探究水平井套管固井關(guān)井工具的原理和應(yīng)用

摘要：為了對(duì)水平井的套管固井關(guān)井工具進(jìn)行分析，要予以整體構(gòu)造的詳細(xì)探究，明確其具體原理，并按照一定的技術(shù)指標(biāo)，予以實(shí)踐的充分應(yīng)用，在保證關(guān)井工具充分應(yīng)用的條件下，也能避免水泥塞存留問(wèn)題的增加。下文中，對(duì)水平井套管固井關(guān)井工具做出探討。

關(guān)鍵詞：水平井;套管;固井;關(guān)井工具

開(kāi)發(fā)致密油藏過(guò)程中，使用水平井壓裂為其中的主要方式，該技術(shù)在當(dāng)前被廣泛應(yīng)用，但是，套管固井存在一定特殊性，在完成固井工作后，無(wú)法促使浮箍浮鞋的有效應(yīng)用，達(dá)不到斷流，常常引起水泥塞存留現(xiàn)象，不利于后期施工。所以，為其提供一套完善的關(guān)井工具，能加強(qiáng)問(wèn)題的充分解決。

1 水平井套管固井關(guān)井工具的構(gòu)造

水平井的套管固井關(guān)井滑套組成部分為本體、外殼、內(nèi)殼和膠塞。其中，本體結(jié)構(gòu)中的接頭螺紋的使用，其型號(hào)需要和套管型號(hào)匹配，一般情況下，主體的壁厚為總尺寸的兩倍，保證具備較強(qiáng)的抗壓力。在內(nèi)部，還需要增加預(yù)留孔，使其與外殼的螺紋連接。在外殼上，和本體連接的螺紋也增加了密封環(huán)和循環(huán)孔。對(duì)于內(nèi)殼，在與外殼進(jìn)行連接中，是利用稍釘來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也會(huì)和密封環(huán)相互配合，這樣不僅會(huì)發(fā)揮良好的密封性，也具有一定的整體性。對(duì)于膠塞的前部分，還存有專(zhuān)門(mén)使用的碰壓頭，其與內(nèi)殼能夠有效完成碰壓^[1]。

2 固井關(guān)井工具的基本原理

對(duì)于水平井的套管固井關(guān)井工具原理，是在下套管完成后，結(jié)合具體的工作要求，將關(guān)井閥安裝在人工井的底部位置，隨著固井作業(yè)的實(shí)施，前置液和水泥都會(huì)通過(guò)關(guān)井閥的循環(huán)孔，維持在循環(huán)狀態(tài)，當(dāng)水泥全部進(jìn)入后，增加膠塞完成工作。

3 固井關(guān)井工具的技術(shù)指標(biāo)和評(píng)價(jià)

對(duì)于水平井的套管固井關(guān)井工具的各個(gè)技術(shù)指標(biāo)，其多為金屬構(gòu)件，在本體構(gòu)件選擇中，其抗壓水平不能在70MPa以下。如果是稍釘材質(zhì)，多選擇為45#號(hào)鋼。還需要選擇橡膠構(gòu)件，剪切壓差在5-10MPa。對(duì)于循環(huán)孔的截面尺寸，也要按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。在關(guān)井工作完成后，抗壓水平要控制在30MPa以上^[2]。

對(duì)于固井關(guān)井工具的評(píng)價(jià)。為了使工具實(shí)際使用期間獲得良好效果，需要在室內(nèi)增加對(duì)工具的評(píng)價(jià)工作，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)。第一，試驗(yàn)管柱，多選擇為不含有膠塞的水泥頭、套管以及關(guān)井工具。期間，予以70MPa的壓力，并進(jìn)行五次試驗(yàn)，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，所有的關(guān)井工具都可以實(shí)現(xiàn)70MPa的壓力。第二，如果是不含有膠塞的水泥頭、套管和關(guān)井工具，需要對(duì)排量有效控制，并使其保持在2L/s，這些試驗(yàn)進(jìn)行10次，發(fā)現(xiàn)所有的關(guān)井工具壓降在1MPa以?xún)?nèi)。第三，如果是含有膠塞的水泥頭、套管和關(guān)井工具，要將排量控制在2L/s，實(shí)現(xiàn)膠塞泵送，其試驗(yàn)可以為一次，發(fā)現(xiàn)循環(huán)壓力保持在1MPa以下，關(guān)井工具的關(guān)閉壓力為6MPa，這些都能滿(mǎn)足一定的試壓要求。第四，含有膠塞的水泥頭、套管和關(guān)井工具和浮箍、浮鞋，也要將排量控制在2L/s實(shí)現(xiàn)膠塞泵送，其試驗(yàn)可以為一次，試驗(yàn)中，將循環(huán)壓力控制在3MPa以下，關(guān)井工具的關(guān)閉壓力為10MPa，能夠滿(mǎn)足一定的試壓標(biāo)準(zhǔn)^[3]。

