旋转固井技术在埕海油田的应用分析

夏汉玲

【摘 要】 埕海油田在渤海湾人工岛上钻完井，主要实施水平井与大位移井居多，地层疏软而且井径不规则，对固井要求高，本文介绍了旋转套管固井工艺技术的基础原理、优点及其所需适用条件。由此证明了旋转套管固井工艺技术能大大提高顶替效率、改善界面固井质量、有效防止气窜，具有广阔的推广应用前景。

【关键词】 旋转固井；大位移井

1.基本情況

大港油田埕海油田人工井场位于河北黄骅市，关家堡村以东的滩涂海域水深4m的极浅海地区，大部分井的斜深在3500m～4500m，垂深1067.9m～1569.3m，水平位移在1000m～2000m之间，水垂比在1.96～3.92之间，长裸眼段下套管作业难度大。大位移水平井Ф139.7mm生产套管需下入长裸眼（1500m左右），斜度大（85°左右）、水平位移大，下入摩阻较大，套管段可能会产生屈曲变形下入难度大，甚至不能下到预定深度；上部地层疏松，井壁易跨塌井径不规则，井眼几何形状在周向呈椭圆形，在轴（径）向呈弯曲曲线形，在保证套管安全下入的前提下，使扶正器下入数量受到限制极易影响顶替效率；井斜角大，裸眼段较长，对于井筒的低边钻井液很难被水泥浆顶替干净；易发生固相沉积，形成沉积带，而沉积带很难被完全清除，从而影响界面胶结质量；为了提高顶替效率，需要加大排量，容易造成堵塞环空，造成严重的固井事故。

2.旋转固井技术

旋转套管固井技术就是在套管注水泥期间从地面通过某一动力源旋转套管柱，使整个管管串旋转，让水泥更充分地顶替掉泥浆，它能大大提高套管注水泥的成功率，提高固井质量，从而使成本大大降低。井眼不规则和套管不对中是影响水泥浆顶替效率的两个主要因素。套管在井眼中完全居中是不可能的，一般都是靠向一边。套管越靠近井壁，靠近井壁一侧的环空泥浆的顶替就越困难。在井眼中，任何一种交替和迅速改变套管位置的运动都能把粘滞的泥浆刮入或混入循环的水泥浆中。上下活动能使偏心空间下部的静止泥浆分散开，但是却难于使水泥充满其间。当套管柱旋转时，套管对泥浆有拖拽作用能帮助搅动或驱扫静止的泥浆，从而，提高水泥浆顶替泥浆的效率。另外，如果在尾管下入过程中遇阻，套管下不去，还可以通过旋转套管进行划眼，使套管顺利下到预定位置。

2.1摩阻预测分析

摩阻系数的确定是摩擦阻力计算与分析的基础。下套管摩阻系数的选取是通过最后一次电测通井后记录不同井深时的上提大钩悬重和下放井口大钩悬重，计算出摩阻力，反算求得摩阻系数（其方法是，利用现场采集到的大钩负荷、井眼轨迹、钻具、钻井液密度、钻压及扭矩等工程参数来反演出管柱与井壁的摩擦系数），作为下套管预测摩阻力。最后用专用软件模拟分析是否可以实现旋转套管固井。

2.2套管驱动系统CDS

在下套管作业前，把CDS系统与顶驱相连接，由顶驱提供旋转动力，CDS系统自带一个液压工作站，为锚定套管提供动力。自带密封系统，可以实现套管与CDS的密封，在循环的时候，泥浆不会从套管顶部溢出。如果需要使用该系统时，先给套管座上手提卡瓦，然后下放顶驱，使CDS的卡瓦部分进入套管，操作控制台使CDS锚定住套管，司钻上提顶驱，确认锚定成功后即可实现套管的上提下放、旋转、循环泥浆。

2.3偏心导向引鞋

有利于清除掉不干净井壁，清除水平井低边沉屑水力和机械力相结合式设计，可打穿井眼阻力段，即便在井眼不稳的情况下，也可确保将套管下到井底。

2.4扶正器安放

扶正器选型与安放位置设计由于在大斜度段或水平段，在套管柱的重力作用下扶正器要承受较大负荷，通过综合分析对比选用刚性螺旋扶正器和刚性滚轮扶正器比较合适，刚性螺旋扶正器安放在裸眼段，刚性滚轮扶正器安放在套管内。刚性螺旋扶正器一是在井壁不规则时下套管过程中，螺旋扶正器可产生一定横向扭矩分力，使扶正器产生转动从而减轻下套管的阻力，二是在管外环空中，当水泥浆穿过扶正器螺旋片时产生旋流，改善了环空流场，从而可提高水泥浆顶替效率，对提高固井质量十分有利。滚轮扶正器安放在上一层套管内，这样有利于减少下放的阻力和减少旋转时候的阻力。

3.结论与建议

1.对大斜度井必需强化井眼准备技术措施，有效的清除岩屑床、降低（管柱、钻井液）摩阻，固井前适当降低钻井液粘切，确保套管能顺利下入。

2.开展套管下入摩阻预测分析选用顶驱驱动系统和导向引鞋下套管技术，保证套管能顺利下入到预定位置。

3.选择适当的扶正器类型并优化扶正器安放位置，确保套管居中度≥67%。

4.根据井况，前期用软件分析，模拟是否可使用旋转套管固井技术。

5.根据前期软件模拟和通井信息，选择合适的套管或者加扭矩环确保套管可以旋转。

参考文献：

1.旋转尾管注水泥新技术介绍，张宏祥，钻采工艺，第12卷

2.复杂井眼条件下旋转套管速度对固井质量的影响，步玉环，郭胜来，马明新，李红

3.旋转固井扭矩计算，郭建华，佘朝毅，谢明华，孙万里

4.旋转尾管固井工艺技术的研究与应用，胡兴富，李永和，王国新

5.国内外振动固井技术的发展现状，韩玉安，孙艳龙，王洪朝