淺談9-5/8″套管固井水泥精準(zhǔn)返高控制工具的應(yīng)用

秦天寶 石磊 劉東東 柳海嘯 邱小華

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津300452）

渤海油田至今已開(kāi)發(fā)40周年，部分區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入中后期開(kāi)發(fā)階段，為了維持這部分區(qū)塊的產(chǎn)量，加密調(diào)整井的布井?dāng)?shù)量越來(lái)越多，而受限于海上油田開(kāi)采的特殊環(huán)境，加密調(diào)整井只能利用原有低效井（無(wú)生產(chǎn)價(jià)值）槽口，老槽口重復(fù)利用首先是處理內(nèi)層9-5/8″套管，9.625寸套管處理時(shí)由于固井水泥的影響基本都會(huì)涉及到磨銑或套銑套管作業(yè)，磨銑套管作業(yè)的磨銑效率很低，而且經(jīng)常出現(xiàn)鐵屑不能及時(shí)返出而發(fā)生憋壓卡鉆事故，或則返出的鐵屑堵塞返出槽停工清理的情況，套銑作業(yè)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)套劈套管的情況[1-3]，這些復(fù)雜情況的出現(xiàn)更加劇了作業(yè)時(shí)效低成本高的問(wèn)題。如果能精準(zhǔn)控制固井水泥的返高，那么后期處理9-5/8″套管時(shí)就能夠一次切割打撈出套管，從而避免轉(zhuǎn)入套銑或磨銑作業(yè)，傳統(tǒng)的控制固井水泥返高的方法為井容估算法[4]，該方法通過(guò)電纜測(cè)井徑或掃稠漿、投電石來(lái)估算井容，從而控制注入水泥漿量達(dá)到控制水泥返高的目的。實(shí)踐證明該方法估算出的井容誤差較大，主要是由于鉆井初期使用海水膨潤(rùn)土漿鉆進(jìn)，實(shí)際井徑較大、井眼不規(guī)則，套管扶正器加放較少，套管不居中，頂替效率不佳造成的[5-6]。9-5/8″套管固井水泥精準(zhǔn)返高控制工具的引進(jìn)和應(yīng)用，很好的解決了水泥返高無(wú)法精準(zhǔn)控制的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中既保證了井筒完整性又控制了水泥返高，應(yīng)用效果良好。

1 9-5/8″套管固井水泥精準(zhǔn)返高控制工具介紹

精準(zhǔn)返高控制工具由反復(fù)插拔密封插頭和懸掛器單元兩部分組成，懸掛器單元可以根據(jù)外層套管磅級(jí)調(diào)節(jié)懸掛器卡瓦尺寸通過(guò)打壓來(lái)坐掛在外層套管上，理論坐掛壓力為2000-2100psi；插拔密封接頭可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)插拔，該工具拔出來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)清洗上部水泥，插進(jìn)去實(shí)現(xiàn)密封，保證井筒完整；精準(zhǔn)返高控制工具上下扣型為BTC，與渤海油田常用的9-5/8″套管扣型一致，能實(shí)現(xiàn)直接連接。反復(fù)插拔密封插頭和懸掛器單元具體性能參數(shù)如下表。

項(xiàng)目名稱 單位 參數(shù) 項(xiàng)目名稱 單位 參數(shù)可反復(fù)插拔密封插頭有效長(zhǎng)度 mm 4290最大外徑 mm 308 最大外徑 mm 308最小內(nèi)徑 mm 220.5 最小內(nèi)徑 mm 220.5有效長(zhǎng)度 mm 3814懸掛器單元

坐掛剪釘壓力 psi 1750測(cè)試密封能力 psi 5000測(cè)試抗拉 t 350過(guò)流面積/68ppf cm2 130坐掛卡瓦 組 2材質(zhì) / P110與套管連接扣型 / BTC測(cè)試密封能力 psi 5000密封數(shù)量 組 3測(cè)試抗拉 t 350允許下壓 t 100推薦丟手正轉(zhuǎn)圈數(shù) r 20材質(zhì) / P110與套管連接扣型 / BTC最小上提泄壓高度 mm 1270可反復(fù)插拔密封插頭懸掛器單元

