旅大C油田某大斜度井尾管憋堵及卡掛情況處理與分析

袁毅章，劉 鵬，王丹陽,張啟龍，喬中山

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300459；2.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，大位移井、大斜度井、水平井及小井眼大曲率側(cè)鉆井眼越來越多。在這些彎曲井眼中下入套管柱作業(yè)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)下放遇阻時(shí)，上提活動(dòng)套管柱遇卡的情況。在渤海灣旅大C油田某大斜度井的前期鉆井過程中，由于復(fù)雜的地質(zhì)條件、井眼軌跡和地層預(yù)測(cè)不準(zhǔn)等原因，發(fā)生了井漏，并進(jìn)行了多次堵漏作業(yè)，但在 Ф177.8 mm 尾管下入過程中，又出現(xiàn)套管憋堵和阻卡的情況，且處理困難，嚴(yán)重影響了作業(yè)時(shí)效[1]。分析該井尾管阻卡原因，提出相應(yīng)預(yù)防處理措施，對(duì)于該區(qū)塊后期鉆井施工作業(yè)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 XX井基本概況

旅大C油田位于渤海遼東灣海域南部，構(gòu)造位于遼東走滑構(gòu)造帶的南段，郯廬走滑斷裂東支的轉(zhuǎn)折端。主要含油層系為東一段、東二上段、東三段，常溫常壓油藏，具有高孔、高滲的物性特征[2-3]。為進(jìn)一步提高東二下段、東三段Ⅲ油組目標(biāo)砂體邊部?jī)?chǔ)量動(dòng)用程度，XX井設(shè)計(jì)成一口生產(chǎn)井。其井身結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 XX井井身結(jié)構(gòu)圖

該井設(shè)計(jì)完鉆井深 4101 m，實(shí)際完鉆井深 3867 m。第一次造斜點(diǎn)為 196 m，造斜率在1.67°～4.05°/30 m；第二次造斜點(diǎn)為 2934 m，最大井斜角61.46°，造斜率在1.12°～2.44°/30 m。采用密度1.21～1.33g/cm3的PEM鉆井液開始三開8-1/2″鉆進(jìn)作業(yè)，三開鉆進(jìn)至 3867 m，發(fā)生井漏。進(jìn)行二次堵漏作業(yè)后，鑒于已鉆穿東營(yíng)組主要目的層，且已滿足完井作業(yè)需求，就地提前完鉆。起鉆至井口，做下入 Ф177.8 mm 尾管準(zhǔn)備工作。

2 尾管憋堵和卡掛及處理過程

2.1 尾管憋堵及卡掛經(jīng)過

1)正常下尾管。2021年4月30日，正常下7″(177.8 mm)尾管(3Cr-L80、CLS、29lb/ft)至 755 m，尾管內(nèi)灌滿鉆井液。接著，連接斯倫貝謝尾管懸掛器總成，連接5-1/2″(139.7 mm)鉆桿1柱，小排量打通循環(huán)，返出正常，累計(jì)循環(huán)663沖；測(cè)上提懸重 52 t，下放懸重 51 t。

2)下鉆至套管鞋嘗試打通憋壓。下鉆至 3237 m，鉆桿內(nèi)灌滿鉆井液；接頂驅(qū)，測(cè)上提懸重 143 t，下放懸重 95 t，旋轉(zhuǎn)懸重 113 t。開泵嘗試小排量打通，即憋壓至 3 MPa，未見返出，停泵壓力不降，檢查地面循環(huán)系統(tǒng)正常；憋壓至 5 MPa，停泵壓力不降；起一柱鉆桿，固井泵嘗試憋壓至 6.8 MPa(尾管掛坐掛壓力 10.3 MPa)，期間上下活動(dòng)鉆具，嘗試憋通未果；繼續(xù)以固井泵憋壓至 8 MPa，未憋通，起鉆檢查鉆具及尾管串。

3)起尾管串遇卡。起尾管串組合至 1054.53 m，懸重由正常 72 t 突增至 237 t，立即下放至頂驅(qū)懸重 25 t ，未放活。設(shè)置蹩停扭矩 24 kN·m，嘗試開轉(zhuǎn)，下放至懸重 60 t，轉(zhuǎn)速 2 r/min，扭矩 18 kN·m，鉆具未放活；下放至懸重 40 t，頂驅(qū)蹩停；釋放扭矩，上提懸重至 65 t，開轉(zhuǎn)頂驅(qū)蹩停，在懸重61～30 t 之間嘗試開轉(zhuǎn)，均未轉(zhuǎn)活。

