而免鉆固井技術(shù)則是在傳統(tǒng)的技術(shù)上進(jìn)行的改造升級(jí)。傳統(tǒng)技術(shù)中分級(jí)箍完井與篩管完井后必須要下小鉆桿來通井，對(duì)分級(jí)箍磨掉的過程浪費(fèi)了大量的時(shí)間。在免鉆固井技術(shù)中，開發(fā)出了免鉆分級(jí)箍與免鉆盲板等工具，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，制定出嚴(yán)格的配套技術(shù)與工藝設(shè)備，提高了效率，降低了鉆井成本，應(yīng)用范圍將進(jìn)一步推廣。

1 傳統(tǒng)固井技術(shù)存在的問題分析

1.1 傳統(tǒng)固井技術(shù)

隨著現(xiàn)代油田勘探開發(fā)要求的不斷提高，傳統(tǒng)的完井方式難以滿足需求，提高工藝時(shí)效已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。近年來主要常用的技術(shù)有篩管頂部固井技術(shù)與分級(jí)固井技術(shù)。篩管頂部注水泥固井工藝是在裸眼井段下入篩管，將頂部套管注入水泥固井，從而保證不污染封固段以下的產(chǎn)層，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。[1]篩管頂部固井技術(shù)適合應(yīng)用于全井下套管，同時(shí)對(duì)尾管也適用。篩管頂部固井技術(shù)的特點(diǎn)是能以篩管工藝完井，水泥漿不會(huì)對(duì)油氣層造成污染，同時(shí)能夠有效封固產(chǎn)層以上的地層，保證產(chǎn)層與上部油氣層有效隔離，提高篩管完井的使用壽命。

分組固井技術(shù)則是把通過地面控制打開與關(guān)閉的工具串連于套管中的一定位置，在固井時(shí)使注水泥作業(yè)分兩次完成，特殊工具稱為分組注水泥器，也叫分級(jí)箍，可分為機(jī)械式、壓差式、機(jī)械壓差雙作用式三種[2]。

1.2 傳統(tǒng)固井技術(shù)存在的問題

篩管工藝可以有效保護(hù)油氣層，但后期需要下小的鉆桿，耗費(fèi)鉆井周期。而分級(jí)固井技術(shù)則存在著安全性的問題，同時(shí)也增加了鉆井的周期。分級(jí)注水泥器可靠性較低，限制了分級(jí)注水泥供給技術(shù)的發(fā)展，并不能夠適應(yīng)優(yōu)質(zhì)快速鉆井的發(fā)展需求。

2 免鉆固井技術(shù)

免鉆分級(jí)箍主要是由一級(jí)膠塞、二級(jí)膠塞、分級(jí)箍本體、碰壓座與重力塞組成。本體上主要由上接頭、重力膠塞、關(guān)閉套、下滑套等構(gòu)成，通過固井施工結(jié)束后井口憋壓，剪斷關(guān)閉套銷釘使其直接落入井底。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在打開與關(guān)閉時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件材質(zhì)相同，溫度很高時(shí)也不會(huì)影響到其相對(duì)運(yùn)動(dòng)間隙，所以適用范圍更廣。[3]防轉(zhuǎn)銷釘與防轉(zhuǎn)擋塊同時(shí)對(duì)關(guān)閉套、關(guān)閉塞座進(jìn)行控制，在掃塞過程中，銷釘固定住關(guān)閉套與本體之間，使關(guān)閉套不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，避免密封失效問題。防轉(zhuǎn)擋塊可以防止鉆塞中的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也可以預(yù)防循環(huán)孔出現(xiàn)提前關(guān)閉的現(xiàn)象。在試壓過程中，可以檢測(cè)到每個(gè)密封圈的質(zhì)量，或是否失效。塞座可以對(duì)傳統(tǒng)的雙級(jí)注水泥器下滑套與擋塊兩個(gè)零件，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作極大節(jié)省時(shí)間；雙級(jí)箍內(nèi)設(shè)防退機(jī)構(gòu)防止循環(huán)孔關(guān)閉不嚴(yán)。

免鉆盲板按照設(shè)計(jì)的位置裝入到管串中，下到井底，在施工后，利用憋壓的方式，當(dāng)壓力大到一定程度時(shí)，盲板薄片破碎落入到井底，而通徑與密封均達(dá)到了設(shè)計(jì)值，免鉆盲板通過上接頭、下接頭、密封、盲板組件等構(gòu)成，免鉆盲板在尾管懸掛器以下，避免安裝在割縫管段[4]。在盲板下到井后，兩根套管要及時(shí)填充泥漿，當(dāng)每下二百米時(shí)，再一次灌泥漿，避免內(nèi)外壓差過大造成盲板損壞問題，在下放時(shí)，注意控制速度，避免井下壓力瞬間變動(dòng)造成盲板提前釋放。

