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漂浮固井技術服務案例


1. 引言

    xxx井為大位移水平井,該井采用三開設計,一開339.7mm表層套管下深229m,二開244.5mm技術套管下至A靶點,下深1656m,三開完鉆井深4350m,垂深1539.87m,閉合位移3027.84m,水平段長2692m,水垂比1.97。為了提高三開139.7mm生產套管固井質量,保證套管安全下入,采用了丹諾公司漂浮固井技術。井身結構見圖1:

 

圖1:井身結構圖


 

2. 技術難點分析

    下套管摩阻大:該井三開水平段長達2692m,即使使用漂浮固井技術,其實施難度也很大。固井施工中,既要提高套管居中度,保證固井質量,又要降低下套管摩阻,保證套管安全下入。所以必須要進行扶正器安放優化設計。

    套管附件密封失效:眾所周知,油基泥漿對橡膠密封件腐蝕非常大,尤其在高溫高壓的環境下,更加劇了密封失效的可能性,造成漂浮固井施工失敗。由于漂浮固井施工是一種特殊工藝,下套管過程中,浮鞋、浮箍一直承受反壓,如何保證附件密封,是該井一個重要技術難點工作。

 

3. 漂浮固井設計

(1)摩阻系數確定

    在通井過程中,井段1656-4350m,鉆具靜載荷始終為420KN,下放速度為0.2-0.3m/s(下套管速度模擬),下放摩阻由40KN均勻增加至300KN,井口載荷由380KN均勻下降至120KN。井深4350m時,當下放速度為0.1m/s時,下放摩阻為280KN,井口載荷為140KN。通過軟件計算:當下放阻力300KN時,反算下放摩阻系數為0.28;當下放阻力280KN時,反算下放摩阻系數為0.26?紤]套管鋼級、外徑比鉆具大,與井壁的接觸面積增加,下入中的摩阻系數會比通井工況大0.05~0.08,所以套管下入的摩阻系數預計在0.31~0.36之間。

 

(2)套管扶正器安放設計

    大位移井下套管施工,關鍵就是井口載荷的問題。根據國內外大位移井下套管施工經驗,當井口載荷大于套管靜載荷的30%時,套管才能順利下入,否則套管下入會非常困難,存在下不到設計深度的施工風險。

    在漂浮固井設計中,首先確定漂浮接箍安放在A點位置,漂浮段套管長2717m,摩阻系數管內取0.20,管外取0.36,鉆井液密度1.26 g/cm3。進行同一條件下不同扶正器安放設計,分別計算井口載荷數據,優選最佳方案。圖中,在理想狀態下,結合上下拐點及下完套管剩余井口載荷的大小,方案1優于方案2,考慮到方案1最終剩余井口載荷安全系數小于30%,決定在漂浮接箍以上灌入1.55g/cm3,增大井口載荷,提高安全系數。扶正器設計見表1,井口載荷計算見表2、井口載荷圖見圖2:

                                                           


                                                            


 

 


圖2:井口載荷圖

 

(3)套管串結構設計

    由于油基泥漿對套管附件橡膠密封件腐蝕嚴重,為了確保下套管及固井施工安全,采用1只浮鞋+2只浮箍 +2只漂浮接箍的組合方式,管串結構圖見圖3:

    旋轉自導式浮鞋+套管1根+1#雙閥浮箍+套管1根+2#浮箍+套管串+1#漂浮接箍(1625-1630m)+套管串×725m+2#漂浮接箍(900-905m)+套管串

 


圖3:管柱結構圖

 


4. 現場實施

    下入漂浮段套管,井段0~1656m,井口載荷均勻增加至150KN,摩阻10KN。井段1656~2717m,套管進入裸眼井段,沒有出現空載,隨著摩阻的增大10~100KN,井口載荷從150KN降低到50KN。接完漂浮接箍后,開始連續灌入1.55g/cm3重漿,井口載荷從50KN逐步增加至150KN,下完套管最大摩阻為260KN。全井下套管作業順利,無阻、無卡,未使用頂驅加壓裝置。

 

 5. 取得技術成果

    經聲幅測井解釋,該井水泥返至地面,固井質量優質,井段3990~4315m聲幅圖見圖4。

 

圖4:聲幅測井圖

 






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