免钻塞注水泥装置在八面河油田的应用

吴庆舫，王海峰，陈促景

（中国石化胜利油田分公司清河采油厂，山东 寿光262714）

免钻塞注水泥装置在八面河油田的应用

吴庆舫，王海峰，陈促景

（中国石化胜利油田分公司清河采油厂，山东 寿光262714）

免钻塞注水泥装置是水平井水平段下防砂管柱并对防砂管柱以上套管进行注水泥固井的专用工具，由分级注水泥器改进而来，具有结构简单、性能可靠、作业方便、施工周期短、固井完毕无需钻磨的优点。免钻塞注水泥装置在八面河油田的应用，收到了很好的效果。

免钻塞；应用；水平井；保护套管

随着油田开发的不断深入，挖潜增效的措施也在更进一步改进提高。为了开发薄油层，水平井、大斜度井等特殊工艺井越来越多，各种方式的完井也应运而生。水平井水平段下防砂管柱的完井方式如今已得到广泛应用。分级注水泥器是下防砂管柱的配套件，加在防砂管柱的上端，随管柱一起入井，主要作用是隔断防砂管内外通道，固井时阻止水泥浆进入防砂管柱内和管柱外，保证管外不被固住，管内无水泥，保持畅通。分级注水泥器不足之处是采油作业前，要下钻头钻磨掉分级注水泥器附件（胶塞、滑套和盲板），打通管柱内道。在钻磨过程中，不仅容易损伤套管，且作业耗时长，若靠近管壁上缘的附件打磨不干净，则采油作业工具过不去，无法进行作业。分级注水泥器的这些缺点，制约了其自身价值，不能很好地达到生产作业要求。针对这些不足，更具实用价值的免钻塞注水泥装置便应运而生，应用于实际生产中，效果很好。

1 免钻塞注水泥装置简介

免钻塞注水泥装置由分级注水泥器改进而来，是水平井水平段下防砂管柱后对防砂管柱以上套管进行注水泥固井的专用工具。免钻塞注水泥装置必须与裸眼封、防砂管、底部服务器配套使用。免钻塞注水泥装置具有结构简单，性能可靠，作业方便，施工周期短的优点，与原分级注水器相比，作业后不须钻胶塞、关闭塞、盲板，是一种新型水平裸眼井注水泥装置。

1．1 免钻塞注水泥装置结构

免钻塞注水泥装置主要由：注水泥开关、悬挂、密封、碰压胶塞、打捞机构等部分组成，各部分的作用如下：

1）注水泥开关：免钻塞注水泥装置随套管串入井时，该装置孔呈关闭状，管串下到位后，在水力作用下，装置孔被打开，循环通道建立，可以正常循环钻井液，实施固井。打开装置循环通道是采用免钻塞注水泥装置进行固井的第一道工序。

