曹妃甸油田EZSV桥塞套铣打捞分析研究

2018-12-06范子涛王昆剑陈璐思

钻采工艺 2018年6期

范子涛，王昆剑，乔腾，陈璐思

(1中海油能源发展工程技术公司2渤海石油管理局)

固井作业是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，主要目的是保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水与地层。固井质量不合格会存在很大的潜在危险，更容易引起井喷等重大事故。射孔挤水泥作业是固井质量不合格的一种补救措施，应根据挤水泥层段的地层物性、井下套管状况、挤水泥压力等因素针对性选择适宜的挤水泥方法。

钻井平台日费较高，考虑油田整体作业进度，特别推荐使用射孔+EZSV桥塞封堵挤水泥方案。相比其他方案，能实现不占井口候凝，兼顾其它槽口作业，切实实现降本增效的目的。

EZSV桥塞在曹妃甸油田的应用是渤海油田少有的实例，其坐封验封方式简单可靠，挤注作业风险低。因EZSV桥塞在渤海油田无参考案例，且水平井使得套铣打捞作业难度增大，本次作业摸索、积累了宝贵经验，可为后期应用提供参考。

一、曹妃甸油田概况

曹妃甸油田位于渤海西部海域，油田所处海域平均水深22．5～28．0 m，地层压力系数1．01，属于常压常温油藏，地层压力梯度为0．97 MPa/100 m，地层温度梯度3．54℃/100 m，原始地层压力14．5 MPa，根据最新的压力数据，油田的地层压力并未下降。

水平井钻完井技术已在油田广泛应用［1－5］，CFD－XXH设计Ø177．8 mm尾管下至3 905．0 m，设计完钻井深4 311．0 m，为曹妃甸油田最深油井。XXH在下Ø244．47 mm套管到2 700 m发生漏失，井口失返。套管下到位后(3 201．8 m)，堵漏无效，随即进行固井作业，固井作业期间无返出。固井作业结束后测CBL，结果显示水泥浆返高到2 620 m左右(1 166～2 616 m之间共15个油层段漏封)，考虑批钻及整体钻完井作业进度，合理优化经费方案，采取射孔+EZSV桥塞封隔挤水泥方案封隔油层见图1。

图1 XXH井深结构示意图

二、EZSV桥塞情况

1．EZSV桥塞介绍

EZSV桥塞由张力套、滑阀、上卡瓦锁紧机构、上卡瓦、上卡瓦椎体、密封胶筒、下卡瓦锥体、下卡瓦等部件组成，见图2。

EZSV桥塞是利用密封胶筒在套管内的膨胀以达到封隔井筒通道而进行封堵作业的一种特殊井下工具。其坐封原理为:通过机械坐封工具顺时针方向旋转坐封工具芯轴(见图3)，带动反扣螺纹管转动，推动坐封筒向下移动，产生的压力作用于上卡瓦使其坐封。然后，上提EZSV工具，拉力作用于张力套，通过上下锥体对密封胶筒施以挤压，当拉力达到一定值时，张力套断裂，坐封工具与EZSV脱离。上、下卡瓦紧紧镶嵌在套管内壁上，密封胶筒膨胀并密封，完成坐封。

图2桥塞结构

图3坐封工具示意图

2．EZSV桥塞优势

EZSV桥塞坐封方式为机械坐封，可靠性强。利用本体滑阀的开关可实现封隔挤注水泥的功能。水泥挤注完成后可迅速关闭滑阀起钻，封隔水泥浆。同时实现不占井口候凝，节省时间，降本增效。后期可通过套铣打捞进行回收，最大可能减少进行残留物，方便下一步钻完井作业。

3．套铣打捞可行性分析

3．1桥塞当前状态介绍

EZSV桥塞目前坐封于Ø244．47 mm(47PPF)套管内，对应深度为2 483 m，对应井斜74°，最大狗腿度位置为179．69 m，狗腿度5．98°/30 m。

桥塞上下卡瓦紧咬套管壁，且具有上下止动特点，上卡瓦向上止动，下卡瓦向下止动。中间胶皮处于膨胀状态，桥塞坐死在套管壁。

3．2套铣打捞可行性分析

对于卡瓦具有上下止动特点的封隔器，无法通过过提或下压等方式进行解封。永久式封隔器，可采用磨铣、PDC钻头钻穿、套铣打捞等方法破坏桥塞机构进行回收处理［6－8］。

考虑CFD－XXH井后期继续钻进下套管及完井作业，套铣打捞可最大程度的减少井下残留物，符合作业要求。所以作业方案可确认为:通过套铣桥塞上卡瓦，破坏止动机制，挤压状态的胶皮得以释放，进而套铣胶皮，最终可尝试向上打捞提活桥塞。

三、现场应用

1．作业难点

(1)CFD－XXH为大斜度水平井，EZSV桥塞目前坐封深度为2 483 m，对应井斜74°，最大狗腿度5．98°/30 m，存在水平段长、摩阻大、不易起下钻和传递钻压及扭矩、井壁稳定性差等作业难题，增加了套铣和打捞的风险及难度［9］。

