浅谈9-5/8″套管固井水泥精准返高控制工具的应用

秦天宝 石磊 刘东东 柳海啸 邱小华

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300452）

渤海油田至今已开发40周年，部分区块已经进入中后期开发阶段，为了维持这部分区块的产量，加密调整井的布井数量越来越多，而受限于海上油田开采的特殊环境，加密调整井只能利用原有低效井（无生产价值）槽口，老槽口重复利用首先是处理内层9-5/8″套管，9.625寸套管处理时由于固井水泥的影响基本都会涉及到磨铣或套铣套管作业，磨铣套管作业的磨铣效率很低，而且经常出现铁屑不能及时返出而发生憋压卡钻事故，或则返出的铁屑堵塞返出槽停工清理的情况，套铣作业经常会出现套劈套管的情况[1-3]，这些复杂情况的出现更加剧了作业时效低成本高的问题。如果能精准控制固井水泥的返高，那么后期处理9-5/8″套管时就能够一次切割打捞出套管，从而避免转入套铣或磨铣作业，传统的控制固井水泥返高的方法为井容估算法[4]，该方法通过电缆测井径或扫稠浆、投电石来估算井容，从而控制注入水泥浆量达到控制水泥返高的目的。实践证明该方法估算出的井容误差较大，主要是由于钻井初期使用海水膨润土浆钻进，实际井径较大、井眼不规则，套管扶正器加放较少，套管不居中，顶替效率不佳造成的[5-6]。9-5/8″套管固井水泥精准返高控制工具的引进和应用，很好的解决了水泥返高无法精准控制的问题，现场实际应用中既保证了井筒完整性又控制了水泥返高，应用效果良好。

1 9-5/8″套管固井水泥精准返高控制工具介绍

精准返高控制工具由反复插拔密封插头和悬挂器单元两部分组成，悬挂器单元可以根据外层套管磅级调节悬挂器卡瓦尺寸通过打压来坐挂在外层套管上，理论坐挂压力为2000-2100psi；插拔密封接头可以实现反复插拔，该工具拔出来实现循环清洗上部水泥，插进去实现密封，保证井筒完整；精准返高控制工具上下扣型为BTC，与渤海油田常用的9-5/8″套管扣型一致，能实现直接连接。反复插拔密封插头和悬挂器单元具体性能参数如下表。

项目名称 单位 参数 项目名称 单位 参数可反复插拔密封插头有效长度 mm 4290最大外径 mm 308 最大外径 mm 308最小内径 mm 220.5 最小内径 mm 220.5有效长度 mm 3814悬挂器单元

坐挂剪钉压力 psi 1750测试密封能力 psi 5000测试抗拉 t 350过流面积/68ppf cm2 130坐挂卡瓦 组 2材质 / P110与套管连接扣型 / BTC测试密封能力 psi 5000密封数量 组 3测试抗拉 t 350允许下压 t 100推荐丢手正转圈数 r 20材质 / P110与套管连接扣型 / BTC最小上提泄压高度 mm 1270可反复插拔密封插头悬挂器单元

2 9-5/8″套管固井水泥精准返高工具的工作原理

精准返高工具与9-5/8″套管连接下入，下入深度在上层套管鞋以上150m左右，套管下到设计深度后，循环，按常规套管固井工艺固井结束后，套管内憋压2000-2100psi使悬挂器单元上的坐挂卡瓦张开，实现坐挂。完成坐挂后放压，上提套管串至反复插拔密封插头处受拉2-4t，控住扭矩小于1000N.m正转套管串20圈脱手密封插头，上提1.2m左右拔出密封插头后开泵循环出上部的水泥浆，水泥浆循环干净后停泵，下放重新插入密封插头，插入后理论下压10t即可实现管柱的重新密封和锚定。密封和锚定成功后给套管串试压1500psi验证井筒完整性。该工具使用后，工具之上的套管环空没有水泥，后期老槽口重复利用需要处理9-5/8″套管，只需一次切割就能打捞出精准返高工具之上的套管串。

3 现场应用

3.1 基础数据

9-5/8″套管固井水泥精准返高工具首次在渤中区块C1井引进和使用，C1井基础数据为12-1/4″井眼钻进至1617m，13-3/8″套管设计下深402.13m；9-5/8″套管管串自下而上为浮鞋+浮箍+套管+浮箍+套管串+悬挂器单元 +可反复插拔密封插头+套管串；密封插头设计下深/井斜：248.70m/1°；悬挂器单元设计下深/井斜：255.01m/1°；浮箍设计下深/井斜：1590.34m/85.30°；浮鞋设计下深/井斜：

1614.50m/86.78°。

3.2作业过程

（1）套管下到位，固井作业结束，放尾水，检查无回流，卸水泥头及固井管线，然后接循环接头+注水泥塞三通（旁堵头）+考克+单根+顶驱。活动管柱，最大上提至110吨，提活管柱，然后下放至80吨，打压至16.5MPa，稳压1min，坐挂悬挂器。

（2）泄压完毕，开始进行丢手。将悬重放置在38吨（密封插管处过提2吨），顶驱设定限扭10KN.m，以10转/分钟速度进行旋转30圈，扭矩6KN.m，旋转过程中边旋转边上提管柱，悬重稳定在36t不再上涨，确认丢手成功。憋压2MPa，缓慢上提管柱，待压力下降，停止上提，立即开泵循环，最大排量2m3/min，压力0.5MPa，循环清洗工具以上水泥浆。

（3）缓慢下放管柱，进行工具回插，后插到位后下压18吨。然后逐步过提，测试回插后工具锁定情况，最大提至悬重94吨，过提70吨，确认锚定成功。使用固井泵对管柱进行压力测试，打压1500psi，稳压正常，确认回插后工具密封良好。

4 结论

（1）该工具在使用中可以与套管直接连接，而且只需在工具中和点位置上提2吨，有效正转即可轻易脱手，工具重新密封时只需插入并下压即可实现，操作简单，实用性强；

（2）现场应用中对工具的抗拉、抗压、坐挂、丢手、回插以及回插前后的密封均进行了测试，测试结果完全满足设计要求；

（3）改工具可在固井作业后冲洗掉井筒特定位置以上的水泥浆，精确控制水泥返高，能极大提高后期处理内层9-5/8″套管的作业效率，降低了作业成本；

（4）9-5/8″套管固井水泥精准返高工具在渤中区块C1井的成功应用为渤海油田老井筒重复利用积累了作业经验，提供了作业思路和方向，后续可在渤海油田推广应用。