2）悬挂：密封、碰压胶塞、盲板附件的附着装置。

3）密封：保证液体不窜位、回流。

4）碰压胶塞：固井时水泥胶塞坐于此处，形成碰压，关闭循环孔，完成固井施工。

5）打捞机构：由与悬挂机构上端相匹配的打捞构件，用于固井完成后打捞免钻塞附件。

1．2 主要技术参数

1）两端丝扣：7"偏梯扣

2）最多外径：Φ214

3）最小通径：Φ156

4）工作密封压力：25MPa

5）裸眼封座封压力：8MPa～9MPa

6）打开注水泥孔压力：11MPa～16MPa

7）关闭注水孔滑套力：20吨

8）打捞免钻塞内部件解卡力：＜20吨

9）长度：≈5600mm

2 免钻塞注水泥装置应用工艺流程

免钻塞注水泥装置在使用过程中是随套管串下入到井内指定井段，使用免钻塞注水泥装置进行水平井段的固井工艺流程如下：

1）入井管串顺序（从下到上）：底部服务器＋盲管短节＋防砂管＋盲管＋免钻塞注水泥装置（包括裸眼封）＋套管柱，下至设计深度。

2）用水泥车正打压（0．5～9）MPa，各稳压5分钟，裸眼封座封。

3）继续打压（9～11）MPa，稳压3分钟，关闭裸眼封座封通道。

4）继续打压（12～16）MPa，压力突然下降，打开注水泥孔，建立注水泥循环通道。

5）正洗井循环泥浆一周，待循环压力正常为止。

6）装井口。

7）在套管内下注水泥管柱（钻杆），管柱末端带冲洗打捞工具。

8）当管柱下到距离免钻塞注水泥装置1m～2m时，装注水泥井口。

9）开反洗井闸门，控制泥浆出口闸门，正循环泥浆待反洗井出口见泥浆后，关反洗井闸门，开泥浆出口闸门，正循环泥浆一周后正注水泥。

10）注水泥完后，打顶替液（计算顶替液至注水泥口）。

11）当顶替液快打完时，边顶替边慢慢下放管柱，遇阻后，停打顶替液。

12）下放管柱，加压20吨。此时注水泥孔关闭。同时，免钻塞内管柱部件被捞住。

13）开套管，大排量反洗井，将管内剩余水泥，全部洗出地面。

14）关套管，试压10Mpa，稳压3分钟。

15）如不漏，则上提管柱，超悬重20吨，将注水泥管柱提到直井段侯凝，侯凝后将管柱全部提出地面，带出免钻塞内管柱部件。（为保险起见，试压合格时，不动管柱，憋压9Mpa，侯凝1小时，起出注水泥管柱到直井段侯凝）。

16）如试压注水泥孔未关闭，则一直反洗井，使之套管内外压力平衡后，出口未见水泥，关紧憋压9Mpa，侯凝，三小时后，起出注水泥管柱。

3 免钻塞注水泥装置在固井工程中的应用

免钻塞注水泥装置在八面河油田已试用了两口井，均取得了很好的效果。下面就该装置在面138－平16井应用情况作简要介绍。

面138－平16是布置在渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷八面河138区腰部的一口水平井，开采沙四段2砂组1小层（3）号薄油层，油层厚度2．0m，设计井深1426．0m，完钻井深1483．00m。设计水平段为1229．75m～1426．00m，水平段长196．25m，实钻水平段为1217．61m～1483．00m，水平段长265．39m。

采用免钻塞注水泥装置固井时，对井眼质量要求较高。因此，在钻井过程中，要充分考虑固井作业对井眼质量的要求，保证配置钻具组合。

3．1 井眼准备

面138－平6井设计靶前位移273．68m，定向造斜率20°／100m，以88．83°井斜角穿越水平段。为了下油层套管时套管串能顺利入井，下到设计要求井深，在井眼形成过程中做了充分的准备工作。

1）优化钻具组合。选用了外径为Φ185mm弯度为1．5°的单弯螺杆加高效能PDC钻头钻井。钻具组合：Φ241．3mmPDC钻头＋Φ185mm1．5°单弯螺杆＋Φ127mm加重钻杆＋Φ127mm钻杆。这种钻具组合具有柔韧性好、造斜率高、钻速快的特点。该钻具组合与井壁接触为点接触，减少了钻具与井壁的接触面，减轻了钻具在转动以及上下移动时的摩擦力，降低了钻具的扭矩和井壁对钻具的托压，保证了钻进顺利和井下安全。

2）优化井眼轨迹，精细轨迹控制。实钻过程中，根据设计剖面，调整留够靶前位移量，在入靶前尽量做到轨迹圆滑，狗腿角小。采用先进的无线随钻测斜仪，适时对井眼轨迹进行监控，确保井眼轨迹与设计相符合，用LWD跟踪油层，保证水平段在油层中穿行。

3）钻井液采用聚合物聚合醇防塌润滑体系。进入大斜度（井斜40°以上）井段后加入聚合醇防塌润滑剂，确保井壁稳定，减小摩擦阻力。

4）采用大排量钻进，净化井眼。钻进排量一般保持在每秒34升至36升范围内，提高钻井液对井底的冲刷力量和在环空中的上返速度，保证钻井液能将钻屑充分携带出井筒，起到净化井眼作用。进入大斜度井段，坚持每钻进200米进行一次短起下钻，拉划井壁，破坏岩屑床，保证井眼光滑畅通。

3．2 管串入井

井眼钻成后，通过水平测井，比较LWD曲线，确定筛管下入井段。根据筛管位置，再确定管串结构和下入井深。该井筛管位置要求在1400．00m～1469．00m，实际下入井段：1406．69m～1469．45m。入井的管串结构：套管串＋免钻塞注水泥装置（1374．59m～1380．84m）＋套管一根＋筛管（1406．69m～1420．77m）＋热力补偿器（1420．77m～1431．55m）＋筛管（1431．55m～1469．45m）＋酸洗阀（1469．45m～1473．00m）。免钻塞注水泥装置调整在泥质较发育的井段，目的是为了管外封隔器更好地坐封，有效地阻隔管外通道。管串入井过程中，每下10根套管灌钻井液一次，下放速度控制在0．46m／s，丝扣按标准扭矩上紧。整个管串入井顺利，管串结构和下深符合设计要求。

