尾管回接固井常见问题分析及对策

2016-09-15李风雷杜鹏德

西部探矿工程 2016年2期

关键词：尾管磨痕喇叭口

李风雷，杜鹏德

（1.长江大学石油工程学院，湖北武汉430100；2.德州大陆架石油工程技术有限公司，山东德州253005）

尾管回接固井常见问题分析及对策

李风雷*1，杜鹏德2

（1.长江大学石油工程学院，湖北武汉430100；2.德州大陆架石油工程技术有限公司，山东德州253005）

尾管回接是指尾管固井之后因特殊需要将套管回接到井口的过程。但是在实际施工过程中，尾管回接常常出现回接筒损坏、铣鞋磨铣不到位、回缩距计算不准、环空油气水窜、水泥浆提前稠化等问题。在总结回接固井存在问题的基础上，借助典型案例对尾管回接常出现的问题进行分析，并提出相应的解决方案。

尾管回接；回接插头；固井；磨铣；回缩距

在油气井固井施工中，回接固井是最简单的一种固井方式，由于其施工过程全部在套管内完成，无井眼轨迹、井壁稳定性、地层流体等不确定因素的影响，基本不会出现恶性事故。但在近些年的油气井回接固井施工中出现的一些问题说明，回接固井还有许多需要注意的问题，若忽视了这些问题，轻则造成工期延误，增加钻井成本，重则对油气井的井身质量造成严重影响，给后期的油气井投产带来隐患。对回接固井中存在的问题进行了分析，并对典型井例进行了剖析，同时提出了相应的对策和建议。

1　回接筒损坏

回接筒的损坏一般包括喇叭口位置的磨损变形，以及回接筒内壁的损坏。回接筒损坏轻则引起插头插入后密封不好，影响回接筒位置固井效果，重则导致回接插头不能插入回接筒，若现场判断失误，甚至可能导致井的报废。而回接筒的损坏大多是由于尾管固井后扫水泥塞方法不正确引起的。扫上塞时由于判断失误导致钻头在喇叭口位置研磨时间过长或者扫回接筒内水泥塞时转速过快，钻头离心力过大与回接筒内壁发生撞击造成内壁凹陷或形成毛刺都会引起此类问题。

1.1实例简介

TP138X井三开Ø311.2mm钻头完钻井深5598m，Ø244.5mm尾管排列回接筒顶深为3034.67m。尾管固井留上塞约520m。当钻至3040m处时，长时间没有进尺，以钻压11～15t，转速47r/min在此位置扫塞时间约为40min。

然后下小钻头扫回接筒内水泥塞。在钻头过回接筒位置时，有轻微的遇阻显示，转动转盘后可以下放钻具，之后直接下钻至3060m，后面没有遇阻现象，确定回接筒内无水泥塞后起钻。

起钻完后下铣鞋对回接筒进行磨铣。下外径为260mm的专用铣鞋，至回接筒位置，接方钻杆，钻具正常悬重116t。钻具下压10t，下深3039m，上提钻具1m，开始铣回接筒，反复磨铣4次，最大钻压4t，扭矩11～14kN·m。

磨铣完回接筒后，起出铣鞋检查，发现铣鞋下部的4个斜肋完好无损，而且没有预期明显的磨痕，但是上部的4条直肋却受损严重。

1.2原因分析

铣鞋斜肋部无磨痕，可见未铣到回接筒底，而直肋部的磨痕则说明在磨铣过程中管内有突出物，而这个突出物只有可能在回接筒的喇叭口位置。由于喇叭口位置管壁比较薄，长时间大钻压的研磨很容易对喇叭口造成损伤，造成喇叭口位置发生变形、卷曲。喇叭口位置发生变形之后铣鞋不能全部通过喇叭口进入回接筒内，在钻压的作用下铣鞋向一侧偏斜，导致直肋部位与喇叭口接触，直肋上的磨痕就是这样产生的，而铣鞋的硬度并不足以修复已经卷曲的喇叭口，而磨铣时所压的吨位也不足以使铣鞋强行通过喇叭口。这样从钻台仪表上看来和扫到回接筒底的现象基本一致。

