LFC四胶塞在WQ2-353井筛管顶部固井工艺的应用.pdf

76石油化工一 筛管顶部尾管固井工艺介绍筛管顶部尾管固井工艺是采用悬挂器悬挂在技术套管上，筛管顶部联接套管串，在适当的位置安装分级注水泥器和管外封隔器，管外封隔器可将环空隔断，在上部可进行水泥封固，这种下隔上固方式既能有效阻止油气上窜，又能防止水泥沉降下落污染油气层，同时还为油藏开发及后期作业施工创造了有利条件，节省了完井费用，更大限度发挥油井产能。二 WQ2-353井工程、地质情况、井眼轨迹和管串结构西古尔纳2号油田位于伊拉克南部，距离港口城市巴士拉65公里，是世界上最大的油田之一。该油田地质石油储量估计为350亿桶，源自Mishrif和Yamama两个主要油层。WQ2-353井属于西古尔纳2号油田的一口四开大斜度井，完钻井深3418m。1.井身结构及套管程序WQ2-353井井身结构及套管程序见表1。表1WQ2-353井身结构及套管程序套管层次钻头套管尺寸/mm深度/m外径/mm深度/m段长/m1609.682.00473.0880.0010.00-80.002406.41143.50339.71141.530.00-1141.533311.12946.00244.52943.75993.502943.754215.93418.00177.83416.002796.703416.002.地质分层自上而下钻遇Hammar，垂直深度60m；Upper fars，垂直深度241m；Dibdiba，垂直深度196m；L.fars，垂直深度428m；Ghar，垂直深度113m；Damman，垂直深度280m；Rus，垂直深度26m；UmER-Raduma，垂直深度428m；Tayarat，垂直深度87m；Shiranish，垂直深度131m；Hartha，垂直深度178m；Saadi，垂直深度96m；Saadi Oil，垂直深度21m；Tanuma，垂直深度50m；Khasib，垂直深度57m；Mishrif，垂直深度118m。3.井眼轨迹本井是一口大斜度井，井深3418m，造斜点200m，最大井斜55.7，井底井斜49.5，垂深2523m，水平位移2101m；井眼轨迹见图1。图1WQ2-353井眼轨迹4.管串结构引鞋（0.28m）+筛管（14.12m）+遇水封隔器（6.26m）+筛管（111.5m）+遇油封隔器（6.26m）+碰压座（0.48m）+管外封隔器（9.39m）+压力驱动固井阀（PAC 阀，1.203m）+套管（462.97m）+带顶部封隔器液压悬挂器（9.2m）+127mm钻杆（2796.7m）。三、固井难点第一，本井水泥封固PAC阀以上井段，既要建立封固段环空循环，又要避免水泥浆污染筛管井段，要求PAC阀循环孔必须打开筛管顶部管外封隔器有效胀封。第二，本井下入管串较复杂，悬挂器、PAC阀和管外封隔器都是液压控制的，对套管附件剪切销钉的材质和压力设置要求很高；在下套管中途循环和到底后循环压力控制很重要。LFC四胶塞在WQ2-353井筛管顶部固井工艺的应用张明张亚洲丁凯渤海钻探工程有限公司第二固井分公司【摘要】WQ2-353井采用筛管上部加碰压座、管外封隔器和PAC阀，液压尾管悬挂器的筛管顶部固井工艺。FLC四胶塞配合PAC阀可以实现分级注水泥功能，施工工艺上需要先进行悬挂器坐挂丢手憋球座，然后胀封封隔器，再憋压打开PAC阀建立循环，固井作业结束后关闭PAC阀，再胀封悬挂器顶部封隔器，然后起出悬挂器送入工具循环出多余的水泥浆。该井入井工具、附件多，各工具之间工作压力设置较多，给固井作业带来了很大的挑战，通过对WQ2-353井固井过程梳理，总结经验认识。