3．3 固井施工

管串按设计要求安全下入井后，便开始固井施工。首先坐封管外封隔器，用水泥车向套管内打压，在5MPa、9MPa各稳压5分钟，再打压至11MPa，稳压3分钟，使管外封隔器彻底坐封。继续向套管内打压，当压力升至16MPa时，啪的一声，锁销被剪断，压力突然下降，循环通道被打通，改由大泵循环泥浆。大泵循环正常后（循环一周左右），开始向井内注水泥浆固井。该井使用的是临朐G级水泥，共注入水泥浆45m3，水泥浆密度最低1．72g／cm3，最高1．96g／cm3，平均1．92g／cm3。水泥浆注完，用水泥车将胶塞压入套管内，再用大泵以钻井液顶替水泥浆，预留2m3顶替量，改用水泥车顶替，将胶塞顶碰在胶塞座上，此时，水泥浆全部被顶至管外环空，顶碰压力为20MPa，在压力作用下，滑套下滑，关闭循环孔，堵死水泥浆回流通道，至此，固井施工顺利结束。

3．4 附件打捞

候凝3小时，水泥浆已初凝，开始下打捞工具进行打捞免钻塞附件。下入Φ88．9mm小钻杆＋打捞矛，提前2根单杆开泵，冲洗至免钻塞上端，充分将附件上端冲洗干净，校正指重表，记录悬重为200KN，缓慢下放钻具，碰到附件后，加压80KN，上提钻具，悬重增加，说明附件已被捞到。上提至400KN，没有能提动附件，下放钻具到原悬重200KN，再次上提钻具，提到600KN，突然悬重减少到200KN，打捞免钻塞附件成功，筛管内上端被打通。起出钻具和附件，下油管封存井口，交井，至此，该井施工全部顺利结束。

3．5 使用免钻塞注水泥装置固井注意事项

在使用免钻塞注水泥装置进行固井作业时，应注意以下事项：

1）免钻塞注水泥装置在地面组装试压合格后，方能拉到现场使用。

2）装置串入套管柱时，应按标准扭矩上紧丝扣。

3）下井操作应平稳，下放速度控制在0．46m／s左右。

4）每下入10根套管后，将管内灌满泥浆。

5）裸眼封座封时，要小排量，压力缓慢上升，至5MPa、9MPa时，各稳压5分钟，上升到9MPa～11MPa时关闭座封孔；继续缓慢升压至12MPa～6MPa时，打开注水泥孔。

6）丈量好数据，配好管柱，注水泥管柱长度应短于免钻塞的长度1m～2m。

7）下注水泥管柱时，中途可循环外管泥浆几次，以防套管柱内的泥浆沉淀和泥饼坍塌。

8）反洗井时，必须将井内剩余水泥清洗干净，以出口不见水泥为准。

4 结束语

免钻塞注水泥装置较多级注水泥器优势明显，但也存在不足：①对井眼质量要求高。因其外径大且长，井眼稍有不规则或狗腿角偏大，免钻塞注水泥装置入井就困难；②打捞附件风险大。如果固井时，水泥浆没清干净或关闭孔回流水泥浆，势必将附件固住，造成打捞失败。

建议将免钻塞注水泥装置附件精密化，缩小其外径和长度，便于入井；打捞附件设置安全保险接头，一旦打捞失败可以安全脱手。

On Application of Drilling Plug－Free Cementing Equipment in Bamianhe Oilfield

WU Qing－fang，WANG Hai－feng，CHEN Cu－jing

（Qinghe Oil Production Plant of Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Shouguang Shandong，262714，China）

Drilling plug－free cementing equipment is a special tool used to trip down sand－prevention strings in horizontal section of horizontal wells and conduct casing cementing above the sand－prevention strings．It improves based on stage cementing device with the advantage of simple structure，reliable performance，easy operation，short working period and no need for drill－grinding after cementing．Its application in Bamianhe Oilfield has achieved good effect．

Drilling Plug－Free；Application；Horizontal Wells；Protective Casing

TE256

A

1009—301X（2012）04—0034—03

2012－04－25

吴庆舫（1966－），男，工程师，1988年毕业于重庆石油学校钻井专业，现在清河采油厂钻井项目部从事管理工作。

［责任编辑 周显斌］