(2)EZSV桥塞各部分材质不同，套铣作业时参数变化大，尤其是上卡瓦材质为硬铸铁，强度较大，增大套铣难度。

(3)套铣胶皮时，由于胶皮具有韧性，极易出现蹩停现象，增加卡钻风险。

(4)大斜度水平井中，打捞管柱受力更加复杂，很容易发生井下管柱断、脱事故，套铣打捞作业卡钻风险大。

(5)EZSV桥塞芯轴(OD:110 mm)凸出部分较短仅为50 mm，且与桥塞本体(OD:196．9 mm)有明显变径，增加打捞难度。

2．套铣EZSV

2．1优化钻具组合

一般的套铣钻具大多为:铣鞋+套铣管+顶部接头+钻杆，本次套铣作业的主要目的是完成上椎体、上卡瓦、胶皮的套铣，破坏EZSV桥塞上下止动机构，并尝试提活，方便打捞作业。结合水平井作业难点及易卡钻风险，特别从钻具优化方面做出调整:

(1)增加震击器，预防出现卡钻时可实现震击解卡;震击器位置应靠近落鱼。

(2)增加打捞杯，增加液体循环流速，改善流态，易于携带碎屑。

(3)采用倒桩结构，增加加重钻杆，且位置在井斜小于45°、狗腿度小于4°/30 m处，方便钻压传递。

本次套铣作业钻具组合从下到上为:Ø206．4 mm长城齿铣鞋(ID:Ø168．3 mm，带底齿、内齿，无外齿)+Ø206．4 mm套铣管+顶部接头+Ø168．3 mm打捞杯4个+变扣(431×411)+Ø127 mm短钻杆1根+Ø165 mm震击器(上击637 kN下击284 kN)+Ø127 mm钻杆+Ø127 mm加重钻杆5根+Ø127 mm钻杆。

2．2优化作业参数

EZSV桥塞各部位材质不同，套铣难易程度不同，采用分段套铣解卡技术成功率很高［10］，根据不同材质对套铣参数做适当调整:

(1)上卡瓦材质为硬铸铁，硬度较大，可适当增加钻压，提高转速，进而提高套铣效率。

(2)套铣胶皮时，应降低转速，出现憋停现象及时释放扭矩，提活钻具，防止卡钻。

2．3作业过程

钻具到位前测试上提上放，大排量冲洗鱼顶。探桥塞鱼顶2 483．28 m，上提2 m测试钻具静止空转扭矩，记录作业参数:转速60 r/min，扭矩18 kN·m;缓慢下放钻具，开泵，调整泵压至3．5 MPa，转速60 r/min，扭矩11 kN·m;继续下放钻具，扭矩由11 kN·m增加到20 kN·m，泵压由3．5 MPa逐渐增大到4．5 MPa。

(1)套铣锁环槽。锁环槽长65 mm，锁环槽部位材质为软铸铁，其内部锁环为铝质，套铣顺利。

(2)套铣上卡瓦。桥塞上卡瓦材质为硬铸铁，硬度较大，在不改变作业方式的状态下几乎无进尺。为此调整施工参数，提高转速，增加钻压。

(3)套铣上椎体。上椎体材质为软铸铁，套铣参数稳定，套铣顺利。

(4)套铣胶皮。钻具上下震荡，期间多次出现蹩停，停转速释放扭矩，上下活动钻具，适当降低转速。

3．捞筒打捞EZSV

3．1优选工具及钻具组合

常规井打捞钻具组合(从下至上)一般为:打捞工具+震击器+加重钻杆+钻杆。结合水平井作业难点及EZSV桥塞结构做出以下调整:

(1)选用短鱼头打捞筒。桥塞芯轴(OD:110 mm)凸出部分50 mm，且与桥塞本体(OD:196．9 mm)有明显变径，常规捞筒引鞋过长无法正常吃入落鱼;当落鱼无法提活时，可通过正转脱手，避免倒扣，安全可靠。

(2)采用倒桩结构，增加加重钻杆，且位置在井斜小于45°、狗腿度小于4°/30 m处，方便钻压传递。

本次打捞钻具组合(从下到上):Ø149．2 mm短鱼头打捞筒(配Ø107．95 mm篮瓦及止动环)+Ø127 mm短钻杆1根+Ø165 mm震击器(上击637 kN下击284 kN)+Ø127 mm钻杆+Ø127 mm加重钻杆5根+Ø127 mm钻杆。捞筒篮瓦打捞尺寸为Ø107．95 mm，芯轴直径110 mm，较打捞外径小2．05 mm。

3．2作业过程

正确组合钻具入井，合理配长，下钻探桥塞顶深2 483.5 m，测上提悬重1 078 kN，下放314 kN。大排量冲洗鱼顶10 min，上提钻具2 m，测试钻具静止空转参数:排量560 L/min，泵压0．5 MPa，转速20 r/min，扭矩25～28 kN·m;缓慢下放钻具至2 483．5 m，悬重变为568 kN;下放钻具悬重降低至519 kN，泵压升高至4．2 MPa，确认桥塞进入打捞筒。

继续下压施加更多钻压，缓慢上提钻具，最终提活桥塞，注意保持平稳起钻，出现挂卡时应严格控制起钻速度［11］。