尾管固井回接筒铣锥限位清铣及修复技术

2021-05-24刘德平廖富国

天然气技术与经济 2021年2期

刘德平付焘杨璨廖富国董宇杨林

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司川东钻探公司，重庆 401147）

0 引言

深井套管固井一般采用先尾管再回接的固井技术，177. 8 mm 悬挂器回接外筒喇叭口壁厚只有5 mm，位于回接外筒顶部（图1），在钻井作业中比较容易被损坏［1-13］。尽管尾管坐挂后要实探喇叭口井深，也要求送尾管钻具不能倒换，由于种种原因仍然可能损坏回接外筒上部喇叭口，近年来发生了GS001-H20 等3 井次损坏回接外筒上部喇叭口的事件，其中GS001-H20 井固井施工损失时间为12 d、MX009-H13井固井施工损失时间为8 d。

图1 回接外筒示意图

1 现状及存在的问题

1.1 技术现状

现在所使用的回接固井工具由回接外筒和回接插入筒组成［14-17］，回接插入筒外有4 道高强度密封件，有效密封面从底部往上2. 5m 以内均布（图2）。回接外筒由短喇叭口和密封面构成，常用的∅177.8 mm 尾管回接外筒上部喇叭口长度为50mm，喇叭口外径为∅210 mm，内径从∅200 mm 逐渐过渡到回接外筒密封面内径∅186 mm+，回接筒外筒结构如图2 所示。回接固井前采用柱状铣锥（最大外径为∅186 mm），清铣密封面柱状铣锥如图3 所示。如果回接外筒上部喇叭口损坏，柱状铣锥清铣无法修复回接外筒上部喇叭口。

图2 回接筒结构示意图

图3 柱状铣锥结构示意图

1.2 存在的问题

回接外筒喇叭口损坏后，通常采用∅200 mm 普通铣锥（图4）清铣、修复回接外筒喇叭口［18-21］，由于回接外筒喇叭口短，长度只有50 mm，要么清铣不到位造成回接内筒进不去、要么可能铣坏密封面造成密封失效。

图4 普通铣锥示意图

GX2 井铣喇叭口未到位回接固井失败。出于保护喇叭口的考虑，以前尾管固井后一般喇叭口上水泥塞预留0.3～0.5 m 不钻完，由于钻具误差实际水泥塞达2 m以上，形成了2 m以上水泥环，回接固井前用∅200 普通铣锥铣了近1 m，由于未铣到喇叭口，回接固井失败，采用永久式封隔器完井。

GS001-H20 井回接外筒密封面铣坏。该井下柱状铣柱铣喇叭口，下回接外筒+套管柱进行试回接，下至回接外筒喇叭口处，通过多次旋转换、上提下放回接筒无法插入回接外筒，开泵下放仍无法通过，泵压也无变化。①再次下铣柱清铣喇叭口：下铣柱至井深2 680.08 m遇阻50 kN，磨铣喇叭口，工具磨铣位置在2 680. 08 m 处，10 h 后起钻完成。②再次试回接：再次下回接筒至井深2 680.08 m 试回插，关井反憋2次均无套压，正眼冒泥浆。开泵转动钻具下探，泵压、扭矩无变化，回接筒插入不成功。分析认为可能是套管变形或者回接外筒喇叭口损坏。③下普通铣锥（图4）磨铣喇叭口：下∅200 mm普通铣锥磨铣井段2 680.18～2 682.70 m，循环返出大量丝状铁屑，无水泥颗粒返出。经电测实际上由于长度（深度）误差铣锥已铣通了长2.80 m内径∅186 mm密封面（图5），平均内径为∅196.57 mm，后经加工特殊插入筒完成回接固井作业。

2 技术改进的必要性

回接外筒上部喇叭口壁厚只有5 mm，在钻上水泥塞、起下钻等钻井作业中容易损坏。专用柱状铣柱和普通铣锥结构不一样、功能不一样、清洗或修复的部位也不一样。专用柱状铣柱主要清铣回接外筒密封面。普通铣锥可以清铣、修复回接外筒上部喇叭口部分，由于长度（深度）误差可能铣坏回接外筒密封面，造成密封失效。

2.1 柱状铣锥

图5 电测解释数据

专用柱状铣柱是清铣回接外筒密封面，密封面近段长为2.8 m，清铣后下入带有4 道密封环的回接筒实现管柱密封（图3）。

2.2 普通铣锥

普通铣锥没有限位装置，采用普通铣锥清铣、修复回接外筒喇叭口（图4），由于长度（深度）误差清铣过回接外筒喇叭口后仍可以继续向下铣，铣坏回接筒外筒密封面造成密封失效。

3 技术改进

3.1 工艺限位

第一步下钻头或者磨鞋实探喇叭口深度。第二步采用普通铣锥（图4）限段长清铣、修复回接外筒喇叭口。

3.2 限位铣锥设计

改进普通铣锥结构、增加限位装置（图6），设计限位铣锥。从工具层面上实现限段长清铣、修复回接外筒上部喇叭口。短喇叭口长度为50 mm，设计的限位铣锥清铣、修复段长最多为110 mm。

图6 限位铣锥结构示意图

4 现场应用

4.1 工艺限位清铣、修复

GS001-H27 等井在回接外筒喇叭口变形或者损坏，采用工艺限位清铣、修复回接外筒喇叭口。该井下铣柱钻至井深2 657.35 m提前探得喇叭口（钻塞探得喇叭口为2 659.02 m，此次误差1.67 m）；然后下215.9 mm 牙轮钻头钻至井深为2 659.57 m 探得喇叭口起钻完；下普通铣锥（图4）限段长为0. 20 m 清铣、修复回接外筒喇叭口至井深为2 659.77 m，回接筒插入顺利、密封可靠、固井成功。

4.1 限位铣锥清铣、修复

MX001-H13井177.8 mm尾管固井后实际回接外筒喇叭口井深为2 715.82 m，下∅186 mm-柱状铣锥（图3）至井深2 715.98 m遇阻无法通过。下加工的限位铣锥（图6）至井深2 716.03 m遇阻，清铣、修复至井深2 716. 18 m，清铣、修复段长为0. 15 m。经清铣、修复后回接筒插入顺利、密封可靠、固井成功。