BZ13-1-XX井大尺寸套管長段鍛銑技術(shù)

摘" " 要：BZ13-1-XX井是渤中13-1油田一口廢棄井，為了挖掘剩余產(chǎn)能，對(duì)其339.7 mm大尺寸套管實(shí)施了長達(dá)222 m的鍛銑作業(yè)，然后側(cè)鉆成一口新井。分析了XX井淺層側(cè)鉆選取的原因，結(jié)合XX井鍛銑施工，對(duì)鍛銑工具使用特點(diǎn)、操作要點(diǎn)、鍛銑的工藝技術(shù)、鍛銑過程中遇到的難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。最后指出，針對(duì)淺層鍛銑套管，在鉆具上加雙向減震器可降低設(shè)備故障率；鍛銑到設(shè)計(jì)深度后應(yīng)使用側(cè)鉆井眼同尺寸的鉆頭進(jìn)行通井，然后再進(jìn)行后續(xù)打水泥塞側(cè)鉆作業(yè)；采用高黏、高切的坂土漿進(jìn)行掃塞，同時(shí)提高排量，可達(dá)到較好的鐵屑攜帶效果；每鍛銑3 m要保持大排量上下大幅度活動(dòng)鉆具兩次，防止嚴(yán)重堆積造成卡鉆。

關(guān)鍵詞：淺層；大尺寸套管；鍛銑；鍛銑工具；側(cè)鉆

Techniques of long milling operation on large sized casing at" BZ13-1-XX Well

LIU Baolin， JIA Bao， YU Qinghe， DING Fuhai， ZHOU Huancheng

Drilling Branch of CNPC Offshore Engineering Company Limited， Tianjin 300451， China

Abstract：BZ131-XX Well is an abandoned well in Bozhong 13-1 Oilfield. To tap into its remaining reservoir， a milling operation of 222 m is conducted on its 339.7 mm casing to drill the well into a new one by sidetracking. This paper analyzes the reasons for shallow sidetracking selection at the XX Well. Based on the experiences of XX Well milling operations， the paper summarizes the operation specialty of milling tools， operating points， milling technology， and challenges in the milling process. It is indicated in the paper that， for shallow milling casing， the equipment failure rate can be reduced if the drilling tool is equipped with a bidirectional shock absorber. After milling to the design depth， a bit of the same size as the sidetracked wellbore should be used for drifting before subsequent cement plug sidetracking operation. Soil slurry with high viscosity and high gel strength should be used for plugging. The displacement rate should be as high as possible to achieve effective iron filing carrying. In every 3 m of milling， the drilling string should be moved twice up and down at a high displacement rate in large amplitude to prevent drill pipe sticking caused by severe cutting accumulation.

Keywords：shallow formation; large sized casing; milling; milling tools; sidetrack drilling

BZ13-1-XX井（以下簡稱XX井）是渤中13-1油田一口廢棄井，為挖掘剩余產(chǎn)能，對(duì)其339.7 mm大尺寸套管實(shí)施了長達(dá)222 m的鍛銑作業(yè)，然后側(cè)鉆成一口新井。該井創(chuàng)渤海灣渤中海域339.7 mm套管鍛銑長度最高紀(jì)錄。

1" " BZ13-1油田平臺(tái)井口槽情況

BZ13-1油田平臺(tái)共有9個(gè)井口槽（見圖1），其中6口開發(fā)井有水下基盤（見圖2），隔水導(dǎo)管重入作業(yè)受影響。本次實(shí)施的XX井在基盤范圍內(nèi)，無法重入隔水管。XX井套管程序見表1。

2" " XX井淺層側(cè)鉆原因

XX井是渤中13-1油田平臺(tái)的一口開發(fā)井。從生產(chǎn)開始油壓就不斷下降，中間經(jīng)歷過數(shù)次修井，產(chǎn)量逐漸下降。為了恢復(fù)該油田產(chǎn)能，決定對(duì)老井進(jìn)行棄井，然后側(cè)鉆新井。由于新井眼方向與老井不同，地層復(fù)雜，目標(biāo)點(diǎn)距老井較遠(yuǎn)，導(dǎo)致244.5 mm套管開窗后井身結(jié)構(gòu)無法滿足要求，因此側(cè)鉆方案采用上部淺層側(cè)鉆方式。

按照設(shè)計(jì)方案，老井生產(chǎn)管柱起出，注水泥塞封層后，在336 m處切割244.5 mm套管，打撈起甩244.5 mm套管。由于339.7 mm套管與508 mm套管環(huán)空有水泥填充，不具備切割打撈條件，需要對(duì)339.7 mm套管進(jìn)行鍛銑。本次作業(yè)需要處理的339.7 mm套管至井深249 m，從508 mm表層套管鞋下裸眼側(cè)鉆，側(cè)鉆窗口26 m。

3" " 大尺寸套管鍛銑技術(shù)難點(diǎn)