2 9-5/8″套管固井水泥精準(zhǔn)返高工具的工作原理

精準(zhǔn)返高工具與9-5/8″套管連接下入，下入深度在上層套管鞋以上150m左右，套管下到設(shè)計(jì)深度后，循環(huán)，按常規(guī)套管固井工藝固井結(jié)束后，套管內(nèi)憋壓2000-2100psi使懸掛器單元上的坐掛卡瓦張開(kāi)，實(shí)現(xiàn)坐掛。完成坐掛后放壓，上提套管串至反復(fù)插拔密封插頭處受拉2-4t，控住扭矩小于1000N.m正轉(zhuǎn)套管串20圈脫手密封插頭，上提1.2m左右拔出密封插頭后開(kāi)泵循環(huán)出上部的水泥漿，水泥漿循環(huán)干凈后停泵，下放重新插入密封插頭，插入后理論下壓10t即可實(shí)現(xiàn)管柱的重新密封和錨定。密封和錨定成功后給套管串試壓1500psi驗(yàn)證井筒完整性。該工具使用后，工具之上的套管環(huán)空沒(méi)有水泥，后期老槽口重復(fù)利用需要處理9-5/8″套管，只需一次切割就能打撈出精準(zhǔn)返高工具之上的套管串。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

9-5/8″套管固井水泥精準(zhǔn)返高工具首次在渤中區(qū)塊C1井引進(jìn)和使用，C1井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為12-1/4″井眼鉆進(jìn)至1617m，13-3/8″套管設(shè)計(jì)下深402.13m；9-5/8″套管管串自下而上為浮鞋+浮箍+套管+浮箍+套管串+懸掛器單元 +可反復(fù)插拔密封插頭+套管串；密封插頭設(shè)計(jì)下深/井斜：248.70m/1°；懸掛器單元設(shè)計(jì)下深/井斜：255.01m/1°；浮箍設(shè)計(jì)下深/井斜：1590.34m/85.30°；浮鞋設(shè)計(jì)下深/井斜：

1614.50m/86.78°。

3.2作業(yè)過(guò)程

（1）套管下到位，固井作業(yè)結(jié)束，放尾水，檢查無(wú)回流，卸水泥頭及固井管線，然后接循環(huán)接頭+注水泥塞三通（旁堵頭）+考克+單根+頂驅(qū)。活動(dòng)管柱，最大上提至110噸，提活管柱，然后下放至80噸，打壓至16.5MPa，穩(wěn)壓1min，坐掛懸掛器。

（2）泄壓完畢，開(kāi)始進(jìn)行丟手。將懸重放置在38噸（密封插管處過(guò)提2噸），頂驅(qū)設(shè)定限扭10KN.m，以10轉(zhuǎn)/分鐘速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)30圈，扭矩6KN.m，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中邊旋轉(zhuǎn)邊上提管柱，懸重穩(wěn)定在36t不再上漲，確認(rèn)丟手成功。憋壓2MPa，緩慢上提管柱，待壓力下降，停止上提，立即開(kāi)泵循環(huán)，最大排量2m3/min，壓力0.5MPa，循環(huán)清洗工具以上水泥漿。

（3）緩慢下放管柱，進(jìn)行工具回插，后插到位后下壓18噸。然后逐步過(guò)提，測(cè)試回插后工具鎖定情況，最大提至懸重94噸，過(guò)提70噸，確認(rèn)錨定成功。使用固井泵對(duì)管柱進(jìn)行壓力測(cè)試，打壓1500psi，穩(wěn)壓正常，確認(rèn)回插后工具密封良好。

4 結(jié)論

（1）該工具在使用中可以與套管直接連接，而且只需在工具中和點(diǎn)位置上提2噸，有效正轉(zhuǎn)即可輕易脫手，工具重新密封時(shí)只需插入并下壓即可實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)；

（2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中對(duì)工具的抗拉、抗壓、坐掛、丟手、回插以及回插前后的密封均進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)要求；

（3）改工具可在固井作業(yè)后沖洗掉井筒特定位置以上的水泥漿，精確控制水泥返高，能極大提高后期處理內(nèi)層9-5/8″套管的作業(yè)效率，降低了作業(yè)成本；

（4）9-5/8″套管固井水泥精準(zhǔn)返高工具在渤中區(qū)塊C1井的成功應(yīng)用為渤海油田老井筒重復(fù)利用積累了作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，提供了作業(yè)思路和方向，后續(xù)可在渤海油田推廣應(yīng)用。