套管锻铣工艺在大港油田的应用

2014-12-01吴墨染饶开波董超刘彬

长江大学学报(自科版) 2014年32期

吴墨染，饶开波董超，刘彬

（中石油渤海钻探工程有限公司第一钻井工程分公司，天津300280）

套管锻铣工艺是采用套管锻铣工具将套管从预计位置截断，然后将套管锻铣一节（一般5～20m）的技术，其目的是为了在侧钻过程中进行套管开窗，即依据设计要求在套管内某位置开一窗口或铣掉一段套管，侧向钻出一个新的井眼，最终实现重新完井［1］。大港油田中8－68－2井所在井区板Ⅲ油层发育较好，为有效开发剩余油藏，利用DPX－210锻铣工具对该井进行套管锻铣，以便向井口西南600m方向进行侧钻。下面，笔者以中8－68－2井为例，对套管锻铣工艺在大港油田的应用情况进行了探讨。

1 套管锻铣工艺

1.1 锻铣工具

在中8－68－2井现场施工中使用DPX－210锻铣工具，其主要由上接头、调压总成、活塞总成、弹簧、本体、刀片总成、限位扶正套和下扶正短节等部件组成，其工作原理如下［2］：当套管锻铣器下放到预定位置时，先启动转盘后开泵，此时泥浆流经活塞上的喷嘴产生压力并推动活塞下行，进而推动锻铣刀片外张，最终切割套管。当套管切断后，锻铣刀片（简称铣刀）逐渐外张并达到最大限定位置，此时可加压进行套管锻铣施工。施工完成后，活塞在复位弹簧的作用下复位，铣刀靠自重和外力收回到刀槽内，最后停转盘并进行起钻作业。铣刀正常工作状态图如图1所示。

DPX－210锻铣工具主要具有以下特点：①铣刀由硬质合金制成，其使用寿命较长且易于更换；②采用水力活塞结构，其可靠性高；③设计有调压杆，这样容易判断套管是否切断；④采用有限位扶正套和下扶正短节，保证工作状态平稳，能有效延长铣刀使用寿命，正确引导工具下行并提高锻铣速度。

图1 铣刀正常工作状态图

1.2 施工工序

套管锻铣之前需按要求试压，做好通井刮削、斜向器方位调整等前期准备工作，具体施工步骤如下：①井控准备。按要求安装井控设备，更换井口和钻井新四通，并安装好防喷器。②通井。下入∅215.9mm钻头通井至1860m（水泥塞顶面附近），对套管壁进行反复刮削，确保套管壁干净。③试压。注清水对井筒试压15MPa，30min压降≤0.5MPa为合格；试压达到要求后进行井眼准备工作。④下斜向器。将斜向器下至侧钻点位置，利用电测陀螺对准所需的方位后座挂斜向器，起出钻杆。⑤锻铣。下入开窗工具，对1830～1860m段套管进行锻铣作业。开窗完成后，利用铣锥对窗口反复进行修整，确保窗口满足下一步施工要求。

2 现场应用

2.1 基本概况

大港油田中8－68－2井于2008年9月10日完钻，完钻井深2866m，井型为三开定向井，油田井下作业队打水泥塞位置1859m。该井井身结构如下：∅339.7mm表层套管×150.96m＋ ∅244.5mm技术套管×2074.57m＋ ∅139.7mm油层套管×2862.48m。设计侧钻位置1857m，该位置井斜为18.32°，该段技术套管外径244.5mm，钢级为N80，壁厚为11.05mm。设计锻铣位置为1830～1860m，锻铣长度30m。为防止锻铣铁屑沉积过多后影响侧钻，决定将锻铣位置移至1794～1824m，预留30m口袋。