第一，鍛銑的339.7 mm套管尺寸大、井段長，鍛銑速度低，工具磨損消耗大。第二，339.7 mm套管在508 mm套管中可能不居中，磨鞋可能提前受到損傷，降低鍛銑時(shí)效。第三，從井口開始鍛銑，振動(dòng)大，設(shè)備損傷大，故障率上升。第四，鍛銑套管尺寸大，鐵屑量大且絲狀、條狀、片狀、塊狀形態(tài)各異，井眼鐵屑清潔困難，易造成蹩卡。第五，339.7 mm套管和508 mm套管間的環(huán)空內(nèi)有水泥，鍛銑過程中水泥塊脫落有卡鉆風(fēng)險(xiǎn)[1]。

4" " 鍛銑施工

1）測固井質(zhì)量，嘗試下水力割刀，切割撈甩自由段套管，減少鍛銑井段。303 m以上采用SBT進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)，SBT測井結(jié)果見圖3。評(píng)價(jià)成果：27～85 m井段，以液體為主，局部存在少量固體物質(zhì)，固井質(zhì)量評(píng)價(jià)為差，自由套管；85～110 m井段，固井質(zhì)量較差；110～130 m井段，單邊竄槽；130～303 m井段，固井質(zhì)量較差[2]。

根據(jù)固井質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，現(xiàn)場兩次下水力割刀切割后嘗試用撈矛上提套管，均未成功。切割情況統(tǒng)計(jì)見表2。

2）甲板開孔，開路鍛銑339.7 mm套管。因鐵屑量大，鍛銑壁厚12.2 mm的339.7 mm套管，產(chǎn)生101.2 kg/m鐵屑。一方面，閉路鍛銑易導(dǎo)致鐵屑堵塞高架槽，難以清理；另一方面，鐵屑會(huì)給循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備帶來損傷。開始鍛銑前，在下甲板避開加強(qiáng)工字梁處開孔，開孔以直徑40～50 cm的圓形孔為宜。同時(shí)在井口周圍焊上擋水圍欄，防止鍛銑過程中掃膨潤土漿清潔井筒時(shí)返出的鐵屑和膨潤土漿漫滿甲板[3]。井口處理情況見圖4。

3）選擇高效磨鞋，進(jìn)行339.7 mm套管鍛銑作業(yè)。鍛銑工具有8個(gè)鍛銑刀翼（見圖5），外徑375.56 mm，有效鍛銑長度0.4 m，厚度20 mm片狀，呈相同角度，均勻分布，采用耐磨高效合金，工具的抗沖擊和耐磨性良好，底部帶扶正器，能起到領(lǐng)眼和扶正作用。

4）鍛銑鉆具組合及鍛銑參數(shù)的控制[4]。鍛銑鉆具組合：311.15 mm扶正器+339.7 mm領(lǐng)眼磨鞋（OD：373.06 mm）+209.55 mm鉆鋌3根+變扣（520×631）+139.7 mm加重鉆桿6根+139.7 mm鉆桿。鍛銑施工：下鉆，接頂驅(qū)測上提下放懸重及空轉(zhuǎn)扭矩，緩慢下放觀察刀翼接觸魚頂后，轉(zhuǎn)盤面鉆桿做標(biāo)記，記錄深度；上提鉆具0.5 m，設(shè)定扭矩上限14 738 N·m，正轉(zhuǎn)開始鍛銑。鍛銑參數(shù)：鉆壓20～60 kN，轉(zhuǎn)速40～80 r/min，排量4 000～5 000 L/min。根據(jù)鍛銑情況，上下浮動(dòng)，一般每鍛銑1 m掃5 m3膨潤土漿，以攜帶鐵屑及水泥，清潔井眼。高效磨鞋出井后的狀況見圖6。

5）鉆井液性能要求。鍛銑期間使用的是由海水配制的鉆井液，對(duì)于掃塞鉆井液，其最重要的性能是具備較好的攜帶懸浮鐵屑的能力。本井采用高坂含膨潤土漿體系，密度1.06 g/cm3，黏度100～130 s，每鍛銑1 m掃5 m3，加上大排量配合，現(xiàn)場返出的鐵屑情況較好，見圖7。