2.2 卡尾管處理過程

1)驗(yàn)封封隔器。關(guān)上閘板防噴器，固井泵對(duì)環(huán)空打壓驗(yàn)尾管掛封隔器。以排量 0.4 bbl/min(63.6 L/min) 打壓至 1 MPa，停泵后壓力穩(wěn)定不降，繼續(xù)打壓，壓力快速上漲至 2 MPa，停泵后壓力穩(wěn)定不降，驗(yàn)證封隔器已經(jīng)坐封。

2)上下活動(dòng)機(jī)械解卡作業(yè)。下放至頂驅(qū)懸重 25 t，設(shè)置頂驅(qū)蹩停扭矩為 29.8 kN·m(尾管掛抗扭 33.8 kN·m)，嘗試開轉(zhuǎn)，即蹩停，緩慢釋放扭矩，期間懸重緩慢上升至 38 t，鉆具緩慢下行至 1056.42 m 后無法繼續(xù)下行。

上提懸重至 100 t，懸重緩慢下降至 83 t。繼續(xù)上提鉆具至遇卡點(diǎn) 1054.53 m，懸重迅速上漲至 100 t，鉆具未活，下放鉆具至懸重 30 t，鉆具仍下行至 1056.42 m 后無法繼續(xù)下行。

在懸重 100 t～36 t 上下活動(dòng)鉆具，鉆具活動(dòng)范圍1054.53～1056.42 m 無變化；下放鉆具懸重至 65 t，開轉(zhuǎn)速 10 r/min，鉆具下行至 1061.53 m 后無法繼續(xù)下行(累計(jì)鉆具下行7.00 m)；期間間歇性釋放扭矩，上提鉆具至 100 t、120 t、150 t、180 t鉆具無法上行。

3)大力上提解卡作業(yè)。階梯性上提鉆具懸重至 240 t，懸吊 5 min，下放鉆具至頂驅(qū)懸重 25 t，穩(wěn)定 3 min；重復(fù)操作10次。再次上提至 240 t，懸重突降至 130 t，鉆具上行至 1054.53 m 后無法繼續(xù)上行。釋放扭矩，再次上提懸重至 240 t，懸重突降至 107 t，鉆具上行，懸重維持在 107 t～132 t。

起鉆至 755 m，拆甩、檢查斯倫貝謝尾管掛。期間環(huán)空持續(xù)灌漿。尾管掛回接筒本體有1～2 mm 輕微環(huán)形螺旋劃痕，銷釘全部剪切，封隔器反向卡瓦片磨損變形，出井3片(共計(jì)6片)，單片尺寸：長(zhǎng) 9 cm×寬 6 cm×厚 1.2 cm。封隔器膠皮基本磨損殆盡，懸掛器所有銷釘均已剪斷，懸掛器表面有明顯劃痕。繼續(xù)起甩尾管串組合，尾管及扶正器全部出井。

3 尾管憋堵與卡掛原因分析

3.1 尾管憋堵原因

鉆井過程中發(fā)生井漏，經(jīng)過2次堵漏作業(yè)后，井況穩(wěn)定基本無漏失。尾管堵塞的主要原因：1)循環(huán)系統(tǒng)管線、彎角內(nèi)的堵漏材料沒有篩除干凈，導(dǎo)致循環(huán)期間在球座、2#浮箍處堆積越來越多；2)接尾管掛循環(huán)后，下鉆至管鞋再次循環(huán)，兩次間隔時(shí)間較長(zhǎng)，重晶石逐漸沉淀，最終造成浮箍處被堵塞[4]。

3.2 起鉆速度過快

起鉆速度過快產(chǎn)生的抽吸作用力可能會(huì)導(dǎo)致封隔器意外坐封。根據(jù)起鉆曲線，假設(shè)每柱鉆具的長(zhǎng)度為 28 m，在管柱遇卡前幾柱，上提每柱最少耗時(shí) 35 s，最大 84 s，折算成管柱上提平均速度為 0.8 m/s 和 0.334 m/s，封隔器理論允許最大過流速度為 15 bbl/min(2385 L/min)，相當(dāng)于起鉆速度允許最大值 2.548 m/s。在管柱遇卡并且憋堵時(shí)，管柱上提速度并未超過封隔器理論允許的最大上提速度，封隔器膠筒因環(huán)空液體沖涮、抽吸破壞而意外坐封的可能性很低。