【关键词】筛管；尾管；LFC四胶塞；压力驱动固井阀；封隔器【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.18.02677石油化工第三，入井管串必须保证先实施悬挂器的座挂、丢手和憋通球座后，再胀封管外封隔器，打开PAC阀循环孔，施工作业程序操作烦琐、缺一不可，任何一个操作程序的失败都将导致本次固井作业的失败，施工程序较复杂。第四，大斜度井套管容易发生偏心，使得套管不易居中，水泥浆一般优先选择通道的宽边流动，此时窄边就会滞留钻井液，顶替效率低，还易形成窜流通道，严重影响固井质量。第五，177.8mm悬挂器本体最大外径211.08mm，上层套管内径为220.52mm，两侧过流间隙为4.73mm；环空间隙小，注替过程中施工泵压高，易造成岩屑堵塞或压漏薄弱地层，施工风险大。第六，环空间隙窄水泥环薄，对前置液清洗效率、水泥浆体系与钻井液的配伍性、水泥浆等性能要求高。四、主要技术措施1.井眼准备工作下刮管器，对悬挂器坐挂井段的套管壁，围绕坐挂点上下50m范围，转换角度、反复上下刮35次，使坐挂点套管干净。悬挂器及各附件到井后与尾管工程师、钻井工程师检查外观、扣型和尺寸并拍照、测量、记录各个工具的尺寸。与尾管服务工程师沟通，了解尾管下入、悬挂器座挂、丢手及封隔器座封的程序和相关参数，下尾管前组织相关方召开下尾管作业交底会，使各相关方人员都清楚整个施工过程，保证尾管悬挂器和附件的安全下入。下套管前两个扶正器通井：第一，洗井排量控制在2.02.2m3/min，至少循环2周充分清洗井眼。第二，在狗腿度较大的井眼处进行短起下钻作业，修整井壁；起钻前注入润滑浆。第三，进行分段循环，活动井眼死角处的沉砂和滞留粘稠钻井液。第四，充分调整好钻井液性能，使井壁形成致密的泥饼层，有利于井眼的稳定，同时开动地面固控设备，清除钻井液中有害固相。井眼畅通、清洁后，方可起钻下套管。2.优良的前置液体系采用BZS101型冲洗液，冲洗液流动性良好，能有效清除附着在套管外壁和井壁上的泥浆，使两个界面都能得到有效冲洗。设计前置液的接触时间为710分钟，确保良好的驱替效率。3.合理的水泥浆体系采用零析水、低失水、微膨胀液降水泥浆体系，该水泥浆体系过渡时间短，具有直角稠化特点；配方为：G级水泥5%BZF1013%Microsilica2%HLP-12%SW-S1%BZR1010.2%BZP102。水泥浆化验数据：密度1.90g/cm3，失水40ml，稠化时间363min，24小时抗压强度17.5MPa，充分满足固井要求。4.套管居中度优化设计优选使用螺旋刚性扶正器如图2，通过交替使用左右旋刚性扶正器提高套管居中度，改变液体流速剖面，产生螺旋流，从而增加一个剪切驱动力，根据电测井径及井斜方位的数据，通过软件优化套管扶正器数量和安放位置，保证水泥浆均匀分布在环形空间，形成良好的水泥环。图2螺旋刚性扶正器5.固井前钻井液性能调整固井前调整泥浆性能，根据要求适当降低泥浆的粘度、切力，并保证性能稳定、均匀。（1）要求清除钻井液中的全部有害固相，振动筛、除砂器、离心机开动状态下，无固相甩出；（2）尾管座挂后大排量循环洗井，使钻井液具有良好的流动性能，要求动切力小于5Pa，流性指数n值大于0.7。6.优选性能可靠的工具附件整个管柱在施工过程中要经过多个工序，多个压力级别，对每个环节要求很高而且都必须达到预期效果。双尾管胶塞、双钻杆胶塞的啮合，碰压座和下尾管胶塞的啮合，PAC阀和上尾管胶塞的啮合及密封都关系到整个施工过程的成败。贝克休斯公司生产的177.8mm244.5mm的“HMC”液压尾管悬挂器、管外封隔器、LFC四胶塞系统、PAC阀、碰压座及配套设备具有性能稳定可靠性强的优点。五、LFC四胶塞体系在WQ2-353井筛管顶部尾管固井应用1.LFC四胶塞系统贝克休斯生产的LFC四胶塞体系是由2个尾管胶塞和2个钻杆胶塞组成，该体系单独使用可以实现水泥浆和管内流体的隔离。