特殊尾管固井工具及配套技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：我國油田開發(fā)通過地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價值的油田，但是隨著我國服務(wù)油田和單位不斷增多，在油田開采后期，勘探開發(fā)目標(biāo)轉(zhuǎn)向深層和特殊位置的油藏，加大了開發(fā)難度。中國南海海域是全球范圍內(nèi)石油儲量與可開采儲量較豐富、開采潛力較大的地方，是一個油氣富集區(qū)帶，有“第二個波斯灣”之稱。本文針對南海海域特殊井身結(jié)構(gòu)深層尾管固井工具配套技術(shù)進(jìn)行深入研究，開發(fā)出符合要求的配套固井工具，并實現(xiàn)成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：固井工具;配套技術(shù);應(yīng)用;研究

前言

隨著我國油田開采不斷深入，勘探目標(biāo)已經(jīng)轉(zhuǎn)向深層、特殊位置、薄油藏等油藏類型。復(fù)雜地質(zhì)油氣藏開采成為勘探工作的難點和重點。南海油氣藏特性復(fù)雜，具有高粘、高凝、高含二氧化碳等特點，又在深水低溫高壓環(huán)境下完成遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。為了完成油田開采工作，在海南海域復(fù)雜地質(zhì)鉆井施工不能采用常規(guī)井眼固井工具，要采用新鉆井施工工藝并配套特殊鉆具，完成管串和鉆探^[1]。鉆探開發(fā)在設(shè)計上存在設(shè)計間隙小、對耐壓和耐溫要求高、下入深度深、套管多層重疊等問題。而且南海海盆地區(qū)還沒有使用這種方法開采。鉆探開發(fā)使用的是非標(biāo)尾管螺紋連接式設(shè)計，在這個地方也沒有該種規(guī)格模型。故在面對特殊地質(zhì)要求，華北鉆井工藝研究院研究出適合非常規(guī)井眼鉆探的配套固井工具，并在現(xiàn)場順利完成應(yīng)用，解決了特殊精神結(jié)構(gòu)尾管固井施工難題。

1技術(shù)難題

①特型尾管固井工具設(shè)計間隙小，套管主要有?244.5mm、?206.375 mm、?158.75 mm、 ?114.3mm，套管間隙在6.35mm、7.81mm、9.225mm之間。套管之間設(shè)計間隙較小，要在極小空間內(nèi)完成全部功能，并達(dá)到強(qiáng)度要求，完成難度極大。

②套管要滿足耐溫耐壓要求，耐壓不低于25MPa，并不能保證密封可靠性。

③套管的設(shè)計十分獨特，采用非標(biāo)套管密封螺紋，加了研究院設(shè)計加工難度。

④在多層尾管重疊之下，重疊間隙較小，加大了下層懸掛器下入難度。

⑤井身結(jié)構(gòu)特殊，完井固井之間縫隙小，套管多層重疊懸掛器下入難，并且水泥漿、鉆井液密度高達(dá)2.3g/cm?。濃度過高、間隙較小加大了施工壓力，施工困難。

2特殊尾管固井工具配套設(shè)計研究

根據(jù)特殊井身結(jié)構(gòu)，設(shè)計出符合尾管固井工具以及配套回接工具、非常規(guī)系列膠塞和特型回壓工具等^[2]。

2.1懸掛器設(shè)計

①尾管器設(shè)計宗旨：下得去、掛的牢、提得出、封得住、倒得開、洗得凈、能碰壓、能回接。

②采用雙層液缸設(shè)計理念，用鉚接連接推桿和瓦卡，縮小工具最大直徑。

③采用非標(biāo)準(zhǔn)螺紋結(jié)構(gòu)，解決連接問題。

④為解決套管之間間隙小，下層懸掛器難下入問題，采用堵塞器式全通徑封閉結(jié)構(gòu)。

⑤采用耐溫耐壓橡膠材料，并用雙堵塞器密封結(jié)構(gòu)。

⑥提高碰壓系統(tǒng)復(fù)合概率，采用空心管和空心膠塞連接結(jié)構(gòu)。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

①為解決尾管之間間隙較小問題，采用單排卡瓦機(jī)構(gòu)設(shè)計，液缸減少至2層，采用鉚接的連接方式，解決薄型瓦卡連接的可靠性，并用V140高綱級套管材料，確?？估瓘?qiáng)度和懸掛線載荷滿足之上，優(yōu)化懸掛機(jī)構(gòu)設(shè)計。

②為保證懸掛器順利下入，并且滿足耐溫耐壓封閉系統(tǒng)的情況下，對全通徑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計上采用間隙較小規(guī)模的懸掛器，采用橡膠堵塞器全通徑密封結(jié)構(gòu)。對于間隙較大的懸掛器采用金屬密封套密封形式，解決尾管重疊下入問題。