1.3处理措施

首先下平底磨鞋对喇叭口位置进行磨铣，将回接筒顶部喇叭口变形的一段磨掉10cm左右，然后下铣锥对喇叭口进行修复。修复完毕后重新下专用铣鞋磨铣回接筒内壁，确认无异常后下套管，进行回接固井。

1.4结论

（1）回接筒的变形一般都是由于扫塞方法不正确引起的，扫塞时应准确及时的判断是否扫到回接筒底。扫至距回接筒顶5m以内时，应降低钻压和转速，并密切关注扭矩和进尺的变化情况。扫到回接筒顶时扭矩会有明显而且大范围的剧烈变化，而且可观察到明显的跳钻现象且进尺明显降低。这种现象出现后应果断停止继续扫塞，避免损坏回接筒。

（2）铣鞋并无修复回接筒变形的能力，一旦回接筒发生变形，应下入其他辅助工具进行修复。

（3）回接筒的损坏一般为喇叭口位置的变形，可通过下磨鞋或铣锥的方式进行修复，修复时应结合具体的喇叭口损伤情况进行决策，变形程度难以认定时可利用铅模等工具进行确认，以达到对症下药的目的。

2　铣鞋磨铣不到位

铣鞋磨铣不到位是另一个可能引起施工事故的隐患，磨铣不到底说明井下情况异常，回接筒变形或者有井下落物，这时不可盲目进行下套管作业。正常情况下铣鞋磨铣到回接筒底后会在铣鞋的斜肋部形成一道磨痕，一般来说，根据磨痕我们可判断出铣鞋是否已磨铣到回接筒底部，但是实际施工中我们发现，磨痕并不能作为铣鞋位置的唯一判断依据。

2.1实例简介

元陆8井是元坝地区一口元坝陆相中浅层专探井，在进行7″尾管回接施工过程中发生了铣鞋磨铣不到底的事故，由于磨铣过程与磨铣到回接筒底的现象极为相似，现场施工人员误以为已经磨铣到底，下入回接套管后插入试压时不能起压，后不得不起套管重新进行磨铣，造成了一定的经济损失。

第一次磨铣回接筒时下铣鞋至井深2481.91m处遇阻，下压悬重由83t降至76t，悬重下降8t，操作人员判断铣鞋已进入回接筒底部，于是上提1.3m开始磨铣回接筒，缓慢下放，转盘转速45r/min，磨铣6min，扭矩35～5kN·m，于2481.91m处遇阻，缓慢下压6t，扭矩3～9kN·m。上提1.3m，继续磨铣，于2481.91m遇阻，缓慢加压至8t，磨铣3min，转盘转速45r/min，扭矩3～9kN·m。磨铣完毕循环出磨铣碎屑后起钻。起出铣鞋进行检查时发现铣鞋斜肋部有明显磨痕，磨痕直径为160mm，与正常现象基本相符。后进行下回接套管作业，下到位后，回接插头试压失败，密封失效。随后起套管，回接插头起出后发现导向头下部有5个1～2cm长度呈段状分布的压痕，证明了回接插头没有插到位。

2.2处理方案

由于尾管固井结束后没有留上塞，可排除扫塞导致回接筒变形的可能，应为其他原因如异物引起的阻卡，使用磨鞋有可能对回接筒造成不必要的损伤。现场决定第二次下铣鞋对回接筒进行磨铣，适当加大钻压希望能磨铣到回接筒底部。

与上次相同，铣鞋于2481.91m处遇阻，缓慢下压10t，扭矩在5～19kN·m范围内波动，有明显跳钻现象。上提1.5m，继续磨铣，遇阻点还在2481.91m，缓慢加压至4t，磨铣1min后，突然放空，悬重恢复至84t，停转盘，继续下探1.10m遇阻，此时井深2483.01m，下压悬重由84t降至70t。放空1.10m，而回接筒的插入长度是1.095m。这就确认了第一次磨铣没有到位。