LFC四胶塞体系与管外封隔器和压力驱动固井阀（PAC阀）配合使用，可实现尾管分级固井。78石油化工LFC四胶塞系统示意图见图3。图3LFC四胶塞系统示意图WQ2-353井2个尾管胶塞连接在送入工具低端跟随悬挂器下入井内，2个钻杆胶塞放在钻杆水泥头内。第一个钻杆胶塞在固井之前释放，泵送至中心管底部与下尾管胶塞啮合，压力逐渐升高剪断销钉；下尾管胶塞下行至碰压座，此时管串内形成密封通道，逐渐打压胀封管外封隔器，再打压打开PAC阀循环孔，建立循环通道。水泥浆注完后，释放第二个钻杆胶塞，顶替至上尾管胶塞，2个胶塞啮合压力升高剪断销钉，上尾管胶塞下行，顶替至PAC阀碰压，继续打压关闭PAC阀。LFC四胶塞系统数据见表2。表2LFC四胶塞系统数据表A41.66mmE52.5mmB112.01mmF134.9mmC168.27mmG528.32mmD482.6mmH805.18mmJ46.84mmK57.15mm2.PAC阀压力驱动固井阀（PAC阀）是一种固井附件，可提供套管或尾管内部与环空之间的循环端口。PAC阀通过对套管柱内部施加压力来开启和关闭。打开PAC阀后，滑套下行，循环孔打开，建立循环通道。固井结束后关闭塞坐落在PAC阀上，打压使关闭滑套向下移动，循环孔关闭。关闭滑套包含一个锁定环，该锁定环将滑套永久锁定在关闭位置。图4PAC阀各状态示意图3.施工步骤筛管到底后，开泵循环100分钟，排量0.64m3/min，压力5MPa。接水泥头，记录上提下放悬重，投球,球落到球座后，打压至14MP，稳压1分钟；泄压至7MPa，稳压1分钟，下压30t，验证悬挂器座挂。打压至21MPa，上提1m悬重稳定验证丢手，打压至29.4MPa，剪切球座销钉，建立循环。释放下钻杆胶塞，用水泥车替泥浆26.1m3，压力上升到10.5MPa然后降至1.5MPa，下钻杆胶塞和下尾管胶塞一起下行，继续顶替泥浆8.9m3，排量0.320.1m3/min，压力由2MPa上升到9.1MPa，稳压3min，泄压到2.8MPa，胀封封隔器，继续打压至18.4MPa，压力突然下降，泥浆返出，然后打开PAC阀循环孔。循环钻井液。用批混撬批混1.90g/cm3水泥浆9.5m3。水泥车注入5.7m3冲洗液加上3.7m3密度1.40g/cm3隔离液，排量0.640.8m3/min。注入9.3m3密度1.90g/cm3水泥浆，排量0.640.8m3/min。释放钻杆胶塞，用水泥车顶替泥浆36.1m3，排量1.0-0.32m3/min，碰压时压力从3.1MPa上升到8.3MPa，继续打压至17.2MPa，关闭PAC阀和套管试压10min，泄压，回流量0.32m3。上提送入工具，座封顶部封隔器，循环出混浆2.4m3，最大密度1.41g/cm3。4.质量评价现场水泥浆密度符合设计要求，工具及附件性能可靠，尾管施工顺利完成。48小时后经过声幅检测，显示水泥封固良好。满足甲方的要求。六、结论与认识第一，筛管顶部尾管固井作业是一项工艺上要求十分严格的工程，作业前必须对下井工具进行核对检查，要求工具性能稳定可靠。第二，LFC四胶塞体系筛管顶部尾管固井作业整个施工过程中要经过多道程序，施工过程压力级别设定点多，要求各压力设计合理准确，每个环节的成败都决定了整个操作程序的成败。第三，LFC四胶塞体系单独使用可以实现管内流体和水泥浆的隔离，LFC四胶塞体系配合PAC阀可以实现分级固井，虽然LFC四胶塞体系比较直观一目了然，但是此体系对胶塞的匹配度、胶塞和PAC阀的匹配度和各压力值的设定要求更加精确。第四，尾管固井水泥环薄，对前置液和水泥浆的性能要求较高，作业时需要选用合理的前置液和水泥浆体系，优化技术措施，从而保证良好的固井质量。