3.3 井下溫度變化

該款封隔器的橡膠材質(zhì)為氫化丁腈橡膠(HNBR)，其耐溫等級(jí)為4～162 ℃，在這個(gè)范圍內(nèi)膠筒和其他組件不會(huì)發(fā)生變形或膨脹[5]。井下泥漿溫度最高 70 ℃，遇卡時(shí)封隔器距離井口只有 295 m，井下溫度不會(huì)超過 70 ℃。分析封隔器膠筒的適用溫度范圍完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)井下泥漿溫度的要求，膠皮等組件不會(huì)因溫度作用而發(fā)生膨脹或變形，進(jìn)而導(dǎo)致封隔器意外坐封的可能性很低。

3.4 封隔器卡瓦被損壞或自身質(zhì)量問題

封隔器卡瓦為一體式卡瓦，其材質(zhì)為高硬度合金鋼，比常規(guī)鋼材較脆?？ㄍ咂g連接環(huán)的厚度為 2.54 mm，寬度為 54 mm，中間弱點(diǎn)寬度為 13 mm，弱點(diǎn)軸向剪切力8噸。在以往作業(yè)案例中，出現(xiàn)過因吊裝過程中硬物直接撞擊卡瓦而導(dǎo)致卡瓦環(huán)斷裂的情形。本井作業(yè)前，檢查了封隔器兩排剪切銷釘、封隔器卡瓦環(huán)等；銷釘裝配到位，卡瓦牙狀態(tài)良好；封隔器膠筒及組件外觀狀態(tài)良好，膠筒未發(fā)生微膨脹。使用的型號(hào)為PV-3封隔器為2019年3月份生產(chǎn)，同類型的封隔器已經(jīng)在渤海地區(qū)成功應(yīng)用了10年；2019年3月生產(chǎn)的同批次的封隔器到貨20個(gè)，已經(jīng)成功入井17個(gè)，并未出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題。工廠質(zhì)檢報(bào)告以及工具庫(kù)房組裝及入井前外觀檢查未見異常，封隔器卡瓦及膠筒組件均未見明顯裂紋及可能的磕痕。如果封隔器卡瓦突然斷裂，理論上可能導(dǎo)致封隔器在起鉆通過套管接箍位置時(shí)意外坐掛、坐封進(jìn)而使管柱遇卡。

3.5 井下異物硬卡回接筒

封隔器卡瓦上下本體管柱居中時(shí)單邊間隙 4.25 mm，卡瓦片座掛前外徑 209 mm，厚度 12 mm，封隔器座掛前后，上下活動(dòng)管柱時(shí)，卡瓦片不可能發(fā)生翻滾，更不可能脫離此間隙，不會(huì)進(jìn)入上部回接筒或下部懸掛器環(huán)空間隙內(nèi)；回接筒外表螺旋狀寬壓痕不是封隔器卡瓦所致，壓痕寬度與卡瓦片寬度 60 mm 不相符。結(jié)合封隔器坐封原理，起鉆過程中若尾管掛總成遭遇異物硬卡，快速起鉆的瞬時(shí)作用力會(huì)通過回接筒傳遞使封隔器銷釘剪切進(jìn)而坐封，當(dāng)過提力超過封隔器最大坐掛能力79 t后封隔器卡瓦牙會(huì)逐步受損，處理復(fù)雜情況期間反復(fù)旋轉(zhuǎn)憋扭上下活動(dòng)最終使卡瓦完全破壞，最終得以將尾管起出。鑒于此，井下異物硬卡導(dǎo)致封隔器坐封的可能性最大[6]。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)細(xì)化作業(yè)程序。所有尾管掛作業(yè)，嚴(yán)格要求每 500 m 或每 3 h 打通循環(huán)。針對(duì)堵漏過的井，下尾管灌漿要求使用新漿且下尾管前嚴(yán)格排查、清洗流程，確認(rèn)管路流程內(nèi)無任何堵漏材料殘留。

2)入井前嚴(yán)格檢查工具。確認(rèn)所有銷釘安裝到位，膠皮卡瓦均無損傷、拍照存檔。后續(xù)尾管掛工具包裝/運(yùn)輸時(shí)使用專用硬質(zhì)護(hù)套，保護(hù)封隔器膠皮、卡瓦等關(guān)鍵部位，吊裝時(shí)，工程師全程值守，規(guī)避潛在磕碰風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，在作業(yè)指令上明確套管內(nèi)起下鉆速度要求(0.2～0.3 m/s)，操作平穩(wěn)，遇阻過提/下壓不超過 5 t。

3)建議補(bǔ)充完善在異常復(fù)雜作業(yè)下工具不能解卡切割芯軸的回收方案和套銑封隔器卡瓦的應(yīng)急預(yù)案等。