连续油管钻磨带圈闭压力的水泥塞技术

连续油管钻磨带圈闭压力的水泥塞技术

秦金才

中石化华北石油工程有限公司井下作业分公司 河南省郑州市 450000

摘要：水泥塞广泛应用于油气井的开发过程中，根据水泥塞的用途可分为完井水泥塞、试油水泥塞、封井水泥塞、堵漏水泥塞、侧钻水泥塞等。从类型上分为暂闭水泥塞和永久水泥塞两种。在页岩气井中，水泥塞主要用于暂闭某一井段，便于井筒试压或更换井口等作业，之后需要钻除井内水泥塞，满足后续射孔、压裂作业需要；在油气井测试阶段水泥塞主要用于封堵下一层段，实现上一层段的测试作业，测试后需要钻除水泥塞，测试投产；在修井阶段，水泥塞主要用于回填某一井段或封闭废弃井，修井后，也可能需要钻除水泥塞。

关键词：连续油管；钻磨；水泥塞技术；

引言

随着我国石油产业的快速发展，连续油管作业凭借其成本低、安全高效、操作便捷等优点，解决了许多常规开采作业技术难以解决的问题，在钻井、修井、完井、油气开发等作业领域得到广泛应用。随着连续油管技术的发展，与之相配套的井控装备也发展迅速。连续油管闸板防喷器作为保证作业安全的核心装置，具有封闭井口、密封、悬挂、剪切等功能，在出现井喷、井涌等紧急情况时，为控制井内压力提供安全保障。

1连续油管技术概念

新时代背景下，石油企业在油田开发方面需要设置新目标，连续油管技术由于应用效果良好，得到了诸多企业的重视与运用，相关设备被称之为挠性油管，材料为低碳合金钢。对于连续油管而言，由于极高的挠性，能够顺利实现不同的塑性形变，进而在高韧性的作用下，完成各类井下操作，有利于井下作业效率的提高。同时，连续油管涉及许多管径规格，诸如25.4mm、38.1mm、50.8mm等，屈服数值强度主要在55~120kPsi范畴中。并且连续油管长度一般为几千米，存储在滚筒上，可以根据不同需求选用相应长度的连续油管设备，与传统螺纹连接油管相比，具备更大的发展优势，所以现阶段连续油管在油田开发阶段的应用十分广泛。

2钻磨水泥塞风险

2.1遇卡

连续油管钻磨水泥塞主要风险是遇卡，主要表现在如下几个方面：1）水泥未凝固卡钻，井筒内、外水泥浆凝固时间存在差别导致卡钻，俗称“插旗杆”。2）钻磨速度较快，导致尺寸较大的钻屑上返困难，钻屑沉降卡住工具串。3）钻磨排量偏小，流速降低，导致上返速度不够，不能带出水泥屑而沉降堆积卡住工具串。4）钻磨遇漏失层，钻磨液部分进入地层而不能沿着井筒返出，这样导致水泥屑沉降遇卡。5）钻磨液与水泥屑混合而产生团状物，不能返出而附着在工具串上。6）泵注设备故障，导致钻磨中断，循环停止，无有效的液体返出而带出水泥屑。

2.2井控、安全风险

井控、安全风险主要表现在如下方面：1）钻磨期间水泥屑返出不畅，导致井下管串被埋。2）圈闭压力突然释放造成井控装置密封失效。3）钻磨水泥塞后的返排液呈碱性，倘若未经处理循环使用，腐蚀连续油管、泵注流程。

3工艺优化措施

3.1水泥浆的防腐机理

水泥浆防渗机理引入水泥浆防腐机理，只要能保证水泥浆的防渗效果，系统中添加防腐材料，保证水泥浆凝固时不会被气体腐蚀，并具有防腐性能为了检测并比较防污物污泥、纯水泥和污泥系统与防污物材料的防污物性能，根据API规范选用并制造普通防汽微硅污泥。水泥石以3cm×3cm块成型，各块的体积和重量以及水泥石的耐压性均得到验证，并在防腐仪器中按试验温度操作，达到试验年龄后将二氧化碳压力调整为试验压力。