（下转第247页）247综述不断提炼，总结经验，充实采购管理控制点。另外在开始项目采购时，也要编制设备采购质量控制计划，按计划进行采购质量控制，保证采购设备的质量和项目进度。四、结语海外总包项目的设备采购是否顺利直接决定着项目能否按时完工，海外风电总包项目的采购管理重点在风机等主要设备及相关设备的监造管理。因此，需要不断总结，加强和提升采购管理，为项目的顺利完成奠定扎实基础。参考文献：1智腾飞.塔筒钢板对风力发电机组安全性影响及其到货质量管理概述J.中国设备工程，2020(02):203-204.2李斌.风力发电机组GL型式认证介绍J.风机技术，2010(06):58-62.（上接第12页）（4）要在实施分层注水前对注水量、注水时间、注水压力等方面的参数进行详细实验确定，若方案中存在较难确定的数据，可结合周边油井的资料进行验证和估算，最大限度地保证分层注水的效果。五、结束语分层注水工艺技术一直以来在采油工程中具有十分重要的意义，是保障油田稳定产能、提高产量的关键技术手段，其不仅可以很好地解决原油开采中油层分隔压力问题，还能解决特殊油田井位复杂的问题，保证原油的开采质量。随着智能化、自动化手段的融入，使分层注水工艺技术更具实用性，解决传统分层注水工艺技术中存在的问题和缺陷，可有效提高施工效率，节约开采成本，节省开采人力资源，从而推动采油工程的发展。参考文献：1程进虎.智能分层注水工艺技术在采油工程中的应用J.中国石油和化工标准与质量，2023(10):158-160.2翟光麾.油气田开发分层注水工艺技术现状与发展J.化工设计通讯，2023(6):41-43.3王凤山，田荃，王思淇，金振东，佟音.大庆油田分层注水工艺技术现状与发展趋势J.采油工程，2022(3):1-6.4张伟超.机械式智能分层注水工艺技术J.化学工程与装备，2020(6):110-111.5白鹏飞.双通道智能分层注水工艺研究与应用J.仪器仪表用户，2022(9):36-39.（上接第99页）冲砂堵管施工是喷提作业的主要原因，占比喷提作业总量的74.45%。其中，原井作业中卸油工具失效是关键因素。第四，在现有卸油工具技术条件和地层出砂条件下，喷提作业施工无法做到大幅度的减少，已成为常态化施工，在减量措施上还需要属地采油厂和作业区协调开展系统性工作。第五，现有喷提作业环保管控措施效果良好，但还需结合井口实际，在技术措施上进一步改进，增强措施的机械化、自动化程度，降低操作人员劳动强度，改善井口作业环境。参考文献：1张方圆，罗文莉，付增，等.修井作业浮动式井口防溅保护器的研制J.科学技术与工程，2012，12(30):7877-7879.2马俊生，尹锐，邵宝华，等.喷提油管防污染装置的研制与应用J.石油机械，2011，39(01):85-86.3牛忠晓，李栋，张桂迎，等.清洁高效密闭卸油计量装置的设计与应用J.油气田地面工程，2020，39(11):78-81.（上接第105页）13奚海锋，王佳成，李仕，等.化工工艺设计部分与安全评价对安全生产的影响探析J.现代工业经济和信息化，2021，11(2):139-140.14叶振雷，任伟峰.化工工艺管道设计、安装与维护研究J.化工管理，2021(9):155-156.15季郭华.化工工艺中常见的节能降耗措施研究J.中国石油和化工标准与质量，2021，41(5):30-32.（上接第129页）参考文献：1刘东清，范强，筛管顶部注水泥技术在埕北326A支平1井中的应用J.钻采工艺，2012，35(6):102-103.2韩超.小间隙筛管分级箍尾管固井在渤海油田的应用 J.化工管理，2014(21):54-56.作者简介：张明（1986），男，汉族，安徽宿州人，本科，工程师，现从事固井技术工作。（上接第78页）