模擬井固井事故處理淺析

劉衛(wèi)娟 徐影 張曉昂

摘要：XMJ-01井在固模擬套管后48小時，先后經(jīng)過四次測井均解釋判定XMJ-01井模擬套管固井質(zhì)量不合格。經(jīng)分析討論，決定采用套銑加反扣的技術(shù)措施，取出套管再固井的方案解決此次事故。經(jīng)45天的施工，取出全部套管，第二次套管固井吸取第一次固井的經(jīng)驗教訓(xùn)，圓滿完成固井工作。

Abstract： After 48 hours of simulated casing cementing， the simulated casing cementing quality of XMJ-01 well was judged to be unqualified on the base of four log interpretation. Through analysis and discussion， it is decided to adopt the measures of casing milling and reverse buckling to remove casing and re-cementing to solve the accident. After 45 days of operation， the casing is taken out， the second casing cementing takes the experience and lessons of the first cementing， and the cementing work is successfully completed.

關(guān)鍵詞：模擬井;固井質(zhì)量;事故處理;套銑加反扣

Key words： simulation well;cementing quality;accident treatment;casing milling and reverse buckling

中圖分類號：TE256? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0110-02

0? 引言

模擬井是用人工模擬井下地層，用來校驗下井儀器各項性能的儀器校驗刻度井。模擬井的關(guān)鍵點是將含有各種標定塊的特制玻璃鋼套管下入井內(nèi)，并與地層有效的隔離，去除其他干擾因素。由于模擬井的特殊性，井徑大、套管強度低、固井程序復(fù)雜，對鉆井質(zhì)量和固井質(zhì)量要求高。

1? 工程概況

1.1 井身結(jié)構(gòu)

XMJ-01是一口模擬井，井型為直井，位于河南省新鄉(xiāng)市二十二所院內(nèi)，設(shè)計井深190.00m，一開完井，井徑Φ444.5mm，完鉆層位是二疊系上統(tǒng)樂平組（P2l，未穿），下入Φ339.7mm×9.65mm外層套管，下至187.00m（套管串內(nèi)壁和外壁處粘貼各有兩段界面：在井深133-134m和160-161m處表層套管內(nèi)壁粘制長1m厚4mm的二次界面兩段;在井深55-56m和83-84m處表層套管外壁粘制長1m厚4mm的二次界面兩段），然后進行固井，要求水泥塞面不準高于181.00m，水泥漿返至地面。探測井底合格后繼續(xù)下入Φ177.8mm×9.19mm內(nèi)層套管串至177.00m，套管頂高出地面0.75m，套管串結(jié)構(gòu)：套管鞋1只+單向凡爾1只+Φ177.8mm×9.19mm套管3根+人工固井質(zhì)量模擬套管8根+Φ177.8mm×9.19mm套管5根，每兩根套管焊接彈性扶正器一只，共8只，按要求完好無損下入套管，對比表層套管仔細對中。井身結(jié)構(gòu)見圖1。

1.2 施工概況

XMJ-01因需要下入兩路套管，對井垂直度要求高，鉆進地層全部為第四和第三系松散地層，且直徑大，施工主要技術(shù)難點是防塌護壁和防斜保直。

設(shè)計采用Φ444.5mm三牙輪鉆頭開鉆，盡量防斜打直，以便下套管。

為達到施工要求，XMJ-01井該井采用塔式鉆具組合，用淀粉泥漿護壁，安全鉆進至197.66m后完鉆，經(jīng)測井，井身質(zhì)量達到設(shè)計和規(guī)范要求（井深質(zhì)量見表1）。

1.3 固井概況

外套管下入天津產(chǎn)Φ339.7mm、壁厚9.65mm、鋼級K55，套管16根，總長192.82m，聯(lián)入3.00m，下深195.82m。下套管后進行固井作業(yè)，注入林州產(chǎn)G級水泥30.00t，水泥漿平均密度1.85g/cm3，替漿量15.71m3，水泥漿返出地面。固完井后，對XMJ-01井表套進行固井電測，固井質(zhì)量達到設(shè)計和規(guī)范要求。

然后下入Φ177.8mm模擬套管，產(chǎn)地天津，鋼級N80，壁厚9.19mm，共16根，總長179.68m，下入深度181.93m（聯(lián)入2.25m），阻位181.47m。下套管后進行固井作業(yè)，首先注入前置液2.00m3，然后注入林州產(chǎn)G級水泥13.0t，水泥漿平均密度1.85g/cm3，替清水3.62m3，碰壓12MPa，之后開始候凝。候凝48小時后，進行固井電測，先后經(jīng)過四次測井均解釋模擬套管井深39.00-59.00m段固井質(zhì)量優(yōu)良，井深59.00m以下固井質(zhì)量不合格，據(jù)此判定XMJ-01井Ф177.8mm模擬套管固井質(zhì)量不合格。