4 固井關(guān)井工具的實(shí)際應(yīng)用

國(guó)內(nèi)外在研究中，發(fā)現(xiàn)水平井固井能為致密油藏開(kāi)發(fā)工作提供重要手段，特別是針對(duì)低壓低滲致密油藏，當(dāng)前，水平井壓裂技術(shù)更為成熟，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用，但是，因?yàn)樗骄坠芄叹嬖谳^大的特殊性，所以在完成固井工作后，容易使一些功能失效，無(wú)法促使其斷流，達(dá)不到后期工作的實(shí)施。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，每年大約有10%井在不同程度上存有水泥塞現(xiàn)象，影響后期工作的實(shí)施，這些情況都要利用小油管、小螺桿等工具鉆塞，在實(shí)施期間，不僅消耗大量的人力和物力，也增加大量資源。基于問(wèn)題的提出，技術(shù)人員結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究了一套硬關(guān)井套管工具，避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，保證后期工作的有效實(shí)施^[4]。

在近幾年不斷建設(shè)和發(fā)展中，套管固井關(guān)井工具被廣泛應(yīng)用在氣田水平井中，獲得的應(yīng)用效果良好，具有較高的有效性。促使水泥漿頂替液鉆井液效率的提升，維護(hù)水平井的質(zhì)量，是施工中的主要技術(shù)。基于某致密油評(píng)價(jià)水平井的分析，發(fā)現(xiàn)該水平井的結(jié)構(gòu)為二開(kāi)井身，其中的一開(kāi)表套為下深150米，二開(kāi)為鉆井深度2450米，水平長(zhǎng)度為600米。該水平井固井工作非常順利，實(shí)現(xiàn)的水泥總體注入量為65m³，其碰壓不僅符合一定標(biāo)準(zhǔn)和要求，固井也滿(mǎn)足具體的技術(shù)參數(shù)。如：前置液的密度可以調(diào)節(jié)到大于鉆井液密度0.06-0.12g/cm³，小于水泥漿密度0.12-0.0g/cm³，壓力為0-6MPa。領(lǐng)漿的密度為1.51g/cm³，壓力為6-0MPa。中漿的密度為1.92g/cm³，排量，壓力為0-0MPa。頂替液的密度為1.01g/cm³，壓力為0-11.4MPa。碰壓的密度為1.02g/cm³，排量為每分鐘0.2m³，注入量為1.4m³，壓力為11.4-25.1MPa。在該水平井的固井工作和候凝工作完成后，利用油管通井達(dá)到套管關(guān)井工具的上方10米，在這種情況下，發(fā)現(xiàn)固井工具具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，避免水泥塞存留情況^[5]。

總結(jié)：

基于上述的分析和研究，為了加強(qiáng)對(duì)水泥塞存留問(wèn)題的解決，需要開(kāi)發(fā)出一套完善的關(guān)井工具，在先進(jìn)工具使用中，能在施工完成后實(shí)現(xiàn)硬性關(guān)井，也能結(jié)合試驗(yàn)和評(píng)價(jià)，促使關(guān)井工具的可靠應(yīng)用，滿(mǎn)足斷流要求。同時(shí)，結(jié)合水平井的實(shí)際情況，在現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)試驗(yàn)，也會(huì)降低實(shí)際的操作難度，其構(gòu)造更為簡(jiǎn)單，在發(fā)揮穩(wěn)定性和可靠性條件下，也會(huì)被廣泛應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：

鄭亞杰，男，1988年3月，漢族，遼寧盤(pán)錦，本科學(xué)歷，長(zhǎng)城鉆探工程有限公司固井公司。