2.3其他配套尾管固井工具設(shè)計

①回接工具設(shè)計。根據(jù)尾管大小，設(shè)計與尾管相同規(guī)模的回接注水泥裝置和清洗回接桶的錐形銑刀、銑柱。為保證回接的密封性良好，要對回接筒喇叭以上和內(nèi)部水泥進(jìn)行清理。清理喇叭口上部用銑椎，清理筒內(nèi)水泥用銑柱。

②系列回壓工具設(shè)計。根據(jù)系列尾管固井工具配套要求，設(shè)計出浮鞋、浮箍。其作用是防止水泥漿回流，浮鞋還能引導(dǎo)尾管或套管通過不規(guī)則井眼。這種設(shè)計主要是為了配合尾管懸掛器，防止尾管工程出現(xiàn)意外，水泥漿回流將導(dǎo)致無法關(guān)井，所以在設(shè)計浮鞋和浮箍時，要嚴(yán)格按照要求^[3]。

3應(yīng)用

特殊尾管固井工作及配套技術(shù)在南海海域進(jìn)行現(xiàn)場鉆井，并且特型尾管懸掛工藝技術(shù)、尾管回接配套工藝技術(shù)和尾管碰壓工藝技術(shù)也在現(xiàn)場做了應(yīng)用。

2018年7月17日，中國石化石油工程技術(shù)研究院自主研發(fā)的可旋轉(zhuǎn)封隔式尾管懸掛器在南海奮進(jìn)號平臺深水探井應(yīng)用成功，填補(bǔ)了我國尾管懸掛技術(shù)1000米以上深水固井應(yīng)用打破了國內(nèi)深水井尾管固井工具的國際壟斷，開啟了海洋深水鉆井尾管固井工具國產(chǎn)化的新時代。深水海洋鉆井難度大、費(fèi)用高，對尾管固井工具的功能要求嚴(yán)苛，并且南海開發(fā)過程中需面對海床不穩(wěn)定、淺層地質(zhì)災(zāi)害、地層壓力等問題，在面對特殊氣候、特殊地質(zhì)環(huán)境下，加大了開采難度。經(jīng)過長期技術(shù)積累，功能優(yōu)化，充分施工準(zhǔn)備下，中中國石化石油工程技術(shù)研究院對海洋深水尾管固井技術(shù)研究成功，推動海洋深水固井工具發(fā)展。

4技術(shù)創(chuàng)新

①設(shè)計出三種懸掛器規(guī)格，并配合浮鞋、浮箍，解決回壓問題。

②設(shè)計出回接工具，解決非標(biāo)準(zhǔn)套管回接技術(shù)難題。

③設(shè)計出非常規(guī)回接銑椎、銑椎，對直徑尾巴喇叭口和回接筒進(jìn)行清理，保證回接密封可靠。

④設(shè)計出特殊井身結(jié)構(gòu)的尾管懸掛器。

⑤設(shè)計出雙堵塞器式全通徑尾管懸掛器結(jié)構(gòu)，滿足全通徑要求。

⑥設(shè)計出雙橡膠堵塞器和雙反向膠盤密封結(jié)構(gòu)，保證子高溫高壓下密封可靠性。

⑦送入工具中設(shè)計旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，保證了在送入工具中，堵塞器和空心膠塞不旋轉(zhuǎn)。

⑧設(shè)計出特殊選掛機(jī)結(jié)構(gòu)，滿足在小間隙條件之下，實現(xiàn)尾管懸掛功能呢。并達(dá)到懸掛抗拉強(qiáng)度和載荷要求，解決下層尾管下入問題。

⑨設(shè)計出非標(biāo)準(zhǔn)套管偏梯形螺紋，解決螺紋連接難度，滿足連接強(qiáng)度和高壓高溫密封功能。

⑩實現(xiàn)了在高密度水泥漿、鉆井液和含有大量礦鐵粉的環(huán)境中順利施工。

結(jié)語

在對特殊井身結(jié)構(gòu)尾管固井工程中，要根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)制定出滿足開發(fā)要求的技術(shù)方案，明確施工步驟。為解決特殊井身結(jié)構(gòu)鉆探開發(fā)的技術(shù)難題，采用特殊尾管固井工具及配套技術(shù)，在實際應(yīng)用中取得了較大成功。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣海濤，周俊然，劉永峰，曹雪洪，韓振強(qiáng).（2005）.特殊尾管固井工具及配套技術(shù)研究與應(yīng)用.石油機(jī)械2005，15（11），47-50.

[2]張紅衛(wèi)，阮臣良，李鵬飛，楚廣川.（2012）.旋轉(zhuǎn)尾管固井工具在超深水平井中的應(yīng)用.石油礦場機(jī)械2012，16（05），73-76.

[3]黃占盈，段志鋒，張燕娜，陳春宇，吳學(xué)升.（2015）.水平井套管固井關(guān)井工具研制與應(yīng)用.石油礦場機(jī)械2015，20（04），87-89.

作者簡介：

牟崇倫，男，1986年3月，漢族，遼寧盤錦，碩士學(xué)歷，長城鉆探工程有限公司固井公司。