2.3结论

（1）插头下插到位进行试压时若不能起压，除了密封圈脱落的原因还应考虑到插头未能进入回接筒。

（2）磨痕是判断是否磨铣至回接筒底的一个重要的判断依据，但仅仅依靠磨痕进行判断是不够的，还要结合扭矩、钻压等其他情况进行判断，只有综合进行判断才能做出准确的判断。

（3）为防止轻微阻卡引起的磨铣不到位，最后一次磨铣到回接筒底时可适当加大钻压至10t左右并延长磨铣时间，最大程度上减少磨铣不到位的可能性。

3　回缩距计算不准

回缩距的计算在尾管回接施工过程中起着很重要的作用，特别是在与芯轴式套管悬挂器配合使用时，对回缩距计算的准确性要求尤其高一些。管串上部的套管悬挂器要求承受一定的拉力之后才能保证密封，而管串下部的回接插头也必须插入到位才能确保密封，若计算出现误差，造成回接插头插入不到位或者悬挂器吃不上吨位，都会引起严重的固井事故。回接固井回缩距的计算需要考虑2部分的内容：固井结束回接插头插入回接筒后下压时引起的回缩距和水泥返到环空后引起的管串的回缩。

下压引起的回缩距：

水泥返到环空引起的回缩：

总回缩距：

式中：K——接头影响系数，一般取0.85～0.95；

L——送入钻具长度，m；

E——钢材弹性系数，2.059×105MPa；

F——回接套管截面积，cm2；

W——设计下压吨位，N；

G——回接套管在空气中重力，N；

ρc——套管在水泥中浮力系数，无因次；

ρm——套管在泥浆中浮力系数，无因次；

Δl、Δl1、Δl2——回缩距，m。

实例简介：元陆27井三开Ø215.9mm钻头完钻井深4786m，尾管排列回接筒顶深2984.06m，回接固井时井口采用芯轴式悬挂器进行悬挂，固井施工结束后放回水，发现倒返严重，关井口，回压3～4MPa，重新核算管串数据，发现回缩距计算有误，芯轴与插头间套管下入偏短，插头无法全部插入，密封件及循环孔的大部分都位于回接筒以上，导致插入后不能密封。

4　环空油气水窜

尾管固井质量差会给后续的回接施工带来很多的难题。若下部地层存在高压油气水层，很容易发生环空油气水窜，造成回接固井的失败。若下部地层存在低压易漏地层，又容易发生水泥浆进入地层，污染油气层。这些问题会严重影响钻井作业连续进行和油井正常投产。封隔式回接装置可用来解决尾管重叠段固井质量差的问题。这种回接装置由提拉接头、弹性卡瓦、锥体、膨胀胶筒、锯齿卡簧、锁紧套、弹簧套、密封组件、导向头接箍、铝制引鞋等部分组成。其操作程序为：使用送入工具或套管将封隔式回接插头送入到井内尾管顶部回接筒内，注水泥后坐封封隔器；或者直接将插头插入到回接筒内，下压一定坐封力，坐封封隔器，胶筒充分膨胀封隔环空，堵塞油气水上窜通道。

5　水泥浆提前稠化

水泥浆提前稠化无论在何种工艺的固井施工过程中都会引起极其严重的事故。在回接固井施工中由于施工环境相对稳定，水泥浆稠化时间的不确定性影响因素较少，一般不会发生水泥浆提前稠化的事故，但也正是由于可能性小，导致一些固井从业人员对此严重性认识不足，准备工作不细致，引发本来不应出现的事故。在回接固井过程中水泥浆的提前稠化失去流动性不仅会造成水泥留在管内不能替出，管内水泥塞长而环空返高不够的“灌香肠”事故，更危险的是水泥稠化过程中会引起管串浮重急剧下降，实际的回缩距比计算值大幅增加，导致预留的回缩距不能保证回接插头顺利到位。更加危险的是水泥浆直接闪凝，将套管固死，有可能引起井的报废。因此，若回接施工中发现水泥浆有提前稠化的迹象，应果断在水泥完全凝固前将回接插头插入到位，避免更大的事故。