2.2 套管锻铣工艺的实施

第1趟钻的钻具组合为∅210锻铣工具×0.86m＋631／410×0.3m＋411／4A10×0.91m＋ ∅158mm钻铤×53.78m＋4A11／410×1.16m＋ ∅127mm加重×139.27m＋∅127mm钻杆，锻铣井段为1794～1802m，纯钻井时间30h。下钻至预定位置1794m，小排量开泵切割套管，转盘无明显憋跳现象。套管割断时，转盘扭矩突然变化较大，转盘憋跳现象较严重；套管割断后，转盘扭矩趋于平稳，泵压下降至8MPa，证明套管已经完全割断，铣刀已经完全张开［3］。锻铣工艺施工参数表如表1所示。

表1 锻铣工艺施工参数表

第2趟钻的钻具组合为∅210mm锻铣工具×0.86m＋631／410×0.3m＋411／4A10×0.91m＋∅158mm钻铤×53.78m＋4A11／410×1.16m＋ ∅127mm加重×139.27m＋∅127mm钻杆。自1801m继续锻铣至1815m，纯锻铣时间20h。因第1趟锻铣后期刀片磨损的原因，造成锻铣井眼尺寸小于井眼直径∅310mm，为保证下一步正常作业，需进行扩眼工作。扩眼前期，钻压泵压正常，铣刀使用正常。铣刀使用一半后，因锻铣工具内部活塞犯卡，导致泵压无法满足活塞继续下行，使得铣刀张开不完全，这会导致造成铣刀使用寿命和使用效率大幅度降低。

第3趟钻的钻具组合为∅210锻铣工具×0.86m＋631／520×0.3m＋521／410×0.91m＋411／4A10×0.91m＋∅158mm钻铤×53.78m＋4A11／410×1.16m＋∅127mm加重×139.27m＋∅127mm钻杆。自1815m继续锻铣至1824m的预定深度，纯锻铣时间10h。当锻铣至井深1820m时，泵压突然下降2MPa，其原因是调压杆断裂造成泵压下降，但上述情况并不影响锻铣施工正常作业［4］。

经过套管锻铣施工，通井后打水泥塞至1670m，候凝24h后，下入常规钻具修整塞面至上窗口1794m，下入1.5°螺杆配合MWD仪器成功定向侧钻。套管锻铣工艺在中8－68－2井的成功实施，表明该工艺技术可以为大港油田同类井侧钻施工提供重要参考。

3 施工注意事项

1）保证泵压稳定。施工中一旦发现泵压上涨超过1MPa，必须停止锻铣作业，在锻铣上窗口和下窗口之间循环活动钻具。当加压过大或溜、顿钻情况发生时，要立即上提钻具，防止铣刀损坏造成起钻。

2）当需要活动钻具时，应停泵后先上提钻具，转动转盘5～10min，这样有利于收回铣刀和下放钻具。

3）应保证泥浆性能满足携带铁屑要求，确保锻铣产生的铁屑能够携带至地面，防止因铁屑堆积于上窗口而造成卡钻事故。此外，作业过程中钻速突然加快时，要减小钻压保持匀速钻进，否则容易因铁屑太多而造成环空不畅，进而造成卡钻事故。若发生卡钻事故，不可硬提狠拔，以免损坏刀片，应采用先锻铣后上下活动钻具再用倒划眼的方法解卡，慢慢将工具提出窗口。

4）判断锻铣效果的一个重要指标是锻铣返出的铁屑形状及大小［5］（见图2）。图2中①为锻铣套管接箍时产生的铁屑；②为加压较大时铣刀切割深度较大产生的铁屑，此时若铁屑变成团状，应立即循环并减小钻压进行作业；③为正常锻铣时产生条状或较小片状的铁屑，说明钻压较合适。

5）起钻完后应对铣刀磨损情况进行分析，借此判断井下套管锻铣情况：①若刀具磨成 “钩子”形状，说明工具正在进行有效锻铣，不需更换刀片；②若刀具磨成 “锥形”，说明施工中加压过大造成铣刀磨损严重，此时应更换刀片。