6）鍛銑套管操作要點(diǎn)。第一，下鉆過程禁止猛提、猛放，若提前遇阻，下壓不超過30 kN。第二，鍛銑過程中應(yīng)平穩(wěn)操作，根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)控制機(jī)械鉆速。第三，鍛銑期間安排專人觀察返出口并及時(shí)匯報(bào)異常情況。第四，起鉆過程中操作要平穩(wěn)，若有掛卡現(xiàn)象，遇卡過提不超過100 kN。第五，鍛銑過程中，根據(jù)扭矩波動(dòng)情況隨時(shí)調(diào)整送鉆速度，避免扭矩過大造成入井管柱損壞；每鍛銑1 m掃5 m3膨潤土漿清潔井眼，鍛銑過程中根據(jù)扭矩和泵壓參數(shù)，結(jié)合井口返出鐵屑量的多少，適時(shí)開泵起鉆帶出鐵屑；接立柱之前掃塞，并上下活動(dòng)鉆具，清理井內(nèi)鐵屑，防止接立柱時(shí)鐵屑下沉造成卡鉆。第六，鍛銑至表層套管鞋深度，結(jié)合領(lǐng)眼磨鞋磨損情況，起鉆更換底部鉆具，在鍛銑管柱底部接一根127 mm鉆桿，該鉆桿起到導(dǎo)向作用，防止鍛銑過程中鍛銑管柱底部的扶正器無法進(jìn)入139.7 mm套管內(nèi)而進(jìn)入地層。第七，若鍛銑過程頂驅(qū)蹩停，先釋放扭矩，提活鉆具，掃稠漿循環(huán)，上下活動(dòng)鉆具，參數(shù)正常后方可繼續(xù)作業(yè)[5]。

7）鍛銑施工周期及作業(yè)效率。鍛銑139.7 mm套管是從井口27 m磨至井深249 m，累計(jì)222 m，純鉆235.25 h，平均鍛銑速度0.94 m/h，鍛銑周期14 d，具體數(shù)據(jù)見表3。

5" " 設(shè)備方面故障及應(yīng)對(duì)措施

鍛銑工況CANRING頂驅(qū)出現(xiàn)過設(shè)備故障，強(qiáng)烈振動(dòng)造成螺栓松動(dòng)或者斷裂，各銷軸磨損加大，液缸活塞桿接頭松動(dòng)或斷裂，齒輪箱油封滲油，齒輪箱齒輪和軸承磨損加大甚至損壞，電機(jī)軸承磨損加大甚至損壞，編碼器基座振斷，編碼器、傳感器等接線振斷，接立柱前頂驅(qū)無法卸扣，配電箱固定及內(nèi)部接線振松，各通訊輸入、輸出模塊振壞，風(fēng)機(jī)、油泵電機(jī)軸承損壞，護(hù)罩脫落，扇葉損壞[6]。

應(yīng)對(duì)措施與建議：在鍛銑作業(yè)開始前，機(jī)械師、電氣師對(duì)頂驅(qū)進(jìn)行一次全面檢查，對(duì)司鉆進(jìn)行一次現(xiàn)場培訓(xùn)；在鍛銑過程中，嚴(yán)密觀測有無異響等異常情況，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)；在出現(xiàn)磨鞋接觸魚頂、套管接箍處及套管不居中井段等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)，減少劇烈振動(dòng)；利用掃塞循環(huán)時(shí)，組織人員檢查頂驅(qū)；關(guān)注、檢查鉆臺(tái)其他設(shè)備情況，若有異常及時(shí)解決[7]。

6" " 結(jié)論

1）淺層鍛銑套管過程中，司鉆應(yīng)平穩(wěn)操作、鍛銑參數(shù)要恒定，這樣便于判斷鍛銑使用壽命，也可減少復(fù)雜情況的發(fā)生。

2）針對(duì)淺層鍛銑套管，在鉆具上加雙向減震器可減小振動(dòng)，降低設(shè)備故障率，減小對(duì)鍛銑工具的沖擊，從而提升工具壽命。

3）加強(qiáng)鉆具檢查保養(yǎng)（尤其是鉆鋌），及時(shí)倒換，防范鉆具事故發(fā)生。

4）鍛銑到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)使用與側(cè)鉆井眼同尺寸的鉆頭進(jìn)行通井，然后再進(jìn)行后續(xù)打水泥塞側(cè)鉆作業(yè)。

5）在鍛銑作業(yè)中，要加強(qiáng)設(shè)備的檢查與維護(hù)，利用作業(yè)間隙做好頂驅(qū)的預(yù)防性維護(hù)檢查。及時(shí)處理設(shè)備故障，應(yīng)盡量保證循環(huán)，防止鐵屑和水泥下沉造成卡鉆。

6）采用高黏、高切的坂土漿進(jìn)行掃塞，同時(shí)提高排量，達(dá)到較好的鐵屑攜帶效果，井口設(shè)專人觀察井口返出鐵屑和水泥情況，結(jié)合泵壓和扭矩情況及時(shí)判斷井下情況，盡早處理。

7）每鍛銑3 m要保持大排量上下大幅度活動(dòng)鉆具兩次，及時(shí)破壞絲帶狀、卷狀等鐵屑在環(huán)空形成的鐵屑環(huán)，防止嚴(yán)重堆積造成卡鉆。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

劉寶林（1984—），男，天津人，工程師，2006年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院鉆井工程專業(yè)，目前從事鉆井技術(shù)工作。Email：liubaolin.cpoe@cnpc.com.cn

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