3.2夯实设备生产基础

在油田作业的过程中，可能会出现危险事故，且连续油管技术作用的发挥对专业性要求较高，并要求严格遵循相关规范操作设备。凭借先进设备开展油田井下作业，可以促进整体效率的提高，为作业人员创建安全的工作环境。现阶段，我国部分石油企业为了能够缩短施工时间、减少成本、提高盈利，加强了对施工技术及工艺的创新，但在设备制造上尚存在诸多问题，进而在实际井下作业中产生了设备短缺的情况。对此，石油企业应重视对连续油管技术的运用，夯实设备基础，促进相关设备生产力的提高，在资金投入方面做出一定调整，以让所生产的设备设施能够让我国发展要求得到满足，并促进设备使用性能和质量的提升，确保连续油管技术的有效实施。

3.3工具优选

井下工具优选主要包括如下几个方面：1）钻头，位于工具的最低端，是钻除水泥塞的关键部件，其性能的好坏直接影响施工安全及作业效率。钻头用来破碎岩石/水泥塞、形成井眼，根据破岩机理，钻头主要分为牙轮钻头和PDC钻头。牙轮钻头主要用于钻除硬地层，PDC钻头因其耐磨性高，多用于软地层或中等硬度地层，考虑到水泥塞的性能，首选PDC钻头。选用井眼内径95%左右尺寸的PDC钻头。2）螺杆马达，属于一种容积式马达，采用液力联轴节效应不会因憋停而损坏；转子的同心旋转降低了振动和钻头的振颤，提高钻井效率，减少井下工具的磨损。顶端带有防坠落装置，防止在作业期间工具落井。3）震击器，具有上击和下击两种功能的上下双向震击器，当磨铣不彻底导致水泥屑沉降遇卡时，通过震击器产生的上、下两个方向的附加震击力，辅助解卡。另外可增加管柱的蠕动，提高钻磨效率。4）水力振荡器，产生压力脉冲，产生温和的蠕振动（一般地蠕动振幅为3~10mm，频率范围10~20Hz，最大冲击力50kN，工具压耗2.5~4.5MPa）。该工具产生了周期性的轴向力。进而改变钻柱与井壁之间的摩擦状态，达到振动减摩的效果。对于长水平段、上倾井、狗腿度较大等连续油管下入困难的井，需要使用该工具。

3.4合理制定施工规划

油田井下作业涉及一定的危险性，若操作不慎极易发生安全事故，所以相关企业需重视对井下实际状况的全面分析，根据连续油管技术操作需求，规划井下作业，明确运用连续油管技术的设备、技术路线等，科学预估可能会产生的不同情况，制定相应的解决方案，确保连续油管技术能够在油田井下作业的过程中发挥出应有的作用，避免出现采油安全事故，促进井下采油作业效率以及采油量的提高。同时，在井下采油中，应分析整体作业需求，落实好工程规划工作，深入探究开采区域的地形状况，立足于连续油管技术需求、现阶段技术操作能力，明确工程规划重点，避免出现由于不合理规划引起采油作业停工，威胁采油作业安全性，向井下作业提供安全、高效的保障。

3.5优选加重材料

为了解决高密度水泥浆流动性与矿床稳定性之间的冲突，水泥浆因粒状微锰矿而加剧。流动过程中颗粒之间的摩擦表现为滚动摩擦，这可以大大提高泥浆的流动性，因为矿粒是球形的，从而增加了颗粒密度和球形颗粒之间的摩擦系数。因此，微型锰矿加剧的高密度水泥浆的流动性和沉积稳定性有所改善，可以大大降低高密度水泥浆泵输送过程中的循环压力消耗，降低高安全密度井泄漏的风险。

结束语

连续油管钻磨水泥塞作业风险较大，对工具选择及过程控制要求较高，要保证钻磨水泥塞的安全，需要重点做好如下几点：1）钻磨水泥塞的工具应选择PDC钻头、双向震击器等。2）工作液应满足低摩阻、高携砂能力，pH值7~9。3）钻磨排量应满足水泥屑返出的要求，Φ50.8mm连续油管在Φ139.7mm套管中钻磨排量不得低于345L/min。4）对于圈闭压力处的水泥塞，应控制井口合适的回压以保证井控安全。5）钻压控制，根据水泥塞所处位置（直井段、水平段）在井口施加合适的下压力，避免连续油管受损。

参考文献

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