2? 事故處理方案

該井設(shè)計為特殊工程井，對井位及井身質(zhì)量要求較高，經(jīng)過對該井鉆井、固井施工情況及測井資料的分析，決定采用套銑返出內(nèi)層套管、重新固井的事故處理方案。外層套管為Φ339.7mm×9.65mm，內(nèi)層套管為Ф177.8mm×9.19mm，套管間隙71.3mm，另外Ф339.7mm套管在井深159.00-171.14m處套管內(nèi)側(cè)有向內(nèi)突出4mm的模塊，Ф177.8mm套管69.43-148.57m處外側(cè)有突出4mm做有模塊，且兩根套管之間，總計下入8根扶正器，在套銑過程中，如果套銑桶過大或過小可能會損壞內(nèi)、外套管上面的標定模塊，導(dǎo)致該鉆孔報廢。為降低損失，盡可能完好的取出內(nèi)套管，經(jīng)過計算，最終決定采用244.5mm銑錐桶進行套銑。

3? 套銑施工過程

3.1 井內(nèi)情況分析

該井鉆井施工井身質(zhì)量較好，最大井斜0.36°，Ф177.8mm模擬套管位于Ф339.7mm表套內(nèi)，有利于事故的處理;Ф177.8mm模擬套管共16根，并下入8個扶正器（見表3），39.00-59.00m段固井質(zhì)量優(yōu)良，59.00m以下水泥漿凝固情況不能確定，加大了事故處理的難度。

3.2 所需特殊機具

Ф244.5mm套銑筒，Ф280mm鉆頭（鉆頭胎體外徑280mm，胎體厚32mm，胎體內(nèi)出刃5.3mm），Ф300mm鉆頭（鉆頭胎體外徑300mm，胎體厚42mm，胎體內(nèi)出刃5.3mm），Ф127mm反扣鉆桿200m，Ф108.0mm反扣四方鉆桿，Ф177.8mm套管打撈矛，反扣錐子，割管刀。

3.3 施工步驟及注意事項

①采用反扣鉆具將上部未封固的3跟套管取出;

②首先采用正扣鉆具+Ф244.5mm套銑筒+Ф280mm鉆頭套銑第4根套管，套銑時，輕壓慢轉(zhuǎn)，時刻關(guān)注孔內(nèi)鉆具情況，如果出現(xiàn)跳鉆（扒車）、扭矩增大等現(xiàn)象時，及時提升鉆具，分析孔內(nèi)情況后再做進行下一步工作;

③第一次套銑完成后，再采用正扣鉆具+Ф244.5mm套銑筒+Ф300mm鉆頭進行第二次套銑，盡可能除去兩套管環(huán)狀間隙內(nèi)殘留水泥;

④套銑完成后，下入正扣鉆具+Ф150mm鉆鋌，震擊Ф177.8mm套管20-30分鐘，盡可能去除套管接箍處附著的水泥，并使絲扣處松動，便于下一步卸扣處理;

⑤換反扣鉆具，首先采用打撈矛反轉(zhuǎn)倒扣，打撈矛下入深度盡量接近套管接箍處，倒扣操作時應(yīng)慢松離合，緩慢增大扭矩，盡量避免套管扭毀;如果打撈矛不能很好的與套管卡緊，考慮采用反扣錐子進行打撈;

⑥打撈上套管后，及時用吊卡固定好套管，然后退開打撈矛（錐子），再依次取出套管;

⑦重復(fù)②-⑥步驟，直至取出所有套管。

4? 事故處理結(jié)果及事故原因分析

經(jīng)過45天的事故處理，全部取出XMJ-01井Ф177.8mm模擬內(nèi)套管，經(jīng)測井，未對外套管造成損傷，極大的減小了因套管固井不合格造成的損失。

根據(jù)取出套管情況分析，除上面3根模擬套管未封固外，其下部13根模擬套管外均已封固。造成測井顯示不合格的原因可能有以下幾種情況：

①在固井過程中，由于井淺，固井施工時間短，未全程監(jiān)測，可能部分井段水泥漿密度未達到技術(shù)要求，出現(xiàn)部分井段聲幅值不合格;

②模擬套管外粘貼有標定模塊，可能在下套管過程中有碰擦，造成標定模塊固定不牢，與套管之間出現(xiàn)間隙，造成測井聲幅值不合格;

③兩路套管之間固井，空間比較密閉，水泥漿水分無揮發(fā)空間，造成水泥漿凝固不均勻;

④固井水泥漿中未加速凝劑，長時間凝固造成水泥漿分散不均勻，出現(xiàn)聲幅值不滿足要求。

5? 結(jié)論與建議

①采用合理的套銑返套管的方法可以解決因固井質(zhì)量不合格造成的井質(zhì)量不達標的問題，與移孔重新施工相比，可以極大程度的減少損失。

②模擬井因其特殊性，套管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完井工藝復(fù)雜，因此除了嚴格控制井深質(zhì)量，減少下入套管難度，還要做好下套管固井的每個環(huán)節(jié)，嚴格控制固井過程中水泥漿密度，根據(jù)需要添加相應(yīng)的添加劑，防止類似事故的發(fā)生。

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