3 免鉆固井技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 紅南免鉆固井

免鉆固井技術(shù)在某地區(qū)共使用25次，成功率為75%，而在對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)、設(shè)備進(jìn)行更新后，成功率達(dá)到了100%，效果十分好。某5#井是紅南地區(qū)一口開發(fā)井，鉆井深度達(dá)到3000米，由于這一地區(qū)的地層承載壓力能力相對(duì)較為薄弱，地層壓力系統(tǒng)為1.07g/cm3，普遍存在著井下漏失的情況。針對(duì)該井目前的實(shí)際情況，采用免鉆分級(jí)注水泥技術(shù)，在一級(jí)施工后，對(duì)回流程檢查，發(fā)現(xiàn)良好，投入重力塞，在50分鐘后水泥車憋壓5.5MPa，順利實(shí)現(xiàn)了開孔建立循環(huán)，在兩個(gè)小時(shí)后開始進(jìn)行二級(jí)施工，二級(jí)施工后憋穩(wěn)壓，完成后對(duì)回流情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)無異常后施工結(jié)束。免鉆分級(jí)固井比傳統(tǒng)的分級(jí)固井節(jié)省成本近8萬元，比低密度長封固井節(jié)約更高達(dá)近30萬元，效果非常良好[5]。

3.2 延長氣田中免鉆分級(jí)固井技術(shù)應(yīng)用分析

延長氣田地質(zhì)屬于盆地斜坡，屬于典型的低壓易漏地層，地層壓力波動(dòng)大，十分敏感，鉆固井過程中容易發(fā)生漏失的問題。多套氣層分布，氣層段最長可以達(dá)到600多米，地層差異性大。為了提高鉆井效率，控制完井成本，要縮短建井的周期，在對(duì)免鉆式分級(jí)箍調(diào)研后，決定使用該技術(shù)，可以有效避免常規(guī)雙級(jí)固井需要鉆除分級(jí)箍內(nèi)套以及水泥塞的施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。在對(duì)分級(jí)箍進(jìn)行選擇時(shí)，根據(jù)套管串最大的壁厚套管、扣型等選擇型號(hào)，確保套管不會(huì)對(duì)分級(jí)箍內(nèi)套的下落產(chǎn)生影響。本體材料為35GrMo，具有一定的防腐性能。[6]工具內(nèi)套內(nèi)徑為121mm，脫落后滿足井下通井工具要求。分級(jí)箍安放位置選擇在地層穩(wěn)定、巖性狀況良好的井段，最大井斜不超過30°，避免對(duì)脫落物的滑落造成影響。

在延長氣田施工中的壓力控制環(huán)節(jié)中，二級(jí)替漿碰壓前要適當(dāng)減少排量降低井口的壓力，以實(shí)現(xiàn)平衡碰壓。在碰壓時(shí)，連續(xù)加壓，壓力值P關(guān)閉=P靜壓差+P關(guān)閉銷釘。繼續(xù)加壓，一直到脫落壓力P脫落=P靜壓差+P脫落銷釘，壓力達(dá)到近25MPa。

2012年，現(xiàn)象對(duì)免鉆分級(jí)固井技術(shù)應(yīng)用案例20口，成功率達(dá)到100%，免鉆成功率為90%，在實(shí)施中已經(jīng)掌握了免鉆分級(jí)箍固井技術(shù)[7]。

通過免鉆分級(jí)箍固井技術(shù)的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。鉆井隊(duì)周期縮短2天，節(jié)約費(fèi)用14萬元/口，而使用免鉆分級(jí)箍固井技術(shù)多開支4.5萬元，全年節(jié)約成本161.2萬元。

4 結(jié)束語

通過免鉆分級(jí)固井技術(shù)應(yīng)用，很好地解決了傳統(tǒng)的固井技術(shù)存在著問題與缺陷，效果非常明顯，實(shí)現(xiàn)科學(xué)提速、降本增效的目的，在應(yīng)用過程中，要不斷深入研究，提高一次成功率，確保分級(jí)固井技術(shù)成熟發(fā)展，建立嚴(yán)格的施工規(guī)程，提高固井質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]楊海波，余金陵，魏新芳，等.水平井免鉆塞篩管頂部注水泥完井技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2011，03：28-30.

[2]張軒.免鉆固井技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（07）：123+111.

[3]田啟忠，彭漢修，劉建新，等. 免鉆塞分級(jí)注水泥完井管柱[J].石油機(jī)械，2011，11：44-46+89.

[4]朱延梅，王延?xùn)|，惠彩勝.免鉆分級(jí)固井技術(shù)在延長氣田的應(yīng)用[J].華章，2013（04）：323+326.

[5]石秉忠.新型鉆井固井一體化工作液技術(shù)研究[D].中國石油大學(xué)，2009.

[6]王楚峰，王瑞和，王成文.煤層氣井固井技術(shù)現(xiàn)狀與展望[A].中國煤炭學(xué)會(huì)煤層氣專業(yè)委員會(huì)、中國石油學(xué)會(huì)石油地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)、煤氣層產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，2013：5.

[7]楊智光.固井封固理論與應(yīng)用技術(shù)[D].大慶石